《机械能与内能》重难点剖析
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机械能与内能的教案设计一、教学目标1.了解机械能和内能的概念及计算方法。
2.掌握机械能和内能在物理实验中的应用。
3.能够比较机械能和内能在物理实验中的区别和联系。
二、教学内容1.机械能的概念及计算方法;2.内能的概念及计算方法;3.机械能和内能在物理实验中的应用;4.机械能和内能的比较。
三、教学重点1.机械能和内能的概念及计算方法;2.机械能和内能在物理实验中的应用。
四、教学难点1.内能的概念及计算方法;2.机械能和内能的比较。
五、教学方法1.结合实验和讨论的方法;2.演示计算公式的方法;3.认真解答学生提出的问题。
六、教学内容与方法1.机械能的概念及计算方法机械能是指物体能在机械运动过程中所具有的能量,它表示为E_m,公式为E_m=K+U_g。
其中K为物体的动能,U_g为物体的重力势能。
在教学中,可以分别利用小球滑动和重物抛出到空中两个实验,来让学生更好地理解和计算机械能,并在实验中观察它的变化。
2.内能的概念及计算方法内能是指物质微观粒子(分子、原子等)在其自身运动过程中具有的能量,它表示为E_i。
在教学中,我们可以结合金属加热膨胀实验来展示内能的概念和计算方法,让学生对内能有更深刻的理解。
3.机械能和内能在物理实验中的应用教学中的实验可以通过小球滑动和重物抛出到空中,以及金属加热膨胀的实验,进一步让学生了解机械能和内能在实际物理实验中的应用,并帮助他们更好地掌握机械能和内能的基本概念,以及计算方法。
4.机械能和内能的比较通过教师的引导和学生的互动讨论,使学生能够清楚地了解机械能和内能之间的区别和联系,进一步提高学生的物理学习能力。
七、教学评价机械能与内能的教学需要深入细致地进行,教师应该合理组织教学内容和方法,让学生能够在实践中获得正确的认识和理解。
在教学过程中应该注意评价学生的学习成果,如果有不足之处则要及时进行指导和纠正。
通过对这节课不断地琢磨、仔细地推敲,反复地修改,认识越来越深,教学设计的思路也越来越清晰。
1、明确教学目标。
能从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个方面来确定教学目标,符合《物理新课程标准》。
教学过程设计注意紧密地围绕着教学目标。
在教材处理和教法选择上,注意从学生探究与交流的角度突破难点、突出重点。
2、教学思路设计,符合教学内容实际,符合学生实际,教学思路层次清晰,各个教学环节的过渡很自然、到位。
在整个教学设计中,教师始终发挥着课堂组织者和学习引导者的作用,使学生通过活动、观察、思考、讨论、归纳、交流等行为自然地掌握所学知识,这一点充分体现了“以学生的主体、以教师为主导”的新课程理念。
4、体现了物理课的实验性与趣味性。
通过学生生活体验引入新课,激发了学生学习新知识的兴趣;通过采取哪些办法可以使橡皮温度升高,让学生思考动手做一做,汇报自己各种方法并归类,培养讨论问题、分析问题的能力;通过演示空气压缩引火仪,分析棉花燃烧成因和能量转化,活跃了学生的思维并且提高了学生归纳总结的能力;在体验物体对外做功可以使物体的内能减小,用气球放气感受手与气球接触处的温度变化,既锻炼了学生的动手能力,又调动了学生的积极性。
当然,本课设计的不足也还是有不少的。
比如:2、学生交流讨论的时间不足,没有充分发挥学生相互的评价作用。
比如热机的工作过程,最后的视频展示拿出来作为对前面热机的设计作一个总结,加深理解,学生观看时间短,消化理解的时间与空间不够。
如果让大家先讨论一下,多请几位同学说一说,并让学生进行相互评价,然后教师再总结一下,效果应该更好一点。
以上是我对这节课的反思,让我对自己有了更充分的认识。
在今后物理教学中我会不断的反思,在反思中不断进步。
《机械能和内能》知识总结(一)机械能1.1. 能(量):一个物体如果能对另一个物体做功,这个物体就具有能(或能量)。
物体具有的能越多,它可以对其他物体做的功就越多。
能量的单位和功的单位一样是:焦耳(J)。
3.3. 机械能:动能和势能统称为机械能。
4.4. 机械能的相互转化:物体的势能和动能是可以相互转化的,如果没有摩擦等阻力,那么在势能和动能的相互转化过程中,机械能的总量保持不变。
内能一、分子热运动:1、物质是由分子组成的。
分子若看成球型,其直径以10-10m来度量。
2、一切物体的分子都在不停地做无规则的运动①扩散:不同物质在相互接触时,彼此进入对方的现象。
②扩散现象说明:A分子之间有间隙。
B分子在做不停的无规则的运动。
③课本中的装置下面放二氧化氮这样做的目的是:防止二氧化氮扩散被误认为是重力作用的结果。
实验现象:两瓶气体混合在一起颜色变得均匀,结论:气体分子在不停地运动。
④固、液、气都可扩散,扩散速度与温度有关。
⑤分子运动与物体运动要区分开:扩散、蒸发等是分子运动的结果,而飞扬的灰尘,液、气体对流是物体运动的结果。
3、分子间有相互作用的引力和斥力。
二、内能:1、内能:物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和,叫做物体的内能。
2、物体在任何情况下都有内能:既然物体内部分子永不停息地运动着和分子之间存在着相互作用,那么内能是无条件的存在着。
无论是高温的铁水,还是寒冷的冰块。
3、影响物体内能大小的因素:①温度:在物体的质量,材料、状态相同时,温度越高物体内能越大。
②质量:在物体的温度、材料、状态相同时,物体的质量越大,物体的内能越大。
③材料:在温度、质量和状态相同时,物体的材料不同,物体的内能可能不同。
④存在状态:在物体的温度、材料质量相同时,物体存在的状态不同时,物体的内能也可能不同。
4、内能与机械能不同:机械能是宏观的,是物体作为一个整体运动所具有的能量,它的大小与机械运动有关内能是微观的,是物体内部所有分子做无规则运动的能的总和。
初中物理教学反思:机械能教学的难点与解决方法在初中物理教学中,机械能是一个重要而又复杂的概念。
学生们常常难以理解机械能的概念和计算方法,导致教学效果不佳。
本文将对机械能教学中存在的难点进行反思,并提出相应的解决方法。
难点一:概念理解困难机械能是指物体的动能和势能的总和。
但对于初中生来说,他们往往难以准确理解机械能概念的内涵和相互关系。
这主要由于他们对动能和势能的概念理解不深入所致。
解决方法:1. 引导学生通过生活中的实例感知机械能的存在。
例如,让学生考虑下滑梯上的小球,通过滑动产生的动能以及上升到顶端时获得的势能,从而引发他们对机械能概念的思考。
2. 利用图片、动画等多媒体手段,直观地展示机械能的变化过程,帮助学生形成对机械能概念的更直观的理解。
3. 设计一些小组合作活动,让学生共同探索机械能的概念。
例如,分组设计小车比赛,让学生通过比拼车辆滑行距离等方式,巩固对机械能概念的理解。
难点二:计算方法掌握困难机械能的计算涉及到动能和势能的转化,在初中学生中常常存在计算方法掌握困难的现象。
他们对计算公式和计算步骤理解不够透彻,容易出错或忽略关键步骤。
解决方法:1. 强调物理公式的推导过程,帮助学生理解公式的来源和意义。
这样可以将计算过程转化为物理概念的运用,提高学生对计算过程的理解。
2. 通过例题演练,加强学生对计算步骤的记忆和掌握。
可以设计一些具有实际背景的例题,帮助学生将计算方法应用到实际问题中。
3. 提供详细的解题思路和解题步骤,帮助学生建立正确的计算思维方式。
指导学生注意精确计算和单位转换的要求,避免低级错误的出现。
难点三:应用能力提升困难机械能的教学不仅仅局限于计算,还需要培养学生的应用能力,让他们能够将所学的知识用于解决实际问题。
但是,许多学生在应用能力提升上存在困难。
解决方法:1. 增加实际应用的案例学习,让学生将机械能的理论知识与实际问题相结合。
例如,引导学生分析并解决跳伞运动中的机械能问题,从而培养学生解决实际问题的能力。
《机械能与内能的相互转化》教学设计方案(第一课时)一、教学目标本课时的教学目标是让学生掌握机械能与内能的基本概念及其相互转化的原理。
通过实验教学,使学生能够理解动能与势能之间的转化关系,以及这种转化与内能之间的联系。
同时,培养学生观察实验现象、分析实验数据的能力,激发学生对物理学习的兴趣和热情。
二、教学重难点教学重点:理解机械能与内能的概念,掌握动能与势能转化的基本规律。
教学难点:理解机械能与内能之间的相互转化过程,通过实验观察和分析,深入理解能量守恒定律。
三、教学准备1. 教材与教具:准备初中物理教材、相关课件、实验器材(如弹簧、小球、温度计等)。
2. 实验场地:确保有足够的空间进行实验操作,并准备安全防护措施。
3. 学生预习:布置预习任务,让学生提前了解机械能与内能的基本概念。
四、教学过程:一、引入课题在课程开始之初,教师首先会以一个生动的实验来引起学生的兴趣。
教师可以准备一个简单的摩擦生热实验,比如用一只手反复摩擦一根钢条,直至其变热。
这个实验直观地展示了机械能转化为内能的过程。
接着,教师可以引导学生思考日常生活中有哪些类似的现象,例如骑车时感受到的刹车时的热量等。
这样的导入能够使学生更加直观地感受到课题的重要性,为后续的深入学习打下基础。
二、知识点讲解1. 机械能与内能概念阐释在讲解中,教师将详细解释机械能和内能的概念。
机械能是指物体由于运动或位置变化所具有的能量,而内能则是物体内部粒子运动所具有的能量。
通过举例和图示,使学生更加清晰地理解这两个概念。
2. 机械能与内能的相互转化原理接下来,教师将详细介绍机械能与内能的相互转化原理。
这包括热能转化和做功转化两种形式。
通过理论分析和图示说明,让学生明白在何种情况下会发生这两种转化,并强调它们之间的联系和区别。
3. 转化实例分析为了使学生更好地理解机械能与内能的相互转化,教师可以举一些生活中的实例进行分析。
比如,摩擦生热、汽车发动机的能量转化等。
《12.3机械能与内能的相互转化》说课稿一.教材分析(一).地位和作用本节是本章的一个重要内容,它是学生在学习内能,热传递,热量的基础上,继续认识内能的改变及其非常重要的应用――热机,可以说它是上节知识的延伸与拓展.通过"热机"教学,拓宽学生的视野,在"热值"教学中培养学生环保意识.(二)教学目标1.知识与技能(1)知道做功是改变物体内能的另一种方式。
(2)了解热机基本结构和工作原理。
(3)知道四冲程内燃机工作过程中的能量转化。
2.过程与方法(1)通过探究实验,了解做功是改变物体内能的另一种方式。
(2)通过观察和分析,了解热机基本结构和工作原理。
3.情感、态度与价值观。
通过探索性实验,提高观察能力、实验操作能力和比较、分析、概括的能力,培养学生实事求是的科学态度。
(三)重点难点重点:做功和内能改变的关系,热机.难点:热机的工作原理(四)教具与学具教具:细铁丝、棉线、空气压缩引火仪,电子式火花发生器、汽油机模型实物及其挂图学具:铁丝、棉线二学情分析通过上节的学习,学生对内能热量热传递与内能的改变已经有了一定的理解,有一定的观察能力和实验能力,也具备了较强的独立形象思维能力,但抽象思维能力还很稚嫩,,以感性知识为依托,通过多媒体课件、实验、推理、类比获取新知识,发展抽象思维能力.根据学生实际,结合本节特点,选择合适的资源.一是多媒体课件;二是自制教具,深入浅出;三是扩充实验,拓宽加深;四是紧抓动态教学资源.三教法与学法:实验观察法、亲身体验法、自学讨论法四教学过程(一)、创设情景导入新课同学们,汽车高速行驶时,为什么轮胎的温度会升得很高?(投影插图)通过本节课的学习,我们就会知道其中的缘由。
(板书:机械能与内能的相互转化)(二)、合作学习进行新课1.做功可以改变物体的内能利用课件播出:轮胎的温度为何会升得很高,要弄清原因,我们首先要了解做功能否改变物体的内能?先请同学们认真看书自学P42活动12.5,边看书边用桌上器材完成实验。
《机械能与内能的相互转化》教学设计【教学目标】1.通过实验活动,认识到做功是改变内能的另一种方式,是其他形式的能向内能相互转化的过程。
2.通过观察、分析内能转化为机械能的现象,知道热机的工作原理。
3.了解四冲程汽油机的基本结构及其工作过程,了解内能的利用在人类社会发展史上的重要意义。
【教学重难点】重点:做功可以改变物体的内能;汽油机的工作过程。
难点:四冲程汽油机的工作过程和其中的能量转化。
【教学过程】视频导入:观看汽油机工作视频,并提出问题,汽车能够运动是由于发动机提供了连续不断的机械能,那么,发动机的机械能来自于哪里?活动一:探究使铁丝温度升高的方法问题1:以铁丝作为研究对象,你有哪些方法使它的温度升高,内能增大?启发学生积极思考,发散思维,并让学生对所提出的方法进行归类。
结论:对固体做功,可以使其内能增大。
活动二:比较保温瓶中的水震荡前后的温度变化问题2:要使实验得出的结论更具有普遍性,在研究对象的选择上有什么要求?思考:如果要对瓶子的水做功,你能想到了什么方法?如何知道杯中的水内能增加了?需要测量哪些数据?发散学生思维,激发学生积极思考,设计实验,培养学生自主探究能力。
结论:对液体做功,可以使其内能增加。
活动三:演示实验:空气压缩引火仪问题3:如果要对瓶子的空气做功,你能想到什么方法?空压空气压缩引火仪,活塞对空气做功了吗?里面空气的内能增加了吗?如何判断空气内能增加了呢?如何测量里面空气温度是升高了呢?讨论得出:当温度都达到某些易燃物体的着火点时,可以使它燃烧起来。
结论:对气体做功,可以使气体内能增加。
板书时,先写固体,然后液体,然后气体,最后从固体,液体,气体到物体的过渡。
问题4:物体增加的内能从哪里来?发生了怎样的能量转化?做功机械能内能(能的形式已经发生变化)转化师:机械能通过做功的形式可以转化为内能,由此你想到了什么?活动四:体验将长气球放气,触摸感觉气球表面温度的变化师:放气(里面气体膨胀)时里面气体是对外做功还是外界对里面气体做功?说出里面的能量转化。
教案:苏科版物理九年级上册 12.4 机械能与内能的相互转化一、教学内容1. 内能的概念:内能是物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和。
2. 机械能与内能的相互转化:物体对外做功,内能减小,机械能增加;对物体做功,内能增加,机械能减小。
3. 实例分析:通过实例分析,理解机械能与内能的相互转化过程。
二、教学目标1. 了解内能的概念,理解机械能与内能的相互转化。
2. 能运用所学知识分析生活中的实例,解释有关现象。
3. 培养学生的观察能力、分析能力及实践能力。
三、教学难点与重点1. 教学难点:内能的概念,机械能与内能的相互转化过程。
2. 教学重点:通过实例分析,理解机械能与内能的相互转化。
四、教具与学具准备1. 教具:课件、黑板、粉笔。
2. 学具:课本、练习册、笔记本。
五、教学过程1. 实践情景引入:通过展示一个正在滚动的轮子,让学生观察并思考:轮子在滚动过程中,能量是如何转化的?2. 概念讲解:讲解内能的概念,解释机械能与内能的相互转化原理。
3. 实例分析:分析现实生活中的一些实例,如摩擦生热、压缩空气等,让学生理解机械能与内能的相互转化过程。
4. 随堂练习:针对本节课的内容,设计一些练习题,让学生巩固所学知识。
六、板书设计1. 内能的概念2. 机械能与内能的相互转化3. 实例分析七、作业设计a. 摩擦生热b. 压缩空气2. 完成练习册的相关练习题。
八、课后反思及拓展延伸1. 课后反思:反思本节课的教学效果,找出不足之处,为下一节课的教学做好准备。
2. 拓展延伸:研究内能与其他能量形式的相互转化,如电能、光能等。
重点和难点解析:内能的概念及机械能与内能的相互转化过程一、内能的概念1. 微观解释:分子是构成物质的基本单位,它们在物体内部不断地做无规则运动,这种运动具有动能;同时,分子之间存在着相互作用的引力和斥力,这种相互作用具有势能。
内能就是这两种能量的总和。
2. 生活实例:可以通过生活中的实例,如热水取暖、饭菜发热等,让学生感受内能的存在。
物体由于运动而具有的能叫做动能.ii.决定因素弹性强弱和形变大小.弹性物体的弹性越强,形变越大,它具有的弹性势能就越多.某物体在某状态下所具有的机械能,等于该状态下该物体所具有的动能和势能之和.A.所有热机的共同特点将燃料燃烧时获得的内能转化为机械能.B.内燃机有喷油嘴,无火花塞D. 不能确定化妆品或杀虫剂之类的自动喷剂,当喷了一会儿,罐身温度会降低如图所示,在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团硝化棉,迅速向下压活塞,如图甲、乙分别是两种小型饮水锅炉的结构示意图,从节能角度看,你认为哪一种更合理?请有一堆从河中捞出的湿砂子,测得其·℃).已知干砂子的比热为0.9×103J/(kg·℃),则按质量说,这堆泵轴的机械能,则每小时要消耗多少柴油?(柴油热值3×2 m,活塞CWNG1.4-80/60-AⅡ1.4某学习小组的同学们为了探究物体的动能跟质量和速度的关系,他们用如图所示的装置进行实验.让钢球从斜面上由静止滚下,撞到一个在水平面上放置的小木块上,能将木块撞出一段距离,木块被撞的越远,表示钢球的动能越大.同学们进行了两组实验,第一组实验是将质量不同的钢球从斜面上同一高度滚下,得到的实验数据见表一.第二组实验是将质量相(1)透过玻璃板的太阳光能量占太阳辐射到玻璃板上的能量的百分之几?你在得出这个结论时做下图表示撑杆跳高运动的几个阶段:助跑、撑杆起跳、越横杆.在这几个阶段中能量的转化情况是:能.如图所示,从斜面上滚下来的小球,接触弹簧后,将弹簧压缩至最短.在这一过程中,小球的能转化为能,又转化为弹簧的我国“神舟六号”飞船飞行的椭圆轨道,近地点200公里,远地点347公里.飞船从远地点到近地点运行的过程中,飞船的速度,势能(两空均填“增大”、“减小”或“不变”);两名航天员躺在座椅上,以飞船为参照物,则两/温度为21℃;将B、C混合时,其平衡温度为32℃.那么将A、C混合后的平衡温度将为汽油机的一个工作循环是由四个冲程组成.其中在做功部程中燃气对活塞做功,实现冲程(填冲程的名称).l 500如图所示为一高山的等高线图,某登山运动员从A点到8点时,下列说法正确的是( )“神舟五号”飞船的返回舱曾在我市平湖展出.据介绍,返回舱返回地面时,在距地面发动机向地面喷火使舱体减速,说明力能改变物体的运动状态D.舱体表面烧得红红的,是因为摩擦生热铁罐在斜面上从最高处滚到最低处,主要是重力势能转化为动能铁罐在斜面上从最高处滚到最低处,主要是弹性势能转化为动能铁罐在斜面上从最低处滚到最高处,主要是动能转化为重力势能D.铁罐在斜面上从最低处滚到最高处,主要是弹性势能转化为重力势能如图所示,图中速度口的方向是小强同学在体育中考“原地掷实心球"项目测试中球出手时的飞行方向.对从球出手到落地的过程,下面关于机械能的一些说法中正确的是(空气阻力忽略如图所示,在滑轮组下挂两物体,甲为实心铁块,乙为实心铝块,当它们都浸没在水中时,恰好处于静止状态.若迅速移去盛水容器,则甲、乙两物体( )甲的势能增加,动能增加,机械能增加 B. 甲的势能增加,动能减少,机械能不变A. 0.01 kgB. 0.1kgC. 1 kg(a)分析比较表一、表二或表三中的数据及相关条件,可初步得出:如图所示,是每隔0.1S拍摄到的体积相同的实心木球和铁球从同一高度同时自由下落的图片(不计物体下落时的阻力),读图可获得一些信息.(1)请写出两条信息;①②②用弹弓斜向上弹出质量较大的纸弹,测出弹射距离/全燃烧所产生,则需要燃烧煤气多少千克?(1)说明皮球机械能的转化情况.。
《机械能与内能》重难点剖析一、正确理解机械能能的概念很抽象,是学习的难点。
为了突破这个难点,必须把这个抽象的概念具体化,这就是把能量和做功紧密结合起来。
一个物体具有能量,可以用来做功;反过来一个物体能够做功,它就具有能量;一个物体做的功越多,它具有的能量就越大。
可以用做功的多少来衡量物体具有能量的大小。
因此功是能量转化的量度。
功和能是两个关系密切,而含义又不相同的物理量。
根据书中“能”的概念可知,一个物体具有了能,就可以做功。
需要注意的是:⑴具有能的物体,不一定都处在做功的过程中。
如:悬挂着的钢球,它虽没有做功,但它具有重力势能。
⑵做功的过程,一定伴随着能量的变化。
如打桩机被举高的重锤落下来砸在石桩上,重锤在下落的过程中重力做功,将重力势能转化为动能;被压缩的弹簧把放在弹簧上面的砝码弹起时,弹力做功将弹簧的弹性势能转化为砝码的动能。
判断一个物体是否具有动能,关键看此物体是否运动,若物体是运动的,则它必定具有动能。
动能的大小既与速度有关,也与质量有关。
在遇到有关问题时,同学们不能只考虑速度,而忽视质量,要考虑全面。
如一辆洒水车在水平路面上匀速行驶,在洒水过程中,其动能不断减小。
判断一个物体是否具有重力势能,关键看此物体相对某一个平面有没有被举高,若被举高了,则物体具有重力势能。
重力势能除与物体所在的高度有关,还与物体质量有关。
如在高空同一高度匀速飞行的飞机,抛出救灾物资后,尽管其速度、飞行高度不变,但飞机的总质量减小,其动能、势能和机械能都要减小。
还要注意,决定重力势能大小的一个因素“高度”,在没有特殊指明的情况下,一般是指相对于地面而言的。
初中阶段通常把地面上的物体具有的重力势能看作零。
判断一个物体是否具有弹性势能,关键看此物体是否发生了弹性形变,若此物体发生了弹性形变,则此物体具有弹性势能。
物体有弹性无形变或有形变无弹性都没有弹性势能,只有在既有弹性又有形变的情况下才有弹性势能。
比较弹性势能的大小只能在相同外形的物体之间进行。
动能和势能之间可以相互转化,动能转化为重力势能的标志是速度减小,所处的高度增加;重力势能转化为动能的标志是所处的高度减小,速度增大。
动能和势能统称为机械能。
判断机械能变化的方法:①由“机械能=动能+势能”判断,若速度和高度不变,质量减小,则动能减小,势能减小,机械能也减小;若质量和速度不变,高度减小,则动能不变,重力势能减小,机械能减小。
②在动能和势能相互转化的过程中,如果没有机械能与其它形式的能之间的转化,即没有空气阻力和摩擦等原因造成的机械能的损失,机械能的总量是保持不变的。
③在动能和势能相互转化的过程中,如果存在空气阻力和摩擦等,机械能的总量减小。
物体各种形式的能量可以相互转化,动能和势能的相互转化只是能量相互转化的一种形式。
能量转化过程中总是有一种能量减少,另一种能量增加。
能量的转化,可以发生在同一物体上,也可以发生在不同物体之间。
例如:高空落下的物体。
能量的转化发生在物体的本身,而用弓把箭射出去,能量转化发生在弓和箭两物体之间,故而分析具体问题时,要注意这种区别。
二、正确理解温度、内能、热量之间的区别与联系(1)区别:温度表示物体的冷热程度,它是一个状态量,所以只能说“物体的温度是多少”。
两个不同状态间可以比较温度的高低。
温度是不能“传递”和“转移”的,其单位是“摄氏度”。
从分子动理论的观点来看,它跟物体内部分子的无规则运动情况有关,温度越高,分子无规则运动的速度就越大,分子运动就越剧烈。
可以说,温度是分子无规则运动的剧烈程度的标志,它是大量分子无规则运动的集中体现,对于个别分子毫无意义。
内能是能量的一种形式,它是物体内部所有分子无规则运动的动能与势能的总和。
内能和温度一样,也是一个状态量,通常用“具有”等词来修饰。
内能大小与物体的质量(反映物体内部分子数的多少,影响分子的动能)、体积(反映分子间平均距离的大小,影响分子间的势能)、温度及构成物体的物质种类都有关系。
现阶段主要掌握与温度的关系。
一个物体温度升高时,它的内能增大,温度降低时,内能减小。
切记“温度不变时,它的内能一定不变”是错误的。
如晶体熔化、液体沸腾时,温度保持不变,但要吸热,内能增加。
温度不变时,它的内能也可能减小(想一想为什么?)同样,物体放出热量时,温度也不一定降低。
热量是在热传递过程中,传递能量的多少。
它反映了热传递过程中,内能转移的数量,是内能转移多少的量度,是一个过程量,要用“吸收”或“放出”来表述而不能用“具有”或“含有”。
热量的单位是“焦耳”。
(2)联系:①温度与内能因为温度越高,物体内的分子做无规则运动的速度越快,分子的平均动能越大,因此物体的内能越多。
但要注意:温度不是内能变化的惟一标志。
物体的状态变化也是内能变化的标志(如晶体的熔化、凝固,液体沸腾等)。
②温度与热量温度反映的是分子无规则运动的剧烈程度。
分子运动越剧烈,物体温度就越高。
热量是在热传递过程中,内能转移的多少。
温度高的物体放出热量,内能减小,温度低的物体吸收热量,内能增加。
两物体间不存在温度差时,物体具有温度,但没有热传递,也就谈不上“热量”。
③热量与内能热量反映了热传递过程中,内能转移的数量。
物体放出了多少热量,内能就减小多少;物体吸收了多少热量,内能就增加多少。
要注意:内能增减并不只与吸收或放出热量有关,做功也可以改变物体内能。
对物体做功,物体的内能会增加,对物体做了多少功,物体的内能会增加多少;物体对外做功,物体的内能会减小,对外做功多少,物体的内能会减小多少。
④内能与机械能内能是物体内部所有分子无规则运动的动能与势能的总和。
机械能是指整个物体发生机械运动时具有的能量。
一个物体可以同时具有内能和机械能。
因为一切物质的分子都在不停的做无规则运动,总有分子动能;分子间总是存在着引力和斥力,总有分子势能,所以一切物体在任何情况下都具有内能,即内能不可能为零,机械能可以为零。
三、比热容与热值①比热容:因为不同的物质在质量相同,升高(或降低)的温度也相同时,吸收(或放出)的热量并不相同,物理学中用比热容来反映物质的这一特性。
所以比热容是物质的一种特性,只与物质种类、状态有关,与其它任何因素无关,当然与吸收(或放出)的热量、质量、升高(或降低)的温度等无关。
和密度一样,利用比热容也可以鉴别物质。
比热容的单位比较复杂:是J/(㎏·℃)。
水的比热容大的实际意义通过课本的比热容表,可以看出,各种物质的比热容中,水的比热容最大,这在人们的日常生活和生产中,具有重要意义。
主要表现在两个方面:一方面,冷却或取暖。
由于水的比热容较大,那么一定质量的水升高(或降低)一定的温度吸收(或放出)的热量较多,这样水就可用来冷却或取暖。
用来冷却时,是让水吸收带走更多的热量。
如柴油机工作时,水箱中要加足水;用来取暖时,是让水放出更多的热量。
另一方面,由于水的比热容较大,一定质量的水吸收(或放出)较多的热量而自身的温度却改变不多,这一点有利于调节气候。
沿海地区与内陆地区相比,冬天和夏天温差较小,白天和夜晚温差也较小,就是这个道理。
②热值:质量相同的不同燃料完全燃烧时放出的热量并不相同。
物理学中用热值来反映燃料的这一特性。
所以热值是燃料的一种特性,只与燃料种类有关,与燃料质量无关。
为了方便,热值常用两个单位:固体或液体燃料常用J/㎏,相应的计算公式──Q=qm;气体燃料常用J/m3,相应的计算公式──Q=qV。
四、效率问题①热效率:燃料在燃烧时放出的热量,只有一部分被有效利用。
我们把被加热的物体吸收的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比用热效率表示。
表达式为:。
注意:在不计热损失时,物体吸收的热量与燃料完全燃烧放出的热量相等。
②热机的效率热机是将燃料燃烧获得的内能转化为机械能的机器。
四冲程内燃机在一个工作循环中:活塞完成四个冲程、两个往复运动,活塞对外做功一次;曲轴和飞轮转两周。
四个冲程中,只有做功冲程燃气对外做功,其它三个冲程靠飞轮的惯性完成。
有两个冲程伴随有能量的转化:压缩冲程将机械能转化为内能,做功冲程将内能转化为机械能。
在热机工作时,用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比叫热机的效率。
公式为:。
热机中能量损失的原因:①废气带走部分能量;②部件散热损失一部分能量;③部件间摩擦损失能量。
五、热量的计算①应用公式直接求解注意:公式中各物理量的单位必须统一为国际单位;文字叙述中升高t℃、升高了t℃、降低t℃、降低了t℃,对应的是温度的改变量,而升高到t℃、降低到t℃,对应的是物体的末温t℃。
②两个温度不同的物体放在一起,如果它们与外界没有热传递,则高温物体放出的热量一定等于低温物体吸收的热量,直到温度相等为止,即达到热平衡。
公式为:Q放=Q吸,称为热平衡方程。
注意:公式的实质是表明了在热传递过程中,高温物体的内能转移到低温物体的多少,反映了在这种转移中能量守恒的关系。
若在热传递过程中存在能量损失,则有:Q放=Q吸+Q损。
③燃料完全燃烧时放出的热量,计算公式有两种:计算固体或液体燃料时常用Q=qm;计算气体燃料时常用Q=qV。