内容正文:
第2节 内能
素养目标
1. 了解内能的概念,能简单描述温度和内能的关系。(物理观念)
2. 知道热传递可以改变物体的内能,知道内能的概念和单位。(物理观念)
3. 通过演示实验,知道热传递和做功能够改变物体的内能。(科学探究)
4. 学生通过演示实验理解做功与内能变化的关系,激发主动学习的兴趣。(科学态度与责任)
一、内能
1. 理解分子动能和分子势能
(1)分子动能:分子由于 无规则运动 而具有的能。
(2)分子势能:由于分子之间存在 相互作用力 而具有的能。
2. 内能的定义:构成物体的 所有分子 ,其热运动的 动能 与 分子势能 的总和,叫做物体的内能。
3. 内能的单位: 焦耳(J) 。
4. 内能的特点:一切物体都具有 内能 。
5. 温度对物体内能的影响
(1)同一个物体,温度越高,内能 越大 。
(2)物体的温度降低时内能 减少 。
二、物体内能的改变
6. 热传递
(1)定义:不同温度的物体 相互接触 时,低温物体温度 升高 ,高温物体温度 降低 的过程。
(2)热量:①定义:在热传递过程中,传递 能量 的多少叫做热量。
②单位: 焦耳 ,符号是 J 。
(3)规律:
①高温物体放出热量,内能 减少 。
②低温物体吸收热量,内能 增加 。
③物体吸收或放出热量越多,内能改变 越多 。
7. 做功
(1)规律:外界对物体做功,物体的内能 增加 ;物体对外做功,物体的内能 减少 。
(2)实质:内能与 机械能 的转化。
【判一判】
1. 0 ℃的水没有内能。 ( × )
2. 物体的机械能越大,内能也越大。 ( × )
3. 热量是一个过程量,只能用“吸收”或“放出”来表述,而不能用“具有”或“含有”表述。 ( √ )
4. 物体温度升高,内能一定增加,可能是因为吸热,也可能是外界对物体做了功。物体吸热,温度一定升高。 ( × )
【填一填】
5. 铁水很热,冰块很冷,但它们都具有 内 能。冬天搓手可以感到温暖,是通过 做功 的方式改变内能的;用热水袋取暖,是通过 热传递 的方式改变内能的。
【选一选】
6. 关于内能和温度,下列说法正确的是( D )
A. 0 ℃的冰块内能为零
B. 温度高的物体,内能一定大
C. 物体内能增加,温度一定升高
D. 物体温度降低时内能减小
理解内能
从滑梯上滑下来,屁股为什么会感觉到烫?这是什么能量呢?这种能量从哪里来呢?
类比动能和势能的定义,由于组成物体的分子是运动的,并且存在着相互作用,所以分子应该具有什么能?
答案:分子动能和分子势能。
为研究物体内部的能量,物理学中引入了内能这一物理量,类比机械能,如何给出内能的定义?
答案:构成物体的所有分子,其热运动的动能与分子势能的总和,叫做物体的内能。
理解内能的定义时应注意哪些问题?
答案:内能是物体内部所有分子的动能和分子势能之和,提单个分子的内能是无意义的。
结合分子热运动的特点,分析为什么一切物体都具有内能?同一物体的内能与温度有什么关系?
答案:一切分子都在做无规则运动,物体始终具有分子动能和分子势能,所以一切物体都具有内能。温度越高,分子热运动越剧烈,故物体的内能越大。
关于内能,下列说法正确的是( D )
A. 运动的物体具有内能,静止的物体不具有内能
B. 温度高的物体具有内能,温度低的物体不具有内能
C. 机械能大的物体,它的内能也大
D. 物体的机械能可以为零,但内能永远不可能为零
物体可以不具有机械能,但物体一定具有内能;内能与机械能的大小没有必然的联系。
1. 物体的内能是指( C )
A. 物体中个别分子运动所具有的能
B. 物体做机械运动所具有的能
C. 物体内所有分子做无规则运动所具有的动能和分子势能的总和
D. 物体内分子定向移动所具有的能
2. 温度为0 ℃的物体 有 (选填“有”或“没有”)内能,静止在地面上的飞机 有 (选填“有”或“没有”)内能,5 kg、0 ℃的水的内能 大于 (选填“大于”“小于”或“等于”)5 kg、0 ℃的冰的内能。
解析:任何物体都有内能,温度为0 ℃的物体有内能,静止在地面上的飞机也有内能;当质量一定的冰熔化成相同温度的水时,需要吸热,水的内能增加,所以5 kg、0 ℃的水的内能大于5 kg、0 ℃的冰的内能,这也表明物体内能的大小和状态有关。
物体内能的改变
冬天,人们常用热水袋取暖,热水袋和人体的温度是如何变化的?热水袋和人体的内能是如何变化的?这是用什么途径改变物体的内能的?
答案:热水袋放热,温度降低,内能减少;人体吸热,温度升高,内能增加。这是通过热传递来改变热水袋和人体的内能的。
阅读教材第8页图13.24,演示教材第9页图13.25所示的实验,回答以下问题。
(1)分析图13.24中手和臀部为什么感到热?
答案:手和手、