课程内容

《内能 热传递》
教学目标：
1、能识别扩散现象，并能用分子热运动的观点进行解释。
2、知道一切物体的分子都在不停的做无规则运动。
3、知道分子之间存在相互作用力。
4、了解内能的概念、单位，知道内能和温度的关系。
5、知道改变物体的内能有两种方式：做功和热传递。
6、知道热量的概念。
在17世纪和18世纪期间，人们开始认识到热现象是由物体内部大量微粒的运动引起的，这种认识逐渐发展成为一种科学理论——分子热运动。到19世纪建立了能量的概念，人们又逐渐认识到与热现象相联系的能量——内能。利用分子热运动和内能的观点，可以解释很多热现象。
一、物质由分子组成：
分子很小，直径大约10^-10m，数量巨大。
现象1：打开香水瓶，很远就能闻到香水的味道。为什么？
因为香水分子跑到了空气中。
现象2：气体的扩散
下面瓶中是红棕色的二氧化氮气体，上面的瓶中是无色的空气，中间用玻璃片隔开，当拿掉玻璃片后，两个瓶中气体的颜色都成了淡的红棕色。
空气瓶中颜色变深，二氧化氮瓶中颜色变浅说明了什么？
说明了二氧化氮分子和空气分子进入了对方的瓶子。
扩散现象：不同物质相互接触，彼此进入对方的现象。
刚才两种扩散现象说明了什么？
结论：气体分子在不停地做无规则的运动。
扩散现象3：将墨水滴入水中，观察到什么现象？说明了什么？
现象：整杯水都变蓝了。
说明：墨水分子和水分子都在不停的做无规则的运动，彼此进入了对方。
扩散现象4：将蓝色的硫酸铜溶液注入到清水的下面，硫酸铜的密度比水大，所以它就在水的下面，界限比较清晰。30天后，整个杯中都成了蓝色，没有了界限。
扩散现象3、4说明了什么？
结论：液体分子在不停地作无规则的运动。
扩散现象5：冬天在墙角放一堆煤，春天时把剩余的煤打扫出去，但是怎么也打扫不干净，墙里面都是黑的，为什么？
因为煤分子砸死不停的运动，进入了墙内。
扩散现象6：将铅片和金片紧紧压在一起，五年后，铅片和金片彼此进入对方1毫米。
扩散现象5、6说明了什么？
结论：固体分子在不停地做无规则的运动。
·固体、液体、气体都存在扩散现象。
·扩散现象说明了：
二、一切物体的分子都在不停地作无规则的运动。
扩散现象还证明了分子之间有间隙。
探究：影响扩散快慢的主要因素
实验：在盛有热水和冷水的烧杯中分别滴入一滴墨水，观察比较扩散的快慢。
温度越高，分子运动越激烈，扩散越快。
由于分子的运动跟温度有关，所以这种无规则运动又叫分子的热运动。温度越高，热运动越剧烈。
既然分子是运动的，为什么老师手中的粉笔会保持一定的形状而没有分散开来呢？
演示：将两块表面干净的铅紧压在一起，下面的铅块不会掉下来。
思考：是什么力使下面的铅块不掉下来？
结论：分子间存在引力。
·既然分子间有引力，为什么分子不是抱成团，而有空隙呢？有引力和空隙应该很容易压缩，那为什么固体、液体不容易压缩呢？
结论：分子间存在斥力。
结论：分子之间存在着相互作用的引力和斥力。
如果用r表示分子间的实际距离，r₀表示分子间的平衡距离
当r=r₀，引力=斥力
当r>r₀，引力>斥力，表现出引力
当r0，引力<斥力，表现出引力
当r>10r₀，无作用力
解释现象1：用焊锡来焊接金属，依据的是什么？
利用分子之间有引力的道理。用高温将金属熔化，使分子间的距离很小，靠分子间的引力把金属焊接子啊一起。
解释现象2：镜子碎了，为什么不能把碎了的镜子接触在一起，利用分子之间的引力让镜子重新完好呢？请讲出破镜不能重圆的道理。
分析：把碎了的镜子拼在一起，镜子分子并不能靠得很近，分子间的距离很大，分子之间的作用力表现不出来。
用细线把很干净的玻璃板吊在弹簧测力计下，记住弹簧测力计的读数，使玻璃板水平接触水面，然后稍稍用力向上拉玻璃板，弹簧测力计的读数有什么变化？说明什么？
现象：读数会变大。
说明：玻璃分子与水分子之间存在分子引力作用，使测力计示数增大。

《内能》
观察对比：
①运动着的篮球具有动能运动着的分子呢？
结论：不停运动着的分子也具有动能。
②苹果由于地球吸引而下落，苹果和地球相互吸引具有势能，有引力的分子之间也有势能吗？
结论：有引力的分子之间也具有势能。
一、内能的定义：
物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和叫做物体的内能。
（1）内能的单位也是焦耳J，各种形式的能量的单位都是焦耳。
（2）一切物体都具有内能。
一切物体内部的分子都在永不停息地做无规则运动，并且有引力和斥力。
炽热的铁水，温度很高，分子运动很剧烈，它具有内能；冰山上冰冷的冰块，虽然温度很低，但其内部的分子仍在做无规则运动，所以它也具有内能。
思考：内能与机械能是同一种形式的能吗？
机械能与整个物体的机械运动情况有关，内能与物体内部分子的热运动和分子间的相互作用情况有关。比如抛在空中的球既有机械能又有内能，静止在地面的球，没有机械能，但是仍然有内能。
（3）所以内能是不同于机械能的另一种形式的能。
（4）内能大小与哪些因素有关？
内能跟温度的关系：温度越高，分子的无规则运动就越剧烈，分子动能就越大，组成这个物体的所有分子的动能总和增加，这个物体的内能也就增加。
结论：①同一物体，温度越高，内能越大。
②同种物质，相同温度，质量越大，内能越大。
③物体的密度、温度、质量、体积和状态均不同，是无法比较内能大小的。
二、改变内能的两种方式
探究：怎样改变物体的内能？
取一根粗铁丝，我们有什么办法使粗铁丝的温度升高，内能增加？
（1）热传递——改变物体内能的一种方式。
使温度不同的物体相互接触，低温物体温度升高，高温物体温度降低，这个过程叫做热传递。
热传递的特点：
①发生条件：物体之间或物体的不同部分之间存在温度差。
②传递方向：内能从高温处转移到低温处。
③终止条件：温度相同。
④实质：内能转移。
三、热量
1、热量：在热传递过程中，传递内能的多少。
内能改变的多少可以用传递的热量的多少来量度。
2、热量和内容的单位：焦耳（J）。
3、Q表示热量。
A、物体吸收热量，温度升高，内能增加
B、物体放出热量，温度降低，内能减少
（2）做功——改变物体内能的一种方式。
在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团蘸了乙醚的棉花，把活塞迅速压下去，棉花会燃烧，这种现象说明了什么？
压缩空气对气体做功，气体内能增加，温度升高，达到棉花的着火点，将棉花点燃，机械能转化成了内能。
大口玻璃瓶内有一些水，水的上方有水蒸气，给瓶内打气，当瓶塞跳出时，瓶口有雾状小水珠出现，这种现象说明了什么？
说明了瓶中水蒸气对瓶塞做功，内能减小，温度降低，水蒸气液化成雾状小水珠。
想想议议
装着开水的暖水瓶有时会把瓶盖弹起来，推动瓶盖的能量来着哪里？
是瓶内水蒸气的内能对瓶塞做功。水蒸气的内能转化成了塞子的机械能。
思考：做功改变内能的实质是什么？
对物体做功——机械能转化为内能
物体对外做功——内能转化为机械能
用功可以量度内能的改变。功和内能的单位相同：都是焦耳。
做功和热传递在改变物体内能上是等效的。