物理教案之《物體的內(nèi)能》
教學(xué)目標(biāo)
(1)知道什么是物體的內(nèi)能
(2)知道物體內(nèi)能的組成
(3)知道分子動(dòng)能和分子勢(shì)能與哪些因素有關(guān)
教材分析
分析一：教材先由所學(xué)知識(shí)推出分子動(dòng)能的存在，并說明分子動(dòng)能與溫度的關(guān)系，再又分子力說明分子勢(shì)能的存在，最后總結(jié)出內(nèi)能的概念
分析二：分子勢(shì)能在微觀上與分子間距離有關(guān)(宏觀上表現(xiàn)為體積)，當(dāng)分子間距離大于平衡距離時(shí)，分子力表現(xiàn)為引力，此時(shí)增大分子間距離，分子力作負(fù)功，分子勢(shì)能增加;當(dāng)分子間距離小于平衡距離時(shí)，分子力為斥力，此時(shí)減小距離，分子力還是做負(fù)功，分子勢(shì)能增加;由此可見分子間距離等于平衡距離時(shí)分子勢(shì)能最小，但不一定為零，因?yàn)榉肿觿?shì)能是相對(duì)的。分子勢(shì)能與分子間距離的關(guān)系如上圖所示。分子勢(shì)能可與彈性勢(shì)能對(duì)比學(xué)習(xí)，分子相距平衡距離時(shí)相當(dāng)于彈簧的平衡位置，但對(duì)比學(xué)習(xí)時(shí)，也要注意兩者的區(qū)別。
分析三：比較兩物體內(nèi)能大小，需要考慮到分子平均動(dòng)能、分子勢(shì)能和分子總個(gè)數(shù)。分子平均動(dòng)能與溫度有關(guān)，溫度越高，分子平均動(dòng)能越大，溫度越低，分子平均動(dòng)能越小。分子勢(shì)能與分子間距離(宏觀上表現(xiàn)為體積)有關(guān)，分子間距離改變(宏觀上表現(xiàn)為體積改變)，分子勢(shì)能改變，但分子勢(shì)能與分子間距離(體積)的關(guān)系比較復(fù)雜：分子間距離增大，分子勢(shì)能可能增大，也可能減小，即體積增大，分子勢(shì)能可能增大，也可能減小。因此我們不能單從體積的改變上判斷分子勢(shì)能如何改變，而是往往要視具體情況而定。
分析四：機(jī)械能與內(nèi)能有著本質(zhì)的區(qū)別，對(duì)于同一物體，機(jī)械能是由其宏觀運(yùn)動(dòng)速度和相對(duì)高度決定的，而內(nèi)能是由物體內(nèi)部分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)和聚集狀態(tài)決定。例如放在桌面上靜止的木塊溫度升高，其機(jī)械能不變，而內(nèi)能發(fā)生了改變。
教法建議
建議一：在分析物體內(nèi)能時(shí)要充分利用前三節(jié)所學(xué)分子動(dòng)理論的基本觀點(diǎn)，由舊有知識(shí)推導(dǎo)出新知識(shí)。
建議二：在講分子勢(shì)能時(shí)，最好能與彈簧的彈性勢(shì)能進(jìn)行類比學(xué)習(xí)。
建議三：在區(qū)分機(jī)械能與內(nèi)能時(shí)，最好能舉例說明。
教學(xué)重點(diǎn)：內(nèi)能的組成，分子動(dòng)能和分子勢(shì)能分別與哪些因素有關(guān)。
教學(xué)難點(diǎn)：分子勢(shì)能
一、分子動(dòng)能
溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，溫度越高，分子運(yùn)動(dòng)越劇烈，分子平均動(dòng)能越大。分子平均速度和平均動(dòng)能是一個(gè)宏觀統(tǒng)計(jì)概念，溫度越高，分子平均動(dòng)能越大，但并不是所有分子動(dòng)能都增大，個(gè)別分子動(dòng)能還有可能減小。
二、分子勢(shì)能
由分子間作用力決定的一種能量，與分子間距離有關(guān)，宏觀上表現(xiàn)出與物體體積有關(guān)。
當(dāng)分子間距離大于平衡距離時(shí)，分子力表現(xiàn)為引力，此時(shí)增大分子間距離，分子力作負(fù)功，分子勢(shì)能增加;當(dāng)分子間距離小于平衡距離時(shí)，分子力為斥力，此時(shí)減小距離，分子力還是做負(fù)功，分子勢(shì)能增加;由此可見分子間距離等于平衡距離時(shí)分子勢(shì)能最小，但不一定為零，因?yàn)榉肿觿?shì)能是相對(duì)的。分子勢(shì)能與分子間距離的關(guān)系如圖所示。
三、物體的內(nèi)能
物體內(nèi)所有分子的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和叫內(nèi)能。
例1：相同質(zhì)量的0℃水與0℃的冰相比較
A、它們的分子平均動(dòng)能相等
B、水的分子勢(shì)能比冰的分子勢(shì)能大
C、水的分子勢(shì)能比冰的分子勢(shì)能小
D、水的內(nèi)能比冰的.內(nèi)能多
答案：ABD
評(píng)析：質(zhì)量相同的水和冰，它們的分子個(gè)數(shù)相等;溫度相等，所以分子平均動(dòng)能相等，因此它們總的分子動(dòng)能相等。由水結(jié)成冰，需要釋放能量，所以相同質(zhì)量、溫度的水比冰內(nèi)能多，由于它們總的分子動(dòng)能相等，所以水比冰的分子勢(shì)能大。本題很容易誤認(rèn)為水結(jié)成冰，體積增大，所以內(nèi)能增大。
機(jī)械能與內(nèi)能有著本質(zhì)的區(qū)別，對(duì)于同一物體，機(jī)械能是由其宏觀運(yùn)動(dòng)速度和相對(duì)高度決定的，而內(nèi)能是由物體內(nèi)部分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)和聚集狀態(tài)決定。例如放在桌面上靜止的木塊溫度升高，其機(jī)械能不變，而內(nèi)能發(fā)生了改變。
例2：下面有關(guān)機(jī)械能和內(nèi)能的說法中正確的是
A、機(jī)械能大的物體，內(nèi)能一定也大
B、物體做加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，其運(yùn)動(dòng)速度越來越大，物體內(nèi)分子平均動(dòng)能必增大
C、物體降溫時(shí)，其機(jī)械能必減少
D、摩擦生熱是機(jī)械能向內(nèi)能的轉(zhuǎn)化
答案：D
評(píng)析：對(duì)于機(jī)械能和內(nèi)能，它們是兩種完全不同的形式的能，需要從概念上對(duì)它們進(jìn)行區(qū)分。
四、作業(yè)
探究活動(dòng)
題目：怎樣測量阿伏加德羅常數(shù)
組織：分組
方案：查閱資料，設(shè)計(jì)原理，實(shí)際操作
評(píng)價(jià)：方案的可行性、科學(xué)性、可操作性
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