滬科版物理高二上7-a物體的內(nèi)能教學(xué)設(shè)計(jì)課堂練習(xí)反思-資料下載頁
2024-11-19 22:21本頁面
【導(dǎo)讀】知道分子的動(dòng)能、分子的平均動(dòng)能，知道溫度是分子平均動(dòng)能大小的標(biāo)志；知道做功和熱傳遞是改變物體內(nèi)能的兩種方式。認(rèn)識(shí)物理學(xué)研究問題的思想方法。尚科學(xué)、破除迷信的意識(shí)。斷物體內(nèi)能是否發(fā)生變化。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；然后由學(xué)生回憶初中知識(shí)，回答問題．。做功和熱傳遞在改變物體的內(nèi)能方面是完全等效的，這一說法較抽象，學(xué)生不易理解，吹風(fēng)機(jī)、乒乓球、溫度傳感器、做功裝置、圖片、視頻等。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，機(jī)械運(yùn)動(dòng)是物體有規(guī)則的。定．而與物體內(nèi)部分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)的能量就是內(nèi)能；內(nèi)能由物體的溫度和體積決定。在一定條件下，機(jī)械能和內(nèi)能可以
【正文】 撞，而使熱能（內(nèi)能）從物體溫度較高部分傳到溫度較低部分的過程。熱傳導(dǎo)是固體中熱傳遞的主要方式，在氣體、液體中它往往與對(duì)流同時(shí)發(fā)生。各種物質(zhì)的熱傳導(dǎo)性能不同，熱傳導(dǎo)過程的基本定律是博里葉定律。 對(duì)流作為熱傳遞的一種途徑，是流體（氣體、液體）中熱傳遞的主要方式。它是指流體中較熱部分和較冷部分在流體本身的有序的循環(huán) 流動(dòng)下的相互攙和，使溫度趨于均勻從而達(dá)到熱能（內(nèi)能）傳遞的過程。 對(duì)流往往自發(fā)產(chǎn)生，這是由于溫度不均勻性所引起的壓力或密度差異的結(jié)果。 至于熱輻射，它是指受熱物體以電磁輻射的形式向外界發(fā)射并傳送能量的過程。物體溫度越高，輻射越強(qiáng)。與熱傳導(dǎo)、對(duì)流不同，熱輻射能把熱能以光的速度穿過真空，從一個(gè)物體傳給另一個(gè)物體。任何物體只要溫度高于絕對(duì)零度，就能輻射電磁波，波長(zhǎng) 為 0． 4～ 40微米范圍內(nèi)的電磁波（即可見光與紅外線）能被物體吸收而變成熱能，故稱為熱射線。因電磁波的傳播不需要任何媒質(zhì)，所以熱輻射是真空中唯一 的熱傳遞方式。例如，太陽傳給地球的熱能就是以熱輻射的方式經(jīng)過宇宙空間而來的。 由此可見，熱傳導(dǎo)與熱傳遞是兩個(gè)從屬關(guān)系概念，熱傳遞概念的外延明顯寬于熱傳導(dǎo)概念的外延，故熱傳遞是一個(gè)屬概念，而熱傳導(dǎo)是一個(gè)種概念。 熱量與熱能 業(yè)已證明，欲使物體的內(nèi)能增加，可以通過兩種不同的方式來達(dá)到。一是直接對(duì)物體作宏觀機(jī)械功。如焦耳當(dāng)初用以測(cè)定熱功當(dāng)量的實(shí)驗(yàn)，就是用機(jī)械作功的方法攪動(dòng)水銀，使水銀的內(nèi)能增大，從而使水銀的溫度升高的；又如，把兩物體摩擦，兩物體的內(nèi)能都能增大，從而使它們的溫度升高，另一種方式是把物體與 另一高溫物體直接熱接觸，通過一定時(shí)間，低溫物體的溫度也能升高直至與高溫物體溫度相同。后者的物理本質(zhì)是：當(dāng)?shù)蜏匚矬w與高溫物體接觸在一起后，兩物體的分子在邊界上互相碰撞，交換動(dòng)量和能量，交換的結(jié)果就使得兩個(gè)物體分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)劇烈程度趨于一致，平均平動(dòng)能當(dāng)然亦相等，這時(shí)兩物體的溫度自 然地趨于一致。從能量守恒的觀點(diǎn)看，此過程中必定是高溫物體中一部分能量通過分子間的無規(guī)則碰撞傳給了低溫物體。能量的這種傳遞方式在熱學(xué)中就稱作熱傳遞。這里所論的“能量”顯然是指物體的內(nèi)能，而內(nèi)能中又包含著熱能。故熱傳遞結(jié)果又必然是高溫物體 的內(nèi)能減少，低溫物體的內(nèi)能增加。于是，熱學(xué)上把熱傳遞過程中物體內(nèi)能的這種改變量稱作為熱量?？梢?，熱量并不是物體的內(nèi)能，更不是物體的熱能，而是物體（系統(tǒng)）在熱傳遞過程中內(nèi)能改變量的量度?；蛘呖梢哉f，熱量是在熱傳遞過程中傳遞的能量。離開物體（系統(tǒng)）狀態(tài)的變化，即物體（系統(tǒng)）內(nèi)能的改變，去談?wù)撌裁礋崃渴呛翢o意義的。熱量與功一樣是個(gè)過程量，即熱量與具體過程有關(guān)系，它既不是狀態(tài)函數(shù)也不是狀態(tài)參量。 有人認(rèn)為物體本身就含有熱量，高溫物體含有的熱量多于低溫物體含有的熱量。所以，當(dāng)高溫物體與低溫物體熱接觸后，高溫物體的 熱量就自動(dòng)地傳給低溫物體，直至兩者含有相同的熱量為止，這時(shí)兩者就達(dá)成了所謂的熱平衡。事實(shí)上，持有這種熱量觀的人已不知不覺地陷入了歷史上的“熱質(zhì)論”，而“熱質(zhì)論”早已被歷史判處“死刑”。 還有一點(diǎn)值得一提。有些物理參考書上把 作為定義熱量的依據(jù)，實(shí)際上， 依據(jù)此式定義熱量也有不妥之處。例如，物體（系統(tǒng)）在等溫變化過程中，物體（系統(tǒng)）與外界肯定存在熱交換，然而，上式就不能正確地反映出來。 概括以上的討論，我們可以得出下面的結(jié)論： （ 1）熱能是內(nèi)能中的一部分，它表達(dá)、描述的是物體（系統(tǒng)）所處的某一熱力學(xué)狀態(tài)，是一個(gè)狀態(tài)量，而熱量反映的是一個(gè)熱傳遞過程，它是一個(gè)過程量。 （ 2）熱能的大小隨溫度的變化而變化，而熱量只有在特定的熱傳遞過程中才可以把它看成是溫度變化的函數(shù)（例如 ）。 （ 3）物體只要在絕對(duì)零度以上就存在分子熱運(yùn)動(dòng)，就有熱能和內(nèi)能，而熱量只是在不同物體（或物體的不同部位）之間傳遞著的能量。所以，沒有了過程，熱量也就沒有意義。 （ 4）熱能的相關(guān)物只有一個(gè)，而熱量的相關(guān)物在一般情況下至少要涉及兩個(gè)。當(dāng)然，當(dāng)一個(gè)物體內(nèi)部各處溫度不均勻時(shí)也存在能量的傳遞過程，即有熱量可論，但這屬特殊情況。 （ 5）熱能的相關(guān)時(shí)間是我們考察它的那個(gè)時(shí)刻，而熱量的相關(guān)時(shí)間是完成一個(gè)熱傳遞過程的那段時(shí)間。 內(nèi)能與熱量的區(qū)別 內(nèi)能是一個(gè)狀態(tài)量，一個(gè)物體在不同的狀態(tài)下有不同的內(nèi)能，而熱量是一個(gè)過程量，它表示由于熱傳遞而引起的變化過程中轉(zhuǎn)移的能量，即內(nèi)能的改變量．如果沒有熱傳遞，就無所謂熱量，但此時(shí)物體仍有確定的內(nèi)能．例如，我們只能說 “ 某物體在某溫度時(shí)具有多少內(nèi)能 ” 而不能說 “ 某物體在某溫度時(shí)具有多少熱量． ” [探究活動(dòng) ] 題目： 怎樣測(cè)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 題目：內(nèi)能的利用 組織：分組 方案：調(diào)查內(nèi)能在哪些領(lǐng)域有哪些應(yīng)用，說明內(nèi)能應(yīng)用的意義，寫出調(diào)查報(bào)告 評(píng)價(jià)：調(diào)查報(bào)告的科學(xué)性
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