2021人教版選修《內(nèi)能》word教案

2021人教版選修《內(nèi)能》word教案教學(xué)目標(biāo)1．在物理知識方面要求：（1）明白分子的動能，分子的平均動能，明白物體的溫度是分子平均動能大小的標(biāo)志。（2）明白分子的勢能跟物體的體積有關(guān)，明白分子勢能隨分子間距離變化而變化的定性規(guī)律。（3）明白什么是物體的內(nèi)能，物體的內(nèi)能與哪個宏觀量有關(guān)，能區(qū)別物體的內(nèi)能和機(jī)械能。2．在培養(yǎng)學(xué)生能力方面，這節(jié)課中要讓學(xué)生建立：分子動能、分子平均動能、分子勢能、物體內(nèi)能、熱量等五個以上物理概念，又要讓學(xué)生初步明白三個物理規(guī)律：溫度與分子平均動能關(guān)系，分子勢能與分子間距離關(guān)系，做功與熱傳遞在改變物體內(nèi)能上的關(guān)系。因此，教學(xué)中著重培養(yǎng)學(xué)生對物理概念和規(guī)律的明白得能力。3．滲透物理學(xué)方法的教育：在分子平均動能與溫度關(guān)系的講授中，滲透統(tǒng)計(jì)的方法。在分子間勢能與分子間距離的關(guān)系上和做功與熱傳遞關(guān)系上都要滲透歸納推理方法。重點(diǎn)、難點(diǎn)分析1．教學(xué)重點(diǎn)是使學(xué)生把握三個概念（分子平均動能、分子勢能、物體內(nèi)能），把握三個物理規(guī)律（溫度與分子平均動能關(guān)系、分子勢能與分子之間距離關(guān)系、熱傳遞與功的關(guān)系）。2．區(qū)分溫度、內(nèi)能、熱量三個物理量是教學(xué)上的一個難點(diǎn)；分子勢能隨分子間距離變化的勢能曲線是教學(xué)上的另一難點(diǎn)。要緊教學(xué)過程引入新課我們明白做機(jī)械運(yùn)動的物體具有機(jī)械能，那么熱現(xiàn)象發(fā)生過程中，也有相應(yīng)的能量變化。另一方面，我們又明白熱現(xiàn)象是大量分子做無規(guī)律熱運(yùn)動產(chǎn)生的。那么熱運(yùn)動的能量與大量的無規(guī)律運(yùn)動有什么關(guān)系呢？這是今天學(xué)習(xí)的問題。教學(xué)過程的設(shè)計(jì)一、溫度的宏觀和微觀意義是什么？如何明白得？分子的無規(guī)則運(yùn)動特點(diǎn)是多、變、快、亂，在熱現(xiàn)象中，關(guān)懷的是多個發(fā)分子，而不是單個分子。（1）、分子的平均動能――所有分子的動能的平均值m～10－26kgv＝105（2）、溫度：宏觀――表示物體的冷熱程度微觀――是物體平均動能的標(biāo)志（3）、溫度相同，平均動能就相同，不論物體的組成、結(jié)構(gòu)、種類和物態(tài)(不管如何)二、什么是分子勢能？分子勢能與什么有關(guān)？（1）、由于分子間存在著相互作用的引力和斥力而具有的與其相對位置有關(guān)的能量，叫做分子勢能。（類似于重力勢能和彈性勢能）。因此任何物體差不多上有內(nèi)能的。（2）、微觀――與相對位置有關(guān)宏觀――與體積有關(guān)rr0＝10－10r＜r0引力＜斥力表現(xiàn)斥力r＝r0引力＝斥力合力＝0r＞r0引力＞斥力表現(xiàn)引力r＝10r0r＝10r0引力＝斥力＝0合力＝0r＝r0Ep最小r＞r0引力做負(fù)功Ep增加r＜r0斥力做負(fù)功Ep增加斥力引力斥力引力r0EP所有分子做熱運(yùn)動的動能和分子勢能的總和叫做物體的內(nèi)能，也叫熱力學(xué)能與溫度T、體積V和分子個數(shù)N有關(guān)一切物體都具有內(nèi)能四、內(nèi)能和機(jī)械能又什么區(qū)別？宏觀物體的機(jī)械運(yùn)動對應(yīng)機(jī)械能。機(jī)械能能夠?yàn)榱?。微觀物體對應(yīng)內(nèi)能。內(nèi)能不能夠?yàn)榱?。?nèi)能和機(jī)械能之間能夠相互轉(zhuǎn)化。物體機(jī)械運(yùn)動對應(yīng)著機(jī)械能，熱運(yùn)動對應(yīng)著內(nèi)能。任何物體都具有內(nèi)能，同時(shí)還能夠具有機(jī)械能。例如在空中飛行的炮彈，除了具有內(nèi)能，還具有機(jī)械能——動能和重力勢能五區(qū)別內(nèi)能、熱量和溫度課堂練習(xí)溫度的高低是由人的感受決定的（×）物體平均速度大的物體的溫度高（×）20℃的水和20℃的銅的平均動能相同（體積變大，內(nèi)能變大（×）溫度升高，所有的分子的平均動能都變大（×）溫度越高，總動能越大（×）同溫度的水和氫氣相比，氫氣的平均速度大（√）溫度高的物體，內(nèi)能不一定大。同樣質(zhì)量的水在100℃時(shí)的內(nèi)能比60內(nèi)能大的物體，溫度一定高。下列各個實(shí)例中，比較物體的內(nèi)能大小，并說明理由。①一塊鐵由15℃升高到55②質(zhì)量是1kg50℃的鐵塊與質(zhì)量是③質(zhì)量是1kg100℃的水與質(zhì)量是改變內(nèi)能的兩種方式一、做功改變物體的內(nèi)能摩擦生熱、壓縮氣體、攪拌溫度計(jì)接打氣筒溫度計(jì)接打氣筒膠塞物體對外做功，物體的內(nèi)能減小做了多少功，就改變多少內(nèi)能二、熱傳遞改變物體的內(nèi)能教室里的熱水、火爐上的涼水外界向物體傳遞熱量（吸熱），物體的內(nèi)能增加物體向外界傳遞熱量（放熱），物體的內(nèi)能減小傳遞多少熱量，內(nèi)能就改變多少三、做功和熱傳遞的實(shí)質(zhì)做功改變內(nèi)能，是能量的轉(zhuǎn)化，用功的數(shù)值來度量熱傳遞改變內(nèi)能，是能量的轉(zhuǎn)移，用熱量來度量四、做功和熱傳遞的等效性做功和熱傳遞在改變內(nèi)能上是等效的例如：使物體升高溫度，能夠用熱傳遞的方法，也能夠用做功的方法，得到的結(jié)果是相同的，假如事先不明白，我們無法明白它是通過哪種途徑改變的內(nèi)能。1cal＝4.2J1J＝0.24cal多維鏈接溫度計(jì)和溫標(biāo)的發(fā)明公元前200一100年間，古希臘菲隆和希隆各自制造過一種以空氣膨脹為原理的測溫器。其后，人們還在三個容器中分別裝上冷、溫、熱水來判定物體的冷熱：用手摸進(jìn)行比較。1592或1595年，伽利略制成了第一個氣體溫度計(jì)。玻璃管與玻璃泡相連，管內(nèi)有有色液體，倒置于水杯之中。當(dāng)被測溫度的物體與泡接觸時(shí)，泡內(nèi)空氣就會因熱脹冷縮而發(fā)生體積變化，使有色液柱上升或下降，再由玻管上標(biāo)有“熱度”(即現(xiàn)在所說的“溫度”)的刻度讀出。這是有史以來的第一支有刻度的溫度計(jì)。明顯，這種溫度計(jì)不完善：變化著的大氣壓也會使液柱升降，測量范疇極其狹窄。物理學(xué)中熱力學(xué)里有一門叫計(jì)溫學(xué)的分支學(xué)科，它是利用物質(zhì)的熱效應(yīng)來研究測溫技術(shù)的。它包括溫度分度法、溫度參照點(diǎn)的選擇、溫度計(jì)按不同用途的設(shè)計(jì)、制定各種測溫標(biāo)準(zhǔn)、提高測溫精度、準(zhǔn)確度、測定有用溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo)的差值等。伽利略發(fā)明氣體溫度計(jì)后，人們的工作就大致按這些內(nèi)容進(jìn)行。1611年，伽利略的同事?？送辛羲垢倪M(jìn)了伽利略的氣體溫度計(jì)，制成一種蛇狀玻璃管氣體溫度計(jì)，玻管上有l(wèi)lO個刻度，可測體溫。1629年，約瑟夫·德米蒂哥這位物理學(xué)家兼猶太教師出版了一本叫《花園中的噴泉》的書，書中載有盛有白蘭地的玻璃泡溫度計(jì)，它旁邊的小字上寫著“oleb”(上升)。有人認(rèn)為這是人類第一支較準(zhǔn)確的溫度計(jì)。但現(xiàn)未能查明其發(fā)明者，而只能推測是伽利略或他在帕多瓦大學(xué)的同事德米蒂哥。具體發(fā)明年代只能大致確定在17世紀(jì)初。1631—1632年，法國化學(xué)家詹·雷伊把伽利略的玻璃管倒轉(zhuǎn)過來，并直截了當(dāng)用水而不是空氣的體積變化來測定溫度。這是第一支用水作工作物質(zhì)的溫度計(jì)。但因管口末密封，水會蒸發(fā)而產(chǎn)生越來越大的誤差。1641年，第一支以酒精為工作物質(zhì)的溫度計(jì)首次顯現(xiàn)在意大利托斯卡納大公爵費(fèi)迪南二世的宮庭里。1644—1650年間，這位大公將其不斷完善：用蠟把紅色酒精溫度計(jì)的玻管口封位，在玻管上刻度?？梢姡@支溫度計(jì)已具有現(xiàn)代溫度計(jì)的雛型，以致許多人將溫度計(jì)的發(fā)明歸功于這位大公。1654年，這種溫度計(jì)已在佛羅倫薩普及，以致這一年被一些人認(rèn)為是溫度計(jì)產(chǎn)生之年。它還被傳到英國和荷蘭。1646年，意大利物理學(xué)家萊納爾第尼明智地提出以水的冰點(diǎn)和沸點(diǎn)作為溫度計(jì)刻度的兩個定點(diǎn)。但無奈當(dāng)時(shí)流行的酒精溫度計(jì)里酒精的沸點(diǎn)(78.5℃)低于水的沸點(diǎn)(1001657年成立的意大利佛羅倫薩實(shí)驗(yàn)科學(xué)院在其存在的10年間地進(jìn)行了水銀和酒精溫度計(jì)的研究，制作過40(或80)個等分標(biāo)度的沒有定點(diǎn)的酒精溫度計(jì)：它在1660年冬最冷時(shí)顯示11—12“度”，冰的熔點(diǎn)顯示13.5“度”，夏天最熱時(shí)為40“度”。1658年，法國天文學(xué)家伊斯梅爾·博里奧制成第一支用水銀作工作物質(zhì)的溫度計(jì)。1660年，意大利材料測試研究所也制成了水銀溫度計(jì)。1665年，荷蘭物理學(xué)、數(shù)學(xué)家惠更斯地提議把水的冰點(diǎn)和沸點(diǎn)作溫度計(jì)刻度的兩個定點(diǎn)，以便各種溫度計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化。同年，英國物理學(xué)、化學(xué)家波義耳依照他于1662年發(fā)覺的氣體定律(即玻義耳定律，后經(jīng)法國物理學(xué)家馬略特完善后稱波義耳一馬略特定律，簡稱波一馬定律)，指出氣體溫度計(jì)不準(zhǔn)的緣故及其他缺點(diǎn)。其后，人們大多轉(zhuǎn)向其他工作物質(zhì)的溫度計(jì)的研究。1672年，休賓在巴黎發(fā)明了第一個不受大氣壓阻礙的空氣溫度計(jì)。1688年，達(dá)蘭西的溫度計(jì)以水和牛油熔解時(shí)的兩個溫度作溫度計(jì)刻度的兩個固定點(diǎn)。18世紀(jì)初，形形色色的溫度標(biāo)準(zhǔn)(溫標(biāo))已多達(dá)30余種。例如，丹麥天文學(xué)家羅默(他以1676年用觀測木星衛(wèi)星蝕的方法第一次證實(shí)光的傳播是等速運(yùn)動而聞名于世)以人體溫度為22.5“度”和水的沸點(diǎn)為60“度”作溫度計(jì)上刻度的兩個定點(diǎn)。牛頓于1701—1703年制作的亞麻子油(一說蓖麻油)溫度計(jì)把雪的熔點(diǎn)0“度”和人體的溫度12“度”作溫度計(jì)的兩個定點(diǎn)。法國物理學(xué)家阿蒙東最先指出測溫液體是規(guī)則膨脹的，“有絕對零度存在”也是他最先指出的，他于1703年也制成了一支有用氣體溫度計(jì)。在18世紀(jì)往常，溫標(biāo)不統(tǒng)一且不太有用。這些工作歷史地落在華倫海特等人的肩上。遷居荷蘭的德國玻璃工華倫海特也在英國居住過。他通過1709—1714年的研究，把冰、水、氯化銨的混合物平穩(wěn)溫度定為0℉，人體溫度定為96℉(如以今天我國標(biāo)準(zhǔn)體溫37℃，則應(yīng)為98．6℉，可見他采納的體溫不是今天我國的標(biāo)準(zhǔn)體溫)，其間分為96格，每格為1℉。1724年，他又把水的沸點(diǎn)定為21201730年，要緊研究物理學(xué)和動物學(xué)的法國博物學(xué)家列奧繆爾制成了一種酒精溫度計(jì)，他把水的冰點(diǎn)0oR和沸點(diǎn)80oR刻在溫度計(jì)上作兩個定點(diǎn)，再把其問分為80格，每隔為1oR。這是其后流行了多年的第二種溫標(biāo)——列氏溫標(biāo)，其符號為tR。1742年，瑞典物理學(xué)家、天學(xué)家攝爾修斯制成的水銀溫度計(jì)則把水的沸點(diǎn)和冰的熔點(diǎn)分別定為0℃和100℃，其間分為100格，每格為1℃上述三種溫標(biāo)差不多上初級原始的溫標(biāo)，其缺點(diǎn)有二。一是溫度值只有在兩個定點(diǎn)是準(zhǔn)確的其余各點(diǎn)都不準(zhǔn)確；二是定義范疇專門窄，例如水銀溫度計(jì)測量范疇是—38．87—+356．9℃1848年，英國物理學(xué)家湯姆遜即開爾文提出熱力學(xué)溫標(biāo)。其符號為TK或T，并于1854年指出只需選用一個固定點(diǎn)數(shù)值，這種溫標(biāo)就能確定。那個點(diǎn)確實(shí)是“絕對零度”。然而，在實(shí)際建立熱力學(xué)溫度單位時(shí)，考慮到歷史傳統(tǒng)和當(dāng)時(shí)的技術(shù)條件，他不得不用攝爾修斯的0—100℃的間隔作為100個新溫度的間隔，即新溫度的每個間隔為1開氏度(1oK)與l攝氏度(1℃)相當(dāng)。這確實(shí)是開氏溫標(biāo)。歷史上類似而含義不盡相同的名稱還有理想氣體溫標(biāo)、熱力學(xué)絕對溫標(biāo)等。這第四種溫標(biāo)的特點(diǎn)是：與任何物體的性質(zhì)無關(guān)，不受工作物質(zhì)的阻礙，解除了工作物質(zhì)因凝固、汽化而受到的限制，僅與熱量有關(guān)。1927年，第七屆國際計(jì)量大會確定它為最差不多的溫標(biāo)。1954年大會又決定把273.16oK這一水的三相點(diǎn)作為這一溫標(biāo)的唯獨(dú)定點(diǎn)。這一溫標(biāo)實(shí)際包含的另一定點(diǎn)是不能用物質(zhì)的已知性質(zhì)來定義的，它是理論上推導(dǎo)出來的最低溫度——絕對零度。1967年，第十三屆國際計(jì)量大會將這種溫標(biāo)的單位“開氏度”(oK)改為“開爾文”(K)，而前述“開氏溫標(biāo)”及“開氏溫度”被分別代之以“新國際有用溫標(biāo)”和“熱力學(xué)溫度”，我國也最終由國務(wù)院于1984年2月27日下達(dá)命令在1991年1月1日第五種溫標(biāo)為蘭氏溫標(biāo)，在19世紀(jì)由英國工程師蘭金發(fā)明，其符號為TR，蘭氏度的符號為Ro。這種溫標(biāo)的水三相點(diǎn)約491.7Ro，水的沸點(diǎn)約671.6Ro。這種溫標(biāo)比前四種用得更少。隨著上述攝氏，國際溫標(biāo)的建立和技術(shù)的成熟，以及實(shí)際測量的需要，人們改進(jìn)、發(fā)明了形形色色的溫度計(jì)。1743年，法國克利斯廷在里昂改制了像攝爾修斯那樣的溫度計(jì)，這更接近現(xiàn)代溫度計(jì)。1782年，西克斯發(fā)明了“最高最低溫度計(jì)”，丹尼爾·盧瑟福在1794年作了改進(jìn)。1782年，英國韋奇伍德．和德國塞格爾各自發(fā)明了測定火焰溫度或爐溫用的溫度計(jì)，后者的發(fā)明被稱為塞格爾測溫錐。1821—1822年，德國塞貝克發(fā)覺熱電(溫差電)現(xiàn)象，提出溫差電動勢序，認(rèn)識到由此可制成熱電偶即溫差電偶來測溫度。1830年便顯現(xiàn)了這種溫差電偶，用它還可探測紅外線。選用適當(dāng)?shù)膶?dǎo)體或半導(dǎo)體作熱電偶材料，能夠測量專門寬的溫度范疇(如—50—+1600℃)，若用專門熱電偶材料，則更可擴(kuò)大到—180—2000℃俄國楞次和英國戴維于1835年得知金屬在受熱時(shí)電阻會增大，A·F·斯文貝爾格于1857年便用這一原理發(fā)明了差示溫度計(jì)(由一個接在測量電橋中的涂黑銅螺線組成)。1860年，德國威廉·西門子發(fā)明了遙測式電阻溫度計(jì)，1869年他為它加裝了一根鈉絲作測量探頭，可測更高的溫度。19世紀(jì)60年代初，英國大夫阿爾伯特發(fā)明了現(xiàn)在仍在