物体的内能

| 教案 |

【www.guakaob.com--教案】

物体的内能(一)
A 物体的内能

第七章 内能 能量守恒定律

A 物体的内能

向明中学 严城

[教学目标]

1、知识与技能

(1)知道分子的动能、分子的平均动能,知道温度是分子平均动能大小的标志;

(2)知道分子的势能,知道分子的势能与物体体积有关;

(3)知道物体的内能包含所有分子的动能和势能的总和;

(4)知道做功和热传递是改变物体内能的两种方式。

2、过程与方法

感受人类认识内能的初始过程,通过实验活动和讨论分析,感受用类比的方法认识分子的动能、势能和物体的内能等抽象概念。认识物理学研究问题的思想方法。

3、情感、态度与价值观

(1)通过了解焦耳对热现象的研究,增强认真钻研、敢于质疑、积极进行实验探究学习的自觉性。

(2)通过观察、分析各种内能现象和实验,引导学生透过现象揭示物理规律,培养崇尚科学、破除迷信的意识。

[教学重点、难点]

重点:认识物体的内能是由组成物体的分子动能和势能构成,它与其他形式的能量是可

以相互转化的。

难点:区分改变内能的两种方法,并认识到做功与热传递对改变内能是等效的,以及判

断物体内能是否发生变化。

[教学设计思路]

先由所学知识推出分子动能的存在,并说明分子动能与温度的

关系,再又分子力说明分子势能的存在,最后总结出内能的概念.

分子势能在微观上与分子间距离有关(宏观上表现为体积),当

分子间距离大于平衡距离时,分子力表现为引力,此时增大分子间距

离,分子力作负功,分子势能增加;当分子间距离小于平衡距离时,

分子力为斥力,此时减小距离,分子力还是做负功,分子势能增加;

由此可见分子间距离等于平衡距离时分子势能最小,但不一定为零,因为分子势能是相对的.分子势能与分子间距离的关系如上图所示.分子势能可与弹性势能对比学习,分子相距平衡距离时相当于弹簧的平衡位置,但对比学习时,也要注意两者的区别.

比较两物体内能大小,需要考虑到分子平均动能、分子势能和分子总个数.分子平均动能与温度有关,温度越高,分子平均动能越大,温度越低,分子平均动能越小.分子势能与分子间距离(宏观上表现为体积)有关,分子间距离改变(宏观上表现为体积改变),分子势能改变,但分子势能与分子间距离(体积)的关系比较复杂:分子间距离增大,分子势能

可能增大,也可能减小,即体积增大,分子势能可能增大,也可能减小.因此我们不能单从

体积的改变上判断分子势能如何改变,而是往往要视具体情况而定.

机械能与内能有着本质的区别,对于同一物体,机械能是由其宏观运动速度和相对高度决定的,而内能是由物体内部分子无规则运动和聚集状态决定.例如放在桌面上静止的木块温度升高,其机械能不变,而内能发生了改变.在分析物体内能时要充分利用前三节所学分子动理论的基本观点,由旧有知识推导出新知识.在讲分子势能时,最好能与弹簧的弹性势能进行类比学习.在区分机械能与内能时,最好能举例说明.

要求学生能理解做功和热传递都可以改变物体内能,它们在改变物体内能方面是等效的.当一个物体的内能发生了改变,而我们不知道其改变过程,我们是无法确定是热传递使其内能发生改变,还是做功使其内能改变,或者是做功与热传递同时存在.

功是能量转化的一个量度,做了多少功就意味着有多少某种形式的能量转化为另一种形式的能量;热量是热传递过程中内能转移的一个量度.如果一个物体只有与外界间的存在做功关系(不包括机械能的改变部分),而无热交换,则做功的多少与内能的改变量相等;如果一个物体与外界间的无做功关系(不包括机械能的改变部分),而仅有热交换,则传递了多少热量,内能就改变多少.本内容在初中教材中已有简单介绍,因此可以提出问题:怎样改变物体内能?然后由学生回忆初中知识,回答问题.

做功和热传递在改变物体的内能方面是完全等效的,这一说法较抽象,学生不易理解,可举例加深学生的理解:如一物体内能增加了,在没有告诉其他条件下,是否能判断出是什么原因使物体内能增加.

[教学资源]

吹风机、乒乓球、温度传感器、做功装置、图片、视频等。

[教学内容]

一、分子动能

温度是分子平均动能的标志,温度越高,分子运动越剧烈,分子平

均动能越大.分子平均速度和平均动能是一个宏观统计概念,温度越高,

分子平均动能越大,但并不是所有分子动能都增大,个别分子动能还有

可能减小.

二、分子势能

由分子间作用力决定的一种能量,与分子间距离有关,宏观上表现

出与物体体积有关.

当分子间距离大于平衡距离时,分子力表现为引力,此时增大分子

间距离,分子力作负功,分子势能增加;当分子间距离小于平衡距离时,分子力为斥力,此时减小距离,分子力还是做负功,分子势能增加;由此可见分子间距离等于平衡距离时分子势能最小,但不一定为零,因为分子势能是相对的.分子势能与分子间距离的关系如图所示.

三、物体的内能

物体内所有分子的动能和分子势能的总和叫内能.

例1:相同质量的0℃水与0℃的冰相比较 ( )

A、它们的分子平均动能相等 B、水的分子势能比冰的分子势能大

C、水的分子势能比冰的分子势能小 D、水的内能比冰的内能多

答案:

ABD

评析:质量相同的水和冰,它们的分子个数相等;温度相等,所以分子平均动能相等,因此它们总的分子动能相等.由水结成冰,需要释放能量,所以相同质量、温度的水比冰内能多,由于它们总的分子动能相等,所以水比冰的分子势能大.本题很容易误认为水结成冰,体积增大,所以内能增大.

机械能与内能有着本质的区别,对于同一物体,机械能是由其宏观运动速度和相对高度决定的,而内能是由物体内部分子无规则运动和聚集状态决定.例如放在桌面上静止的木块温度升高,其机械能不变,而内能发生了改变.

例2:下面有关机械能和内能的说法中正确的是

【物体的内能】

A、机械能大的物体,内能一定也大

B、物体做加速运动时,其运动速度越来越大,物体内分子平均动能必增大

C、物体降温时,其机械能必减少

D、摩擦生热是机械能向内能的转化

答案:D

评析:对于机械能和内能,它们是两种完全不同的形式的能,需要从概念上对它们进行区分.

四、理想气体的内能:

任何物体都有内能,物体的内能与物体的温度和体积有关。理想气体无分子势能,所以,理想气体的内能只与温度有关。

五、内能与机械能的区别:

物体有不同的运动形式,每种运动形式都有与其对应的能量。机械运动是物体有规则的宏观运动,与机械运动对应的能量就是机械能,机械能由物体机械运动的速度及相对高度决定.而与物体内部分子无规则运动对应的能量就是内能;内能由物体的温度和体积决定。任何一个物体的机械能可以为零,但它的内能不可能为零。在一定条件下,机械能和内能可以相互转化(例如:做功)。

六、做功改变物体内能

做功可以改变物体内能,做功可以使内能和其它形式的能相互转化.如果一个物体只有与外界间的存在做功关系(不包括机械能的改变部分),而无热交换,则做功的多少与内能的改变量相等.

例题1:有一个10m高的瀑布,水流在瀑布顶端时速度为2m/s,在瀑布底与岩石的撞击过程中,有10%的动能转化为水的内能,请问水的温度上升了多少摄氏度?已知水的比热容

32为4.2×10 J/(kg·℃) ,g取10m/s .

解:根据机械能守恒定律知,当水流到达瀑布底时的动能

水吸收热量

与温度变化

满足关系 由题目知,有10%的动能转化为水的内能,所以

代入数据得

= 2.4×10 –3 ℃

评析:本题是一个力、热综合题,需要熟知机械能守恒定律、内能等相关知识.

五、热传递改变物体内能

热传递可以改变物体内能,热传递是内能从一个物体(或物体的一部分)转移到另一个物体(或物体的另一部分).如果一个物体与外界间的无做功关系(不包括机械能的改变部分),而仅有热交换,则传递了多少热量,内能就改变多少.热量是描述热传递过程中能量转移的多少.

例题2:关于热量的下列说法中正确的是 ( )

A、温度高的物体含有的热量多 B、内能多的物体含有的热量多

C、热量、功和内能的单位相同 D、热量和功都是过程量,而内能是一个状态量 答案:CD 评析:本题着重考查了热量的概念,以及它与内能、功的联系与区别.

六、做功和热传递在改变物体内能方面是等效的

当一个物体的内能发生了改变,而我们不知道其改变过程,我们是无法确定是热传递使其内能发生改变,还是做功使其内能改变,或者是做功与热传递同时存在.

[课堂练习]

一、例题

1.对于分子间势能与体积的关系,下列说法中正确的是 ( )

A、物体体积不变,分子势能不改变 B、物体体积增大,分子间势能必增大

C、物体体积增大,分子间势能可能增大 D、物体体积减小,分子间势能可能增大 答案:ACD

评析:熟知分子势能与分子间距离的复杂关系,消除分子势能越大,体积越大的误解,才能正确解答本题.

2.锅炉中盛有1500kg的水,当对其加热使其内能增加1.26 ×10J时,温度将上升多少?

3水的比热容c= 4.2 ×10J/(kg.K) .

解:水吸收的热量全部用来增加它的内能 7

3.下面过程中是通过热传递改变物体内能的是 ( )

A、用气筒给自行车打气时,筒壁变热 B、古人钻木取火C、用暖水袋捂手 D、摩擦生热 答案:C 评析:选项A、B、D中的热学过程都是通过做功使物体内能改变的

二、练习

1、两个物体的温度相同,则说明 ( )

A、两物体内分子的平均动能相等 B、两物体内分子的平均速率相同

C、两物体内分子的势能相等 D、两物体的内能相等

2、对于温度越高的物体,下列说法正确的是 ( )

A、该物体分子的势能一定大 B、该物体内能一定大

C、该物体分子平均动能一定大 D、该物体所含热量一定越多

3、甲、乙两分子相距较远,在它们彼此不断靠近的过程中,分子势能的变化情况是:( )

A、不断增大 B、不断减小 C、先减小后增大 D、先增大后减小

4、下面关于物体内能改变的说法中正确的是 ( )

A、物体对外做功,其内能必定改变 B、物体对外做功,其内能不一定改变

C、物体吸收热量,其内能必增加 D、外界对物体做功,物体同时吸收热量,其内能必增加

5、关于热传递的下列说法中正确的是 ( )

A、热传递是物体间内能的转移 B、热量总是从温度高的物体传给温度低的物体

C、热量总是从热量多的物体传给热量少的物体 D、吸收热量的物体温度必上升

6、一个物体内能增加了20J,则下列说法正确的是 ( )

A、该物体可能吸收了20J的热量 B、外界可能对该物体做了20J的功

C、外界对物体做功和物体吸热可能同时存在 D、物体的温度一定上升

答案:1、A 2、C 3、C 4、B 5、AB 6、ABC

[板书设计]

一.分子动能

 在研究热现象时,我们关心的是物体内所有分子动能的平均值。我们把这个平均值

叫做分子热运动的平均动能,简称分子动能。

 决定因素:温度。温度越高,物体分子热运动越剧烈,分子热运动的平均动能越大;

温度越低,分子热运动的平均动能越小。

二.分子势能

 物体内分子不仅做永不停息的热运动,而且分子间存在相互作用,因而分子具有与

分子间距离有关的势能,叫做分子势能。

 决定因素:状态和体积。分子势能是随着分手之间距离的变化而变化的,而分子间距

离发生变化的宏观表现就是物体的状态和体积发生了变化。当分子间距离发生变化时,分子间作用力就会做功。分子间作用力做正功,分子势能减少;分子间作用力做负功,分子势能增加。

三.物体的内能

 物体中所有分子做热运动的动能和分子势能的总和,叫做物体的内能。

物体的内能(二)
《物体的内能》练习题

物体的内能

一、选择题

1.下述各种改变物体内能的方法,属于做功方式的是( ). A.冷物体接触热物体后变热

B.锯木头时,锯条发热

C.电流通过电炉丝,电炉丝发热

D.物体在火炉旁被烤热

E.热物体在通风的地方凉得快

2.关于热传递的概念,下述说法正确的是( ).

A.热传递是物体内能的转移

B.热量总是由温度高的物体传给温度低的物体

C.两个物体间发生热传递时,温度发生迁移

D.只有通过热传递,才能使物体温度升高

3.关于热量,以下说法正确的是( ).

A.是物体内能多少的量度

B.是非做功过程中物体内能变化的量度

C.是物体温度高底的另一种表示方法

D.是物体所含能量的多少

4.关于物体内能的以下说法正确的是( ).

A.物体内能的多少可以用物体吸热或放热的多少来量度

B.内能大的物体热量多

C.两物体发生热传递,达到平衡后,它们的内能必定相等

D.做功和热传递对于改变物体内能是等效的

5.关于做功和热传递,下面叙述正确的是( ).

A.做功和热传递都可以改变物体内能,两者无本质区别

B.从热功当量可知,功一定可以转化为热,热一定可以自然地完全转化为功

C.在国际单位制中,功和热单位一样,所以两者是一回事

D.热量和功是由过程决定的,而内能是由物体状态决定的

7.关于物体内能的变化,以下说法中正确的是( ).

A.物体吸收了热量,它的内能可能减小

B.物体机械能变化时,它的内能可能减小

C.外界对物体做功,它的内能可能减小

D.物体既吸收热量,又对外做了功,它的内能一定不变

8.当物体温度没有改变时,下述说法正确的是( ).

A.物体一定没有吸热 B.物体与外界一定没有做功

C.物体内能一定没有改变 D.物体内能有可能改变

E.物体与外界可能有热传递和做功

9.关于热量和功的关系,下述说法正确的是( ).【物体的内能】

A.热量和功都是内能变化的量度,在物体机械能不变时,离开内能的变化过程,热量和功都不存在

B.一定量的热量和一定量的功相等

C.热量可以通过物体转化成功,功也可能通过物体转化为热量

D.热功当量和功热当量含义相同,数值相等

10.在水蒸发成同温度水蒸汽的过程中,下述说法正确的是

( ).

A.内能不增加,不做功,也不要吸热

B.内能增加,但对外不做功,要吸热

C.内能不增加,但对外做功,要吸热

D.内能增加,对外做功,也要吸热

二、填空题

11.历史上第一个用实验来测定热功当量的人是英国物理学

家 ,热功当量的数值为J= ,其正确的含义

是 ,气体内能 (增加或减小)了 J.

12.一个气缸里的气体膨胀时推动活塞做了800J的功,同时

向外放出了300焦的热量,则气体内能 (增加或减小)了 J.

13.瀑布从10m高处落下,如果下落中减少的机械能全部被水吸收,水的温度将升高 . (水的比热是4.2×103J/

(kg·℃)

14.从枪膛射出一粒25g的子弹,假定火药爆炸时可产生

3.2×104J的热,其中有25%转变为子弹的动能,那么子弹射出枪口时的速度为 m/s.

三、计算题

15.用2.0×10N的力把一根粗一点的钢筋拉长变细,最后钢筋伸长了20m.若这根钢筋的质量为50kg,它的比热是4.4×102J/(kg·K),假设在拉伸过程中有一半的热量散失.求钢筋的拉伸过程中升高的温度.

同步试题三参考答案

一、1.B、C 2.A、B 3.B 4.D 5.D 6.D 7.A、C 8.D、E 9.A 10.D

二、11.焦耳;4.2焦耳/卡(或4.2J/ cal);对物体传递1cal热量和对物体做4.2J功,使物体内能增加的效果是一样的; 17.64

12.减小1100 13.0.023℃ 14.800

三、15.Δt=0.87℃

3

物体的内能(三)
内能练习题(含答案)

内能练习题

1.水电站的水从高处流向低处的过程中 ( )

A.重力势能不变,动能增加 B.重力势能减小,动能增加

【物体的内能】

C.重力势能增加,动能减小 D.重力势能增加,动能不变

2.正在空中飞行的飞机 ( )

A.势能为零,动能不为零 B.势能不为零,动能为零

C.势能和动能均为零 D.势能和动能均不为零【物体的内能】

3.一滴红墨水在清水中一段时间后,整杯水变红了则正确的是( )

【物体的内能】

A.0℃的水就不会有这种现象 B.这叫扩散只发生在液体中

C.这叫扩散,它说明分子在永不停地运动 D.温度越低扩散进行得越快。

4.液体和固体很难被压缩的原因是 ( )

A.分子间的有相互作用力 B.分子间有相互排斥的力

C.分子间没有空隙 D.以上说法都不对

5.关于能量转化说法正确的是 ( )

A.砂轮磨刀有内能转化为动能

B.陨石进入大气层成为流星时内能转化为机械能

C.壶中水沸腾时壶盖跳动是水的动能转化为壶的动能

D.给自行车打气气筒发热机械能转化为内能

6.关于物体内能的改变,下列正确的是 ( )

A.物体对外做功物体内能减少 B.物体吸收热量物体内能一定减小

C.对物体做功时,物体内能一定减少 D.物体放热时,物体内能一定增加

7.将一小球竖直向上抛出忽略空气阻力,小球上升过程中 ( )

A.动能保持不变,势能不断增加 B.动能不断减小,势能不断增加

C.机械能不断减小 D.机械能保持不变

8.下列各个运动过程中,属于动能转化为势能的是 ( )

A.从空中匀速下降的跳伞运动员 B.向上抛出的小石块

C.拧紧的钟表发条带动指针走动 D.滚摆急速下落

9.在下列现象中,通过做机械功来改变物体内能的是 ( )

A.利用电炉把水烧开 B.冬天里两手互相摩擦使手暖和

C.冬天天气寒冷时要生火取暖 D.用电焊机焊接金属使金属熔化

10.甲乙两物体质量相等,甲物体温度降低20℃,乙物体温度升高15℃时,乙物体吸收热量是甲物体放出热量的2倍,甲乙两物体比热比是( )

A.3:8 B.8:3 C.4:3 D.3:2

11.在相同条件下,气体比液体容易压缩,主要是由于( )

A、气体分子之间有较大的间隙,而液体分子之间根本没有间隙

B、气体分子之间的引力作用比液体分子之间的引力作用大得多

C、气体分子之间的空隙较大而液体分子之间的空隙非常小

D、气体分子之间的空隙较小,而液体分子之间的空隙较大

12.燃烧甲、乙两种燃料,甲放出的热量比乙多,则( )

A、甲的质量一定大 B、甲的热值一定大

C、甲的比热容一定大 D、条件不足无法判断

13.下面现象中,属于内能转化为机械能的现象是( )【物体的内能】

A、两决块相互摩擦,冰块熔化 B、水蒸汽推动活塞做功

C、压缩气体,温度升高 D、用太阳灶烧水

14.下列各种现象中,可以说明分子之间存在斥力的是( )

A、气体容易被压缩 B、铁棒折断后很难再合成整本

C、气体会无限地扩散 D、固体、液体很难被压缩

15.从能转化的观点来看,摩擦生热的现象是( )

A、机械能转化为内能 B、内能转化为机械能

C、化学能转化为内能 D、内能转化为动能

16.有关物质的比热容,下列说法中正确的是( )

A、比热容跟物体的质量有关,质量越大,比热容越小

B、比热容跟物体的温度有关,温度越高,比热容越大

C、比热容跟物体吸收或放出的热量有关

D、比热容是物质本身的一种特性,与物体的温度、质量都无关

17.在下列几种情况中,比热容会发生变化的是( )

A、20℃的水变成4℃的水 B、一块钢板压制成钢锅

C、水结成冰 D、 把开水倒入冷水中

18.跳伞员在空中张伞后匀速下落时,下列说法中正确的是 ( )

A.动能变大 B.势能变大 C.动能不变 D.机械能不变

19.水和煤油吸收的热量相等,水的比热是煤油的2倍,水升高的温度是煤油的1/3倍,则它们的质 量之比m水:m油是 ( )

A. 3:2 B. 2:3 C. 1:6 D.6:1

20.固体很难被压缩,是因为 ( )

A.分子之间距离很大 B.分子在不停地作无规则运动

C.分子之间存在着引力 D.分子之间存在着斥力

21.水的比热是4.2×103焦/(千克·℃),它的意思是指质量1千克的水,温度_____________时 __________是4.2×103焦耳

22.热水和冷水混合时,______水放出热量,一直到热水与冷水的 ________相同时为止。

23.物体的温度升高,表明物体的内能_________,物体内大量分子无规则运动的速度__________(填

“变”“增大”或“减小”)

24.现有质量和初温都相等的铝块、铁块和铜块,其比热C铝>C铁>C铜,它们吸收相等的热量后,末温

最高是______块,末温最低的是______块

25.物体内部所有分子做无规则运动的动能和___________的总和,叫做物体的______能

26.“八月桂花遍地开”时很远就能闻到桂花的芳香,这是一种______现象,说明____________

27.改变物体内能的两种方式是__________和_________。但其实质不同,__________是物体之间内

能的转移,而___________是实现内能与其他形式的能的转变。

28.火柴可以擦燃,也可以放在火上点燃,前者是用___________的方法使火柴燃烧,后者是用

___________的方法使它燃烧。

29.萧敏同学用电饭煲做饭,片刻后听到“噗-噗-噗”的响声,走近一看,发现水蒸气冲动了锅

内能转化为锅盖的_____________。

30.汽油机和柴油机在构造上相比,汽油机顶部有一个__________,柴油机顶部有一个___________。

一台四冲程汽油机,飞轮的转速为1800r/min,则此汽油机每秒钟内完成_______个冲程,做了______次功。

31.能的转化和守恒定律的内容是:能量既__________,也__________,它只会从一种形式__________

形式,或者从一个物体__________到另一个物体,而能的总量__________。

32.当分子间相距为r时,分子引力与斥力相等。当分子间距离小于r时,__________力主要作用,

当分子间距离大于r时,__________力起主要作用,当分子间距离大于__________时,分子间作用力可以忽略不计。

33.燃料的燃烧是一种__________变化;在燃烧过程中,燃料的__________能转化为__________能。

34.煤和石油在燃烧时生成的气体中含有二氧化碳、氮氧化物等,燃料的不完全燃料还会产生粉尘和

一氧化碳,这些__________和__________排放到大气中,污染了大气。

35.在蒸汽机、汽油机和柴油机中,效率最低的是_____,效率是最高的是_____。

36.在受太阳照射条件相同时,沿海地区比内陆地区温度变化小,这是因为水与干沙土相比

__________的__________较大。

37.火柴可以擦燃,也可以放在火上点燃,前者是用__________的方法使火柴燃烧,后者是用

__________的方法使火柴燃烧,两种方法都可以改变火柴的内能。

38.甲、乙两块金属质量之比是5:3,当它们吸收相同热量后,升高温度之比是1:5,则它们的比热

之比是____________.

39.质量相同的两块金属甲和乙,甲的比热是乙的3倍,当它们吸收相等的热量时,甲、乙升高温度

的比为____________;当它们升高相同的温度时,甲、乙吸收热量的比为_________.

40. A、B两物体的温度相同,A的质量是B的2倍,A的比热是B的1/4,它们吸收相等的热量后

再接触,则热量将从_______物体传递给______物体.

41.在烈日炎炎的夏天,如果你赤脚走在沙滩上,会觉得砂子烫脚;再从沙滩走入河水中,则感到

凉快舒服,这是为什么?

742.已知汽油的热值是4.6×10J/kg,完全燃烧500g汽油,求;(1)燃烧汽油产生的热量是多少?(2)

若这些热量的50%被水吸收,使水温从20℃开始,升高了40℃,则水的质量是多少?

参考答案

1.B 2.D 3.C 4.B 5.D 6.A 7.B 8.B 9.B 10.A 11.C 12.D 13.B

14.D 15.A 16.D 17.C 18.C 19.A 20.D

21.升高1℃,吸收的热量 22.热,温度 23.增大,增大 24.铜,铝

25.分子势,内 26.扩散,分子永不停息地做无规则运动

27.做功,热传递,热传递,做功; 28.做功,热传递;

29.做功,减少,机械能; 30.火花塞,喷油嘴,60,15;

31.不能消灭,不能创生,转化为另一种,转移,保持不变。

32.斥,引。10r。 33.化学,化学,内。

34.烟尘,废气。 35.蒸气机,柴油机。

36.水,比热容。 37.做功,热传递。

38. 3:1 39. 1:3 、3:1

40.A 、B

41.答:砂子的比热容小于水的比热容;夏天在相同的日照即吸收相同的热量时,砂子的温度比水的温度升高得快一些;砂子的温度高,所以烫脚,从砂滩走入水中,水温低于砂子的温度,所以感到凉快舒服。

742.2.3×10J 68kg

本文来源:http://www.guakaob.com/shiyongwendang/652391.html