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1、10.2 熱 和 內(nèi) 能 第 十 章 熱 力 學(xué) 定 律 教 學(xué) 目 標(biāo) 1 在 物 理 知 識(shí) 方 面 要 求 ： （ 1） 知 道 分 子 的 動(dòng) 能 ， 分 子 的 平 均 動(dòng) 能 ， 知 道 物 體 的 溫 度是 分 子 平 均 動(dòng) 能 大 小 的 標(biāo) 志 。 （ 2） 知 道 分 子 的 勢(shì) 能 跟 物 體 的 體 積 有 關(guān) ， 知 道 分 子 勢(shì) 能 隨分 子 間 距 離 變 化 而 變 化 的 定 性 規(guī) 律 。 （ 3） 知 道 什 么 是 物 體 的 內(nèi) 能 ， 物 體 的 內(nèi) 能 與 哪 個(gè) 宏 觀 量 有關(guān) ， 能 區(qū) 別 物 體 的 內(nèi) 能 和 機(jī) 械 能 。 （ 4

2、） 知 道 做 功 和 熱 傳 遞 在 改 變 物 體 內(nèi) 能 上 是 等 效 的 ， 知 道兩 者 的 區(qū) 別 ， 了 解 熱 功 參 量 的 意 義 。 2 在 培 養(yǎng) 學(xué) 生 能 力 方 面 ， 這 節(jié) 課 中 要 讓 學(xué) 生 建 立 ： 分 子 動(dòng)能 、 分 子 平 均 動(dòng) 能 、 分 子 勢(shì) 能 、 物 體 內(nèi) 能 、 熱 量 等 五 個(gè) 以 上物 理 概 念 ， 又 要 讓 學(xué) 生 初 步 知 道 三 個(gè) 物 理 規(guī) 律 ： 溫 度 與 分 子 平 均 動(dòng) 能 關(guān) 系 ， 分 子 勢(shì) 能 與 分 子 間 距 離 關(guān) 系 ， 做 功 與 熱 傳 遞在 改 變 物 體 內(nèi) 能 上 的

3、關(guān) 系 。 因 此 ， 教 學(xué) 中 著 重 培 養(yǎng) 學(xué) 生 對(duì) 物 理 概 念 和 規(guī) 律 的 理 解 能 力 。 3 滲 透 物 理 學(xué) 方 法 的 教 育 ： 在 分 子 平 均 動(dòng) 能 與 溫 度 關(guān) 系 的講 授 中 ， 滲 透 統(tǒng) 計(jì) 的 方 法 。 在 分 子 間 勢(shì) 能 與 分 子 間 距 離 的 關(guān)系 上 和 做 功 與 熱 傳 遞 關(guān) 系 上 都 要 滲 透 歸 納 推 理 方 法 。 二 、 重 點(diǎn) 、 難 點(diǎn) 分 析 1 教 學(xué) 重 點(diǎn) 是 使 學(xué) 生 掌 握 三 個(gè) 概 念 （ 分 子 平 均 動(dòng) 能 、 分 子勢(shì) 能 、 物 體 內(nèi) 能 ） ， 掌 握 三 個(gè) 物 理

4、 規(guī) 律 （ 溫 度 與 分 子 平 均 動(dòng)能 關(guān) 系 、 分 子 勢(shì) 能 與 分 子 之 間 距 離 關(guān) 系 、 熱 傳 遞 與 功 的 關(guān)系 ） 。 2 區(qū) 分 溫 度 、 內(nèi) 能 、 熱 量 三 個(gè) 物 理 量 是 教 學(xué) 上 的 一 個(gè) 難 點(diǎn) ；分 子 勢(shì) 能 隨 分 子 間 距 離 變 化 的 勢(shì) 能 曲 線 是 教 學(xué) 上 的 另 一 難 點(diǎn) 。 三 、 教 具 1 壓 縮 氣 體 做 功 ， 氣 體 內(nèi) 能 增 加 的 演 示 實(shí) 驗(yàn) ： 圓 形 玻 璃 筒 、 活 塞 、 硝 化 棉 。 2 幻 燈 及 幻 燈 片 ， 展 示 分 子 間 勢(shì) 能 隨 分 子 間 距 離 變

5、化 而 變化 的 曲 線 。 思 考 ： 請(qǐng) 同 學(xué) 們 想 辦 法 如 何 將 一 段 鐵絲 的 溫 度 升 高 ？ 一 、 熱 傳 遞 兩 個(gè) 溫 度 不 同 的 物 體 互 相 接 觸 時(shí) 溫 度 高 的 物 體要 降 溫 ， 溫 度 低 的 物 體 要 升 溫 ， 并 將 持 續(xù) 到 系 統(tǒng) 間 達(dá)到 熱 平 衡 即 溫 度 相 等 為 止 ， 這 個(gè) 過 程 稱 之 為 熱 傳 遞熱 傳 遞 的 三 種 方 式 ： 熱 傳 導(dǎo) 、 熱 對(duì) 流 、 熱 輻 射 二 、 熱 和 內(nèi) 能 在 外 界 對(duì) 系 統(tǒng) 沒 有 做 功 的 情 況 下 ，內(nèi) 能 和 熱 量 之 間 有 什 么 樣

6、的 關(guān) 系 呢 ？ 即 在 外 界 對(duì) 系 統(tǒng) 不 做 功 的 情 況 下 ， 外 界 傳遞 給 系 統(tǒng) 的 熱 量 等 于 系 統(tǒng) 內(nèi) 能 的 改 變 量 U Q 二 、 熱 和 內(nèi) 能做 功 是 內(nèi) 能 和 其 他 形 式 的 能 發(fā) 生 轉(zhuǎn) 化熱 傳 遞 是 不 同 物 體 或 同 一 物 體 不 同 部 分 內(nèi) 能 的 轉(zhuǎn) 移做 功 和 熱 傳 遞 在 改 變 物 體 的 內(nèi) 能 上 是 等 效 的 但 是 它 們 還 是 有 重 要 區(qū) 別 的 U Q U W 不 同 能 量 形 式 的 轉(zhuǎn) 化 同 種 能 量 形 式 的 轉(zhuǎn) 移 例 1 、 如 果 鐵 絲 的 溫 度 升 高 了

7、， 則 （ ）A.鐵 絲 一 定 吸 收 了 熱 量 B.鐵 絲 一 定 放 出 了 熱 量C.外 界 可 能 對(duì) 鐵 絲 做 功 D.外 界 一 定 對(duì) 鐵 絲 做 功解 析 ： 做 功 和 熱 傳 遞 對(duì) 改 變 物 體 的 內(nèi) 能 是 等 效 的 ，溫 度 升 高 可 能 是 做 功 ， 也 可 能 是 熱 傳 遞 。 故 C正 確 。答 案 ： C 例 2 下 列 關(guān) 于 熱 量 的 說 法 ， 正 確 的 是 （ ）A.溫 度 高 的 物 體 含 有 的 熱 量 多 B.內(nèi) 能 多 的 物 體 含 有 的 熱 量 多C.熱 量 、 功 和 內(nèi) 能 的 單 位 相 同 D.熱 量 和

8、功 都 是 過 程 量 ， 而 內(nèi) 能 是 一 個(gè) 狀 態(tài) 量解 析 ： 熱 量 和 功 都 是 過 程 量 ， 而 內(nèi) 能 是 一 個(gè) 狀 態(tài) 量 ，所 以 不 能 說 溫 度 高 的 物 體 含 有 的 熱 量 多 ， 內(nèi) 能 多 的物 體 含 有 的 熱 量 多 ； 熱 量 、 功 和 內(nèi) 能 的 單 位 相 同 都是 焦 耳 。 選 C、 D答 案 ： C、 D 注 意 ： 熱 量 是 單 純 的 傳 熱 過 程中 系 統(tǒng) 內(nèi) 能 變 化 的 一 個(gè) 量 度 ，是 一 個(gè) 過 程 量 ， 不 能 講 在 某 個(gè)時(shí) 刻 物 體 具 有 多 少 熱 量 應(yīng) 該 講在 熱 傳 遞 過 程 中

9、 有 多 少 熱 量 從高 溫 物 體 傳 遞 到 了 低 溫 物 體 熱 傳 導(dǎo) 熱 沿 著 物 體 傳 遞 的 熱 傳 遞 方 式 ， 不 同 物 質(zhì)傳 到 熱 的 能 力 各 不 相 同 ， 容 易 傳 到 熱 的 物 體 稱 之 為 熱的 良 導(dǎo) 體 ， 所 有 金 屬 都 是 熱 的 良 導(dǎo) 體 ， 不 容 易 傳 導(dǎo) 熱的 物 體 稱 之 為 熱 的 不 良 導(dǎo) 體 ， 如 空 氣 、 橡 膠 、 絨 毛 、棉 紗 、 木 頭 、 水 、 油 等熱 對(duì) 流 靠 液 體 或 氣 體 的 流 動(dòng) 來 傳 遞 熱 的 方 式 ， 熱對(duì) 流 是 液 體 和 氣 體 所 特 有 的 熱 傳

10、遞 方 式熱 輻 射 熱 從 高 溫 物 體 向 周 圍 以 電 磁 波 的 形 式 沿 直線 射 出 去 的 方 式 ， 熱 輻 射 不 依 賴 媒 介 質(zhì) ， 可 在 真 空 中進(jìn) 行 ， 溫 差 越 大 ， 表 面 顏 色 越 深 ， 物 體 向 外 的 熱 輻 射能 力 越 強(qiáng) 一 、 熱 傳 遞說 明 ： 兩 個(gè) 溫 度 不 同 的 物 體 互 相 接 觸 時(shí) 溫 度 高 的 物 體 要 降 溫 ， 溫 度 低 的 物 體 要 升 溫 ， 并將 持 續(xù) 到 系 統(tǒng) 間 達(dá) 到 熱 平 衡 即 溫 度 相 等 為 止 。 在 這 個(gè) 過 程 中 我 們 說 ， 熱 量 從 高 溫 物

11、體 傳遞 到 了 低 溫 物 體 ， 這 個(gè) 過 程 稱 之 為 熱 傳 遞 。問 ： 熱 傳 遞 分 別 有 哪 幾 種 方 式 ？ （ 熱 傳 導(dǎo) 、 熱 對(duì) 流 、 熱 輻 射 ）問 ： 這 三 種 方 式 如 何 區(qū) 分 ？ （ 熱 沿 著 物 體 傳 遞 的 傳 遞 方 式 ， 不 同 物 質(zhì) 傳 到 熱 的 能 力 各 不相 同 ， 容 易 傳 到 熱 的 物 體 稱 之 為 熱 的 良 導(dǎo) 體 ， 所 有 金 屬 都 是 熱 的 良 導(dǎo) 體 ， 不 容 易 傳 導(dǎo) 熱的 物 體 稱 之 為 熱 的 不 良 導(dǎo) 體 ， 如 空 氣 、 橡 膠 、 絨 毛 、 棉 紗 、 木 頭 、

12、 水 、 油 等 ； 熱 對(duì) 流 是靠 液 體 或 氣 體 的 流 動(dòng) 來 傳 遞 熱 的 方 式 ， 熱 對(duì) 流 是 液 體 和 氣 體 所 特 有 的 熱 傳 遞 方 式 ， 熱 輻射 是 熱 從 高 溫 物 體 向 周 圍 以 電 磁 波 的 形 式 沿 直 線 射 出 去 的 方 式 ， 熱 輻 射 不 依 賴 媒 介 質(zhì) ，可 在 真 空 中 進(jìn) 行 ， 溫 差 越 大 ， 表 面 顏 色 越 深 ， 物 體 向 外 的 熱 輻 射 能 力 越 強(qiáng) ）二 、 熱 和 內(nèi) 能問 ： 改 變 物 體 的 內(nèi) 能 有 哪 兩 種 方 式 ？ （ 做 功 和 熱 傳 遞 ）問 ： 在 系 統(tǒng)

13、 絕 熱 過 程 中 ， 內(nèi) 能 和 功 之 間 有 怎 樣 的 關(guān) 系 ？ （ U W， 即 在 系 統(tǒng) 和 外 界 沒 有熱 交 換 的 情 況 下 ， 外 界 對(duì) 系 統(tǒng) 所 做 的 功 等 于 系 統(tǒng) 內(nèi) 能 的 改 變 量 ） 問 ： 在 外 界 對(duì) 系 統(tǒng) 沒 有 做 功 的 情 況 下 ， 內(nèi) 能 和 熱 量 之 間 有 什 么 樣 的 關(guān) 系 呢 ？ （ U Q，即 在 外 界 對(duì) 系 統(tǒng) 不 做 功 的 情 況 下 ， 外 界 傳 遞 給 系 統(tǒng) 的 熱 量 等 于 系 統(tǒng) 內(nèi) 能 的 改 變 量 ）問 ： 熱 量 有 什 么 需 要 注 意 的 地 方 ？ （ 內(nèi) 能 是

14、單 純 的 傳 熱 過 程 中 系 統(tǒng) 內(nèi) 能 變 化 的 一 個(gè) 量 度 ，是 一 個(gè) 過 程 量 ， 與 功 類 似 ， 我 們 知 道 功 是 一 個(gè) 過 程 量 ， 不 能 講 某 個(gè) 時(shí) 候 物 體 具 有 多 少 功 ，而 應(yīng) 該 講 在 某 個(gè) 過 程 中 物 體 做 了 多 少 功 。 與 此 相 類 似 ， 不 能 講 在 某 個(gè) 時(shí) 刻 物 體 具 有 多 少熱 量 應(yīng) 該 講 在 熱 傳 遞 過 程 中 有 多 少 熱 量 從 高 溫 物 體 傳 遞 到 了 低 溫 物 體 ）問 ： 做 功 和 熱 傳 遞 對(duì) 改 變 物 體 的 內(nèi) 能 有 什 么 區(qū) 別 嗎 ？ （ 做 功 是 內(nèi) 能 和 其 他 形 式 的 能 如 機(jī)械 能 、 電 能 等 等 發(fā) 生 轉(zhuǎn) 化 ； 而 熱 傳 遞 是 不 同 物 體 或 同 一 物 體 不 同 部 分 內(nèi) 能 的 轉(zhuǎn) 移 ）