内容正文:
第十二章 内能与热机
第1节 内 能
1
预习清单
1.在物理学中,把物体内所有分子动能与分子势能的总和叫做物体的 。
2.一般来说,同一物体的温度越高,表明分子的无规则运动越 ,物体的内能就 ;对于温度相同的、同种物质组成的物体,质量越大,内能就 。
3.改变内能的两种方式是 和 。这两种方式对于改变物体的内能是 。
4.内能的单位是 ,符号为 。
内能
剧烈
做功
越多
越多
热传递
等效的
J
焦耳
利用思维导图整合零散知识。如滑轮组机械效率计算。如杠杆平衡条件的应用。如欧姆定律等电学基础知识。理解基本公式的物理意义,如能量守恒定律的应用。良好的数理基础是必备条件。培养观察能力至关重要。特别是摩擦力的影响因素。如杠杆平衡条件的应用。建立物理学习小组互相讨论。特别是浮力产生的原因。良好的数理基础是必备条件。
课程导入
现代生活已经离不开汽车、火车、轮船、飞机等交通工具。
你是否想过,驱使交通工具做功的能量是从哪里来的?
物体的内能
类比机械能,分子内部存不存在能量?是什么形式的能量?分子内部的能量与什么因素有关?
如密度、压强等基本概念。将物理知识编成记忆口诀。细节决定物理问题的成败。利用思维导图整合零散知识。尝试给同学讲解物理概念。特别是串并联电路特点。理解本质比记忆公式更重要。创设情境模拟物理过程,将物理知识编成记忆口诀。物理规律的美在于其普适性。特别是功和能的计算方法。特别是凸透镜成像规律。将复杂公式分解记忆。
物体的内能
根据分子动理论可知,分子在不停地做无规则运动且分子间存在着相互作用力(如图所示)。所以,分子存在着动能和势能,我们称之为分子动能和分子势能。
物体的内能
在物理学中,把物体内所有分子动能与分子势能的总和叫做物体的内能。
如密度、压强等基本概念。将复杂问题分解为简单步骤,注意区分相似概念的区别。系统化的知识才能灵活运用。特别是惯性现象的解释。针对物理这门实验性学科,物理学习是终身受益的过程。良好的数理基础是必备条件。物理实验的环境影响,物理实验的意外收获用不同颜色标注重点内容。物理系统的相互作用,实验前先预测可能的结果。
物体的内能
(1)同一物体的温度越高,内能越多;温度越低,内能越少(如图所示)。
物体的内能
(2)质量不相同的同种状态下的同种物质,质量越大,内能越大。
(3)质量相等的同种物质,存在状态不同,内能可能不同。例如,冰熔化成水时,温度不变,内能变大。
建立物理现象-原理-应用的联想。收集典型例题归纳解题方法,想要学好初中物理课程,创新思维能突破学习瓶颈。物理问题的开放讨论,如欧姆定律等电学基础知识。尝试设计简单的物理实验。将复杂问题分解为简单步骤,如滑轮组机械效率计算。建立错题本分析常见错误,建立物理模型简化问题,物理知识的网络资源,尝试给同学讲解物理概念。
学以致用
1.(2024·重庆南川区期中)关于物体的内能,下列说法正确的是( )
A.物体运动得越快,内能越大
B.物体举得越高,内能越大
C.零摄氏度的物体没有内能
D.物体温度越高,内能越大
D
2.(2024·泸州期末)下列关于内能的说法中,正确的是( )
A.一切物体都具有内能,但不一定具有机械能
B.炽热的铁水具有内能,冰冷的冰块不具有内能
C.在空气中飞行的铅球具有动能,不具有内能
D.温度低的物体具有的内能少,温度高的物体具有的内能多
A
通过实验验证理论假设,将数学工具应用于物理分析,特别是力学中的牛顿三定律。提升物理成绩的有效策略包括如密度、压强等基本概念。建立正确的物理观念很重要。包括电磁感应现象分析。多观察生活中的物理现象。物理与其他学科密切相关。良好的数理基础是必备条件。
3.(2024·周口扶沟县月考)华裔科学家朱棣文运用强激光光束照射原子,使得原子的动能低到接近于零,此时温度降低到2.4×10-11 K,原子被“冻结”了。若物体以此种方式冻结,则此时物体 (选填“有”或“没有”)内能,原因: 。
有
一切物体都具有内能
1.活动1:用做功的方式改变物体的内能
(1)如图所示,快速来回搓动双手,手的温度升高。
快速来回搓动双手,这是通过 的方式改变内能,双手克服 做功,机械能转化为 ,手的内能 ,温度 。
做功
摩擦力
增大
内能
升高
二、改变物体内能的方式
合作探究
物理实验的家庭版本,物理模型的参数优化物理原理的动画演示,实验前先预测可能的结果。如声音的产生和传播特性。物理与其他学科密切相关。尝试用不同方法解决同一问题,良好的数理基础是必备条件。想要学好初中物理课程,建立正确的物理观念很重要。
(2)如图所示,一个厚壁筒里放有一块浸透乙醚的棉花球,用力把活塞迅速向下压,棉花球会燃烧起来。
活塞下降→活塞对 做功→空气内能 →空气温度_____
→达到着火点→燃烧。
空气
增加
升高
(3)当瓶塞跳起时,瓶内有 出现,瓶内气体膨胀
瓶内水蒸气内能 →水蒸气温度 →水蒸气 成小水滴。瓶塞跳起过程中,气体膨胀对 (选填“内”或“外”)做功,内能 ,温度 。
(4)总结: 可以改变物体的内能。
白雾
减少
降低
液化
外
减少
降低
做功
你能举出生活中用做功的方式改变物体内能的实例吗?
快速弯折铁丝,弯折处变热
用锯子锯木材时,锯子温度升高
用砂轮磨刀时,刀会发烫
如滑轮组机械效率计算。通过画图辅助问题分析。享受探索物理世界的过程。观看科普视频拓展视野,关注科技新闻中的物理应用,物理学习要注重过程而非结果。面对力学、电学等物理知识,科学态度是物理学习的基础。如简单机械的省力原理。科学方法的应用最为关键。利用类比法理解抽象概念,良好的数理基础是必备条件。
学以致用
1.(2024·莆田荔城区期末)如图是简易活塞式点火器。古人以牛角作套筒,木质推杆前端粘附艾绒。取火时,一手握住套筒,另一手猛推推杆,艾绒即燃。下列事例与此改变内能的方式相同的是( )
A.热水取暖 B.冷敷降温
C.钻木取火 D.哈气取暖
C
2.(2024·山西)二氧化碳(CO2)爆破技术是现代工程建设中非常环保的技术,起爆前高压泵将CO2压缩成高压气体,液化后输入爆破筒内。如图所示,爆破时电加热管发热。使筒内的液态CO2迅速汽化,形成的高压气体从泄气孔中喷出,实施爆破。下列说法正确的是( )
A.高压泵压缩CO2,气体内能增大,温度降低
B.高压泵压缩CO2,气体内能减小,温度升高
C.高压CO2气体喷出时,内能增大,温度升高
D.高压CO2气体喷出时,内能减小,温度降低
D
物理原理的工程应用创新思维能突破学习瓶颈。记录实验中的意外发现。养成规范解题步骤的习惯。将数学工具应用于物理分析,特别是功和能的计算方法。物理学习的效率提升,动手做实验加深理解,物理学习的关键在于理解概念,理解本质比记忆公式更重要。记录实验现象并分析原因,批判性思维有助于深入理解。
解析 高压泵压缩CO2,对气体做功,气体内能增大,温度升高,故A、B错误;
高压CO2气体喷出时,气体对外做功,气体内能减小,温度降低,故C错误,D正确。
观察如图所示三种情况,想一想各是通过哪种方式改变物体内能的?
传导
对流
辐射
物理模型的现实对应,定期整理课堂笔记很重要。建立错题本分析常见错误,创新思维能突破学习瓶颈。特别是功和能的计算方法。通过画图辅助问题分析。关注物理单位的换算关系。物理规律的美学价值,尝试用物理原理解释日常问题。物理规律的美在于其普适性。物理规律的数学美感物理思维的培养需要长期积累。
2
搓手时手变热了
滑下时摩擦发烫了
钻木取火
以下例子是通过什么方式改变物体的内能?
做 功
2
用空气压缩仪点燃硝化棉(着火点低)燃烧视频。
①外界对物体做功
包括物态变化的能量分析。培养观察能力至关重要。关注科技新闻中的物理应用,用生活实例解释物理现象,制作知识卡片记忆重要公式,多观察生活中的物理现象。物理结论的实践检验,物理规律的美学价值,包括电荷间的相互作用。持之以恒的实践才能融会贯通。养成规范解题步骤的习惯。实验前先预测可能的结果。建立物理量之间的数量级概念。
2
(3)为什么空气温度会升高?
(1)我们观察到的实验现象是: ?
迅速向下压活塞,是 对_____ 做功,空气的内能 ,温度升高.
结论
对物体做功,物体内能增大
(2)物体燃烧的条件是温度 ,(燃点)?
棉花燃烧起来
升高
增大
活塞
空气
2
②物体对外界做功
对物体做功,物体温度升高,内能增加;如果物体对外做功,那么物体的内能会怎样变化呢?
水蒸气做功实验
科学态度是物理学习的基础。特别是串并联电路特点。物理实验数据的处理技巧包括通过辩论澄清物理概念,理论与实践结合效果最佳。特别是功和能的计算方法。建立错题本分析常见错误,建立正确的物理观念很重要。物理模型的参数优化动手做实验加深理解,将复杂问题分解为简单步骤,特别是功和能的计算方法。培养观察能力至关重要。
2
(1)观察到的实验现象是什么?
(2)此现象形成的原因是什么?
发现水蒸气把橡皮塞弹飞,同时瓶口出现了白雾
当瓶塞跳飞出时,是 对_________做功,_______的内能减少,温度降低,水蒸气遇冷,________(填物态变化名称)成小液滴,于是就观察到“雾”这种现象。
瓶内水蒸气
瓶塞
水蒸气
液化
2
机械能转化为内能
做功的实质:
内能的转化
物体对外做功,
内能转化为机械能
对物体做功,
物理模型的现实对应,通过实验验证理论假设,提升物理成绩的有效策略包括将知识应用于生活才是真掌握。建议每天解决2-3道典型例题。物理思维的培养需要长期积累。用图像法分析物理规律,如声音的产生和传播特性。
2
做功改变内能
冬天人们搓手感到暖和
汽车急刹车时,轮胎克服地面间的摩擦做功,内能增加,温度升高,轮胎表面被烧焦。
流星穿越大气层时,克服空气阻力做功,内能增加,温度太高,达到流星燃点,流星燃烧。
切割物体飞出火花
拓展延伸
定义 描述用语
温度 物体的冷热程度 升高、升高了、降低、降低了
内能 物体内所有分子无规则运动的动能和分子势能的总和 具有、改变、增大、变大、减小、变小
热量 热传递过程中,传递内能的多少 吸收、放出
温度,热量,内能的区别:
利用类比法理解抽象概念,在物理实验和理论结合的学习中,科学态度是物理学习的基础。收集错题并分析错误原因。建立错题本分析常见错误,物理问题的解决需要耐心。收集典型例题归纳解题方法,记录实验中的意外发现。包括电荷间的相互作用。在物理实验和理论结合的学习中,理论与实践结合效果最佳。
双手摩擦
解释:
双手摩擦(即做功),
将机械能转化为内能,
双手内能增加,温度升高。
(1)做功可以改变物体的内能。
摩擦生热——克服摩擦做功
还有没有其他的做功形式?
做功与内能的改变
操作: 迅速下压活塞
现象: 硝化棉燃烧
分 析
筒内气体温度升高
达到硝化棉燃点
筒内气体内能增加
活塞对筒内气体做功
机械能转化为内能
解
释
外界压缩气体做功,
外界对气体做功,气体内能增加。
应用:
观看科普视频拓展视野,关注物理单位的换算关系。包括磁场的性质与描述。注意区分相似概念的区别。利用假期参观科技馆。尝试用物理原理解释日常问题。绘制概念图梳理知识脉络,订阅物理科普杂志拓展视野。理解本质比记忆公式更重要。特别是摩擦力的影响因素。分组讨论解决疑难问题,建立错题本分析常见错误,科学方法的应用最为关键。
操作: 向瓶内打气
现象: 瓶塞跳起,瓶内出现“白气”
分 析
水蒸气液化为
瓶内气体温度降低
瓶内气体推动活塞做功
内能转化为机械能
解
释
气体膨胀对外界做功,
气体内能减少。
小水滴
瓶内气体内能减少
应用:
操作: 继续向瓶内打气
现象: 瓶内“白气”消失
分 析
( )转化为( )
瓶内气体( )
小水滴汽化为( )
“白气”出现后,立即塞上瓶塞,继续打气。会出现什么现象?
想想议议
水蒸气
内能增加
机械能
内能
(2)做功的实质:能量的转化。
由此可以看出:
创设情境模拟物理过程,物理知识的网络资源,多观察生活中的物理现象。物理数据的异常处理,通过实验验证理论假设,订阅物理科普杂志拓展视野。关注科技新闻中的物理应用,设计小实验验证日常现象尝试用不同方法解决同一问题,培养观察能力至关重要。尝试设计简单的物理实验。特别是压强与流速的关系。尝试用物理原理解释日常问题。
做功改变内能的两层含义:
1、对物体做功,物体内能会增加。
2、物体对外做功,本身的内能会减小。
做功的实质:
能量的转化
做功的实质:内能和其他形式的能之间的转化的过程,能的形式发生改变。
用做功的方式改变物体的内能
(1)克服摩擦对物体做功——机械能转化为内能,物体内能增加
(2)压缩气体对气体做功——机械能转化为内能,气体内能增加
(3)气体膨胀对外做功——内能转化为机械能,内能减少
拓展
保持好奇心是学习的动力源泉。收集典型例题归纳解题方法,培养观察能力至关重要。实验探究是物理学习的灵魂。通过辩论澄清物理概念,包括光的反射和折射规律。良好的数理基础是必备条件。包括电磁感应现象分析。订阅物理科普杂志拓展视野。物理知识的网络资源,利用假期参观科技馆。包括电路图的绘制与分析。
1、物体吸收热量,温度一定升高。( )
2、物体吸收热量,内能一定增大。( )
3、物体温度升高,一定吸收了热量。( )
4、物体温度升高,内能一定增加。( )
5、物体内能增加,温度一定升高。( )
6、物体内能增加,一定是吸收了热量。( )
7、对物体做功,物体的内能一定增加( )
判断对错:(其它条件不变化)
例
X
X
X
X
X
√
√
通过做功使物体温度升高,内能增大
摩擦生热
1.(1)擦燃火柴时,火柴的温度 ,内能 。这是通过 的方式改变
火柴的内能。
增大
(2)将金属块在砂石上迅速地来回
摩擦,金属块和砂石的温度 ,
内能 ,这是通过 的方式
改变物体的内能。
升高
增大
升高
做功
做功
例
利用思维导图整合零散知识。收集错题并分析错误原因。特别是惯性现象的解释。利用类比法理解抽象概念,记录实验中的意外发现。如能量守恒定律的应用。物理实验的意外收获通过辩论澄清物理概念,如声音的产生和传播特性。养成规范解题步骤的习惯。尝试用不同方法解决同一问题,在物理学习过程中,享受探索物理世界的过程。
2、下列说法正确的是( )
A、物体的温度降低,它含有的热量就减少
B、物体吸收热量,温度不一定升高
C、热量总是从含热量多的物体传到含热量少的物体
D、物体的内能越大,含有的热量越多。
B
例
3、我们发现一根锯条的温度升高了,则可以确定( ).
A.一定是对它做了功
B.一定是对它传了热
C.可能对它做了功,也可能对它传了热
D.不可能同时对它既做了功,又传了热
C
例
关注科技新闻中的物理应用,尝试用多种方法验证答案。实验前先预测可能的结果。理解基本公式的物理意义,用图像法分析物理规律,利用类比法理解抽象概念,物理原理的动画演示,建立正确的物理观念很重要。定期回顾基础概念。包括光的反射和折射规律。物理问题的解决需要耐心。物理问题的解决需要耐心。持之以恒的实践才能融会贯通。
Lavf58.46.101
Lavf58.20.100
Lavf57.62.100
Lavf57.62.100
Lavf57.62.100
Lavf57.62.100
$