2019-2020年高中化学《内能》教案4 新人教版选修3-3
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功和内能-人教版选修3-3教案一、教学目标1.了解功和内能的概念和定义。
2.掌握功和内能之间的转化关系。
3.理解功率的概念,知道如何计算功率。
4.能够运用所学知识解决相关题目。
二、教学重点1.功和内能的概念和定义。
2.功和内能之间的转化关系。
3.功率的概念和计算方法。
三、教学难点1.如何将功和内能进行转化。
2.如何正确计算功率。
四、教学过程1. 导入(5分钟)引入本节课的主题,简要介绍功和内能的概念,激发学生的学习兴趣。
2. 讲授(40分钟)(1)功的概念和定义1.按照定义引出功的概念。
–定义:当一个力沿着一个位移方向作用于一个质点上时,力对该质点所做的功等于力的大小与质点位移的距离的乘积。
–公式:$W=F\\cdot S\\cdot cos\\theta$2.举例说明如何计算功。
(2)内能的概念和定义1.按照定义引出内能的概念。
–定义:一个物体因内部微观结构的变化所引起的能量变化,叫做该物体的内能。
2.解释内能的来源。
(3)功和内能之间的转化关系1.说明内能可以转化为功和功可以转化为内能。
2.讲解转化的原理和具体方法。
(4)功率的概念和计算方法1.按照定义引出功率的概念。
–定义:单位时间内做功的大小。
–公式:$P=\\frac{W}{t}$2.举例说明如何计算功率。
3. 练习(30分钟)1.做一些简单的计算题,让学生运用所学知识解决问题。
2.选出一些比较难的题目,引导学生多种方法尝试解决。
4. 总结(5分钟)1.回顾本节课的主要内容。
2.强调学生需要多做练习,才能掌握所学知识。
3.鼓励学生在日常生活中多关注功和内能的应用。
五、作业1.完成课堂上的作业。
2.自主选择若干道与本节课有关的题目,自行完成并核对答案。
3.阅读相关书籍或文章,扩展更多关于功和内能的知识。
六、教学评估1.在练习环节中,教师观察学生的解题过程和答题情况。
2.在课堂结束时,教师可以通过提问的方式检测学生对于本节课内容的理解情况。
(1)知道分子热运动的动能跟温度有关,知道温度是分子热运动平均动能的标志。
(2)知道什么是分子的势能;知道改变分子间的距离,分子势能就发生变化;知道分子势能跟物体体积有关。
(3)知道什么是内能,知道物体的内能跟温度和体积有关。
(4)能够区别内能和机械能。
诱思导学1.分子动能(1)分子平均动能做热运动的分子,都具有动能,这就是分子动能。
由于分子运动的无规则性,若想研究单个分子的动能是非常困难、也是没有必要的。
热现象研究的是大量分子运动的宏观表现,所以,重要的不是系统中某个分子的动能大小,而是所有分子的动能的平均值,即分子平均动能。
(2)温度是物体分子热运动平均动能的标志。
说明:①温度是大量分子无规则热运动的宏观表现,含有统计的意义,对于个别分子,温度是没有意义的。
分子平均动能的大小由温度高低决定:温度升高,分子的平均动能增大;温度降低,分子的平均动能减小;温度不变,分子的平均动能不变。
温度升高,分子的平均动能增大,但不是每一个分子的动能都增大,可能有个别的分子动能反而减小。
②分子的平均动能大小只由温度决定,与物质的种类无关。
也就是说,只要处于同一温度下,任何物质分子做热运动的平均动能都相同。
由于不同物质分子的质量不尽相同,因此,在同一温度下,不同物质分子运动的平均速率大小也不相同。
2. 分子势能(1)分子势能由于分子间存在着相互作用力,所以分子间也有相互作用的势能。
这就是分子势能。
分子势能的大小有分子间的相互位置决定。
分子势能的变化非常类似于长度变化的弹簧中的弹性势能的变化。
(2)影响分子势能大小的因素分子势能的大小与分子间的距离有关,即与物体的体积有关。
分子势能的变化与分子间的距离发生变化时分子力做正功还是负功有关。
具体情况如下:①当分子间的距离0r r >时(此时类似于被拉伸的弹簧),分子间的作用力表现为引力,分子间的距离增大时,分子力做负功,因此分子势能随分子间距离的增大而增大。
②当分子间的距离0r r <时(此时类似于被压缩的弹簧),分子间的作用力表现为斥力,分子间的距离减小时,分子力做负功,因此分子势能随分子间距离的减小而增大。
第2节热和内能目标导航1.知道热传递的三种方式。
2.理解热传递是改变系统内能的一种方式。
3.知道传递的热量与内能变化的关系。
4.知道热传递与做功对改变系统的内能是等效的。
诱思导学1.热传递①热量从高温物体传递到低温物体,或从物体的高温部分传递到低温部分,叫做热传递。
②热传递的三种方式:热传导、热对流和热辐射。
2.热传递的实质:热传递实质上传递的是能量,结果是改变了系统的内能。
传递能量的多少用热量来量度。
3.传递的热量与内能改变的关系①在单纯热传递中,系统从外界吸收多少热量,系统的内能就增加多少。
即ΔU= Q吸②在单纯热传递中,系统向外界放出多少热量,系统的内能就减少多少。
即Q放= -ΔU4.热传递具有方向性,热量从高温物体传递到低温物体,或从物体的高温部分传递到低温部分,不会自发的从低温物体传递到高温物体或从物体的低温部分传递到高温部分。
5.改变系统内能的两种方式:做功和热传递。
做功和热传递都能改变系统的内能,这两种方式是等效的,都能引起系统内能的改变,但是它们还是有重要区别的。
做功是系统内能与其它形式的能之间发生转化,而热传递只是不同物体(或物体不同部分)之间内能的转移。
典例探究例1 如果铁丝的温度升高了,则()A.铁丝一定吸收了热量B.铁丝一定放出了热量C.外界可能对铁丝做功D.外界一定对铁丝做功解析:做功和热传递对改变物体的内能是等效的,温度升高可能是做功,也可能是热传递。
故C正确。
答案:C友情提示:铁丝的温度升高从结果我们无法判断是哪种方式改变了内能,因为做功和热传递对改变物体的内能是等效的。
例2 下列关于热量的说法,正确的是()A.温度高的物体含有的热量多B.内能多的物体含有的热量多C.热量、功和内能的单位相同D.热量和功都是过程量,而内能是一个状态量解析:热量和功都是过程量,而内能是一个状态量,所以不能说温度高的物体含有的热量多,内能多的物体含有的热量多;热量、功和内能的单位相同都是焦耳。
5 内能-人教版选修3-3教案一、教学目标知识目标1.掌握物理中的内能的概念和计算公式;2.理解内能的微观本质,知道内能和热的关系;3.了解内能变化的实例,尤其是热机和加热问题。
技能目标1.能够运用内能的概念和计算公式,解决内能变化的问题;2.能够关注内能变化的微观机制和实际应用问题,并准确提出问题。
情感目标1.学会善于观察,发现问题,进而提出解决方案;2.学会尊重他人,并乐于与他人合作,共同解决问题。
二、教学内容物理中的内能。
三、教学重点•内能的概念;•内能的计算;•内能的变化。
四、教学难点•理解内能的微观本质和实际应用问题;•理解内能与热的关系。
五、教学方法•演示法;•课堂讨论法;•自学方法。
六、教学过程1. 导入(5分钟)引导学生思考物质的热现象,引入内能的概念。
- 学生思考问题:在生活中,热现象时常出现,你们是否遇到过这种情况? - 老师引入问题:热现象的产生和物质的什么性质有关?这种性质能否被度量?怎样度量呢?2. 正确使用内能(10分钟)通过拓展学生的知识面,让学生了解更多的实际应用场景,培养学生对内能的深刻理解,了解如何正确计算内能。
在这个过程中,教师可以引导学生理解内能与热的关系,通过举例证明内能是热的一种体现。
3. 内能的计算(20分钟)运用电荷元素法,将物质的内能分散成每个分子的内能,通过求和等方法,得到这种状态下物质的内能。
老师可以给学生拓展知识,引导学生了解知名物理学家的生平和成就,增强学生对物理学研究的兴趣。
4. 内能变化(20分钟)通过加热问题来展示内能的变化,引导学生关注内能变化的微观机制和实际应用问题。
- 学生思考问题:重物较重,需要多少时间才能加热到相同温度?如何计算? - 老师引入问题:内能是热的一种体现,通过什么方式使内能增加?5. 实践练习(15分钟)结合课堂练习等形式,让学生熟练掌握内能的概念、计算、变化等问题。
6. 总结(5分钟)总结内能的知识点,加强学生对内能的了解,让学生对本课内容有更深刻的理解。
10.1功和内能教学设计一、教学目标:知识与技能:1.知道什么是绝热过程。
2.从热力学的角度认识内能的概念。
3.理解做功与内能改变的数量关系。
4.理解内能的改变与做功的方式、过程无关。
5.知道内能和功的单位是相同的。
过程、能力与方法:1.通过观察、思考,知道物体的内能是物体的一个状态量。
2.通过学习活动,培养学生观察实验的能力。
培养学生的分析概括能力。
3.通过类比方法,使学生顺利建立内能的概念。
态度与价值观:1.通过主动参与学习活动,激发学生学习物理的兴趣。
2.通过实验活动,培养学生的实事求是的科学态度。
二、教学重点:1.做功与内能改变的关系。
2.内能的概念三、教学难点:内能概念的建立四、教学用具:压缩空气演示仪、柳絮、热水、烧杯、打气筒、温度传感器、自制演示实验一套、多媒体教学设备等五、教学流程:六、教学过程:七、教学设计说明:本节内容知识面宽,但是难度不大,又能密切联系学生的生活实际,所以教学方法宜灵活多样,充分调动学生的学习兴趣和学习积极性。
本节的内容有焦耳的两个代表性实验和做功与改变内能的关系本节的重点是让学生理解做功与改变内能的关系,为达到教学目的,根据建构主义学说的理论,采用录像演示和学生实验相结合的方式授课,为此我设法创设好几个情景。
通过新闻报道创设情境:汽车漂移比赛中汽车转弯时车轮冒烟的视频激发学生学习兴趣,主动关注周围世界。
通过学生实验,使学生产生感性认识。
通过引导学生交流实验感受,使学生保持学习兴趣,培养其语言表达能力。
通过引导学生交流实验使其感性认识上升到理性认识,既让学生知道科学与生活是紧密联系的,又让学生体会到科学的美。
通过学生看书、看录像、亲自动手实验、完成导学案,培养学生的观察能力、判断能力;然后教师引导学生小结,使学生形成完整的知识体系,并强化记忆,使学生理解做功与内能之间的关系。
通过板书结构图小结,使学生形成完整的知识体系。
通过作业,复习巩固所学知识,拓展知识,关注周围世界。
人教版选修(3-3)《热和内能》教案教学目标1.了解内能改变的两种方式:做功、热传递.2.理解内能的变化可以分别由功和热量来量度.3.知道做功和热传递对改变物体内能是等效的.重点、难点分析1、改变内能两种方式及内能改变量度2、对做功和热传递对改变内能是等效的理解.教具细铁棒、铁锤、洒精灯、木块、厚壁玻璃筒(带活塞)、硝化棉、乙醚、学生每人准备一小段钢丝等.教学过程复习引入1.内能:物体内所有分子热运动的动能和分子势能的总和,叫做物体的内能.2.动能:由于分子在不停地做着无规则热运动而具有的动能.它与物体的温度有关(温度是分子平均动能的标志).3.势能:分子间存在相互作用力,分子间具有由它们的相对位置决定的势能,这就是分子势能.它和物体的体积有关.4.内能:与物体的温度和体积有关.根据讨论结果,小结:通常情况下,对固体或液体,由于体积变化不明显,主要是通过温度的变化来判断内能是否改变.新课教学1.提出问题2.问题讨论问:如何改变物体的内能呢?(可以改变物体的温度或体积.)问:物体内能的变化可以通过什么表现出来呢?或者说怎样判断一个物体(如一杯水、一块铁块)的内能是否改变呢?把准备好的钢丝拿出来,想办法让你手中的钢丝的内能增加。
2.寻找解决问题的办法讨论:有的想到“摩擦”,有的想到“折”,有的想到“敲打”,有的想到用“钢锯锯”,有的想到“烧”,有的想到“晒”,有的想到“烤”,有的想到“烫”、“冰”等等.一边想办法,一边体验内能是不是已经增加了.(把“摩擦”、“折”、“敲打”、“锯”写在一起,把“烧”、“晒”、“烤”、“烫”、“冻”或者“冰”写在一起.3.知识的提练问:比较一下,本质上有什么相同或不同点.(阅读课本38~39页倒数第四段.)刚才所想到的办法,它们之间有何不同?能不能把这些办法分分类?答:可以分为做功和热传递两类。
其中,“摩擦”、“折”、“敲打”、“锯”是属于做功,“烧”、“晒”、“烤”、“烫”、“冰”属于热传递.演示课本38页的实验.(慢慢地压缩看能不能使棉花燃烧起来.)问:刚才两次实验,为什么会出现结果的不同?答:动作快,时间短,气体没有来得及与外界进行热交换,其温度会突然升高,至乙醚的着火点,它便燃烧起来.而动作慢时,时间较长,气体与外界有较长的时间进行热交换,它的温度就不会升高太多,达不到乙醚的着火点,则不燃烧.阅读课本39页实验,分析气体对外做功的情况问:同学们还能不能从生活中找出一些通过做功改变物体内能的例子呢?答:柴油机工作中的压缩冲程;给自行车打气时,气筒壁会发热;锯木头,锯条会很烫;冬天,手冷时,两手互相搓一搓;古人钻木取火等等.再来体验一下,热传递改变内能的情况.给大家一段细铁棒和酒精灯,演示学生上台做实验.把用热传递改变内能的方法和体会告诉其他同学.引导学生从生活中再找出一些通过热传递改变内能的例子.板书:改变物体内能的物理过程有两种:做功和热传递.4.新知识的深入探讨内能改变的量度师:如何量度物体内能的改变多少呢?请大家带着问题阅读课本39页5、6两段,然后归纳出来.。
7. 5、内能教学目标1.在物理知识方面要求:(1)知道分子的动能,分子的平均动能,知道物体的温度是分子平均动能大小的标志,(2)知道分子的势能跟物体的体积有关,知道分子势能随分子间距离变化而变化的定性规律,(3)知道什么是物体的内能,物体的内能与哪个宏观量有关,能区别物体的内能和机械能,2.在培养学生能力方面,这节课中要让学生建立:分子动能、分子平均动能、分子势能、物体内能、热量等五个以上物理概念,又要让学生初步知道三个物理规律:温度与分子平均动能关系,分子势能与分子间距离关系,做功与热传递在改变物体内能上的关系,因此,教学中着重培养学生对物理概念和规律的理解能力,3.渗透物理学方法的教育:在分子平均动能与温度关系的讲授中,渗透统计的方法,在分子间势能与分子间距离的关系上和做功与热传递关系上都要渗透归纳推理方法,重点、难点分析1.教学重点是使学生掌握三个概念(分子平均动能、分子势能、物体内能),掌握三个物理规律(温度与分子平均动能关系、分子势能与分子之间距离关系、热传递与功的关系),2.区分温度、内能、热量三个物理量是教学上的一个难点;分子势能随分子间距离变化的势能曲线是教学上的另一难点,主要教学过程引入新课我们知道做机械运动的物体具有机械能,那么热现象发生过程中,也有相应的能量变化,另一方面,我们又知道热现象是大量分子做无规律热运动产生的,那么热运动的能量与大量的无规律运动有什么关系呢?这是今天学习的问题,教学过程的设计一、温度的宏观和微观意义是什么?如何理解?分子的无规则运动特点是多、变、快、乱,在热现象中,关心的是多个发分子,而不是单个分子,(1)、分子的平均动能――所有分子的动能的平均值m~10-26 kg v=10 5 m / s(2)、温度:宏观――表示物体的冷热程度微观――是物体平均动能的标志(3)、温度相同,平均动能就相同,不论物体的组成、结构、种类和物态(无论如何)二、什么是分子势能?分子势能与什么有关?(1)、由于分子间存在着相互作用的引力和斥力而具有的与其相对位置有关的能量,叫做分子势能,(类似于重力势能和弹性势能),因此任何物体都是有内能的,(2)、微观――与相对位置有关宏观――与体积有关三、什么是物体的内能,它与什么有关?1、 所有分子做热运动的动能和分子势能的总和叫做物体的内能,也叫热力学能 2、 与温度T 、体积V 和分子个数N 有关3、 一切物体都具有内能四、内能和机械能又什么区别?1、 宏观物体的机械运动对应机械能,机械能可以为零,2、 微观物体对应内能,内能不可以为零,3、 内能和机械能之间可以相互转化,物体机械运动对应着机械能,热运动对应着内能,任何物体都具有内能,同时还可以具有机械能,例如在空中飞行的炮弹,除了具有内能,还具有机械能——动能和重力势能五 区别内能、热量和温度课堂练习1、 温度的高低是由人的感觉决定的(×)2、 物体平均速度大的物体的温度高(×)3、 20℃的水和20℃的铜的平均动能相同(√)4、 体积变大,内能变大(×)5、 温度升高,所有的分子的平均动能都变大(×)6、 温度越高,总动能越大(×)7、 同温度的水和氢气相比,氢气的平均速度大(√) 8、 温度高的物体,内能不一定大,9、 同样质量的水在100℃时的内能比60℃时的内能大,10、 内能大的物体,温度一定高,11、 下列各个实例中,比较物体的内能大小,并说明理由,①一块铁由15℃升高到55℃,比较内能,②质量是1kg50℃的铁块与质量是0.1kg50℃的铁块,比较内能,③质量是1kg100℃的水与质量是1kg100℃的水蒸气,比较内能,改变内能的两种方式 一、做功改变物体的内能r 0=10 -10m r <r 0引力<斥力表现斥力 r =r 0 引力=斥力 合力=0 r >r 0 引力>斥力 表现引力 r =10 r 0r =10 r 0 引力=斥力=0 合力=0r =r 0 E p 最小 r >r 0 引力做负功E p 增加r <r 0 斥力做负功E p 增加 斥力 引力 r 0E P 温度计 接打气筒 胶塞摩擦生热、压缩气体、搅拌1、对物体做功,物体的内能增加2、物体对外做功,物体的内能减小3、做了多少功,就改变多少内能二、热传递改变物体的内能教室里的热水、火炉上的凉水1、外界向物体传递热量(吸热),物体的内能增加2、物体向外界传递热量(放热),物体的内能减小3、传递多少热量,内能就改变多少三、做功和热传递的实质1、做功改变内能,是能量的转化,用功的数值来度量2、热传递改变内能,是能量的转移,用热量来度量四、做功和热传递的等效性做功和热传递在改变内能上是等效的,例如:使物体升高温度,可以用热传递的方法,也可以用做功的方法,得到的结果是相同的,如果事先不知道,我们无法知道它是通过哪种途径改变的内能,1 cal=4.2 J 1 J=0.24 cal多维链接温度计和温标的发明公元前200一100年间,古希腊菲隆和希隆各自制造过一种以空气膨胀为原理的测温器,其后,人们还在三个容器中分别装上冷、温、热水来判断物体的冷热:用手摸进行比较,1592或1595年,伽利略制成了第一个气体温度计,玻璃管与玻璃泡相连,管内有有色液体,倒置于水杯之中,当被测温度的物体与泡接触时,泡内空气就会因热胀冷缩而发生体积变化,使有色液柱上升或下降,再由玻管上标有“热度”(即现在所说的“温度”)的刻度读出,这是有史以来的第一支有刻度的温度计,显然,这种温度计不完善:变化着的大气压也会使液柱升降,测量范围极其狭窄,物理学中热力学里有一门叫计温学的分支学科,它是利用物质的热效应来研究测温技术的,它包括温度分度法、温度参照点的选择、温度计按不同用途的设计、制定各种测温标准、提高测温精度、准确度、测定实用温标和热力学温标的差值等,伽利略发明气体温度计后,人们的工作就大致按这些内容进行,1611年,伽利略的同事桑克托留斯改进了伽利略的气体温度计,制成一种蛇状玻璃管气体温度计,玻管上有llO个刻度,可测体温,1629年,约瑟夫·德米蒂哥这位物理学家兼犹太教师出版了一本叫《花园中的喷泉》的书,书中载有盛有白兰地的玻璃泡温度计,它旁边的小字上写着“oleb”(上升),有人认为这是人类第一支较准确的温度计,但现未能查明其发明者,而只能猜测是伽利略或他在帕多瓦大学的同事德米蒂哥,具体发明年代只能大致确定在17世纪初,1631—1632年,法国化学家詹·雷伊把伽利略的玻璃管倒转过来,并直接用水而不是空气的体积变化来测定温度,这是第一支用水作工作物质的温度计,但因管口末密封,水会蒸发而产生越来越大的误差,1641年,第一支以酒精为工作物质的温度计首次出现在意大利托斯卡纳大公爵费迪南二世的宫庭里,1644—1650年间,这位大公将其不断完善:用蜡把红色酒精温度计的玻管口封位,在玻管上刻度,可见,这支温度计已具有现代温度计的雏型,以致不少人将温度计的发明归功于这位大公,1654年,这种温度计已在佛罗伦萨普及,以致这一年被一些人认为是温度计诞生之年,它还被传到英国和荷兰,1646年,意大利物理学家莱纳尔第尼明智地提出以水的冰点和沸点作为温度计刻度的两个定点,但无奈当时流行的酒精温度计里酒精的沸点(78.5℃)低于水的沸点(100℃),所以用水的沸点为第二个定点对酒精温度计显然不切实际,所以这一建议当时未能实施,1657年成立的意大利佛罗伦萨实验科学院在其存在的10年间地进行了水银和酒精温度计的研究,制作过40(或80)个等分标度的没有定点的酒精温度计:它在1660年冬最冷时显示11—12“度”,冰的熔点显示13.5“度”,夏天最热时为40“度”,1658年,法国天文学家伊斯梅尔·博里奥制成第一支用水银作工作物质的温度计,1660年,意大利材料测试研究所也制成了水银温度计,1665年,荷兰物理学、数学家惠更斯地提议把水的冰点和沸点作温度计刻度的两个定点,以便各种温度计标准化,同年,英国物理学、化学家波义耳根据他于1662年发现的气体定律(即玻义耳定律,后经法国物理学家马略特完善后称波义耳一马略特定律,简称波一马定律),指出气体温度计不准的原因及其他缺点,其后,人们大多转向其他工作物质的温度计的研究,1672年,休宾在巴黎发明了第一个不受大气压影响的空气温度计,1688年,达兰西的温度计以水和牛油熔解时的两个温度作温度计刻度的两个固定点,18世纪初,形形色色的温度标准(温标)已多达30余种,例如,丹麦天文学家罗默(他以1676年用观测木星卫星蚀的方法第一次证实光的传播是等速运动而闻名于世)以人体温度为22.5“度”和水的沸点为60“度”作温度计上刻度的两个定点,牛顿于1701—1703年制作的亚麻子油(一说蓖麻油)温度计把雪的熔点0“度”和人体的温度12“度”作温度计的两个定点,法国物理学家阿蒙东最先指出测温液体是规则膨胀的,“有绝对零度存在”也是他最先指出的,他于1703年也制成了一支实用气体温度计,在18世纪以前,温标不统一且不太实用,这些工作历史地落在华伦海特等人的肩上,迁居荷兰的德国玻璃工华伦海特也在英国居住过,他经过1709—1714年的研究,把冰、水、氯化铵的混合物平衡温度定为0℉,人体温度定为96℉(如以今天我国标准体温37℃,则应为98.6℉,可见他采用的体温不是今天我国的标准体温),其间分为96格,每格为1℉,1724年,他又把水的沸点定为2120℉,但遗憾的是,他未能将冰的熔点定为0℉,而是定为32℉,这就是华氏温标,其符号为tF,这是曾长期使用且至今仍在香港和世界许多地方使用的第一种温标,他还发明了在填充水银时进行净化的方法,制成了第一种实用的水银温度计,1730年,主要研究物理学和动物学的法国博物学家列奥缪尔制成了一种酒精温度计,他把水的冰点0oR和沸点80oR刻在温度计上作两个定点,再把其问分为80格,每隔为1oR,这是其后流行了多年的第二种温标——列氏温标,其符号为tR,1742年,瑞典物理学家、天学家摄尔修斯制成的水银温度计则把水的沸点和冰的熔点分别定为0℃和100℃,其间分为100格,每格为1℃,这是第三种得到广泛流行的实用温标——摄氏温标,其符号为t或tc,1743年,克里森指出上述定点不符合越热的物体温度越高的习惯,8年以后的1750年,摄尔修斯接受同事斯特默尔的建议,把上述两定点的温度对调,这才成了现在的摄氏温标即百分温标,上述三种温标都是初级原始的温标,其缺点有二,一是温度值只有在两个定点是准确的其余各点都不准确;二是定义范围很窄,例如水银温度计测量范围是—38.87—+356.9℃,以下第四种温标克服了这些缺点,1848年,英国物理学家汤姆逊即开尔文提出热力学温标,其符号为TK或T,并于1854年指出只需选用一个固定点数值,这种温标就能确定,这个点就是“绝对零度”,然而,在实际建立热力学温度单位时,考虑到历史传统和当时的技术条件,他不得不用摄尔修斯的0—100℃的间隔作为100个新温度的间隔,即新温度的每个间隔为1开氏度(1oK)与l摄氏度(1℃)相当,这就是开氏温标,历史上类似而含义不尽相同的名称还有理想气体温标、热力学绝对温标等,这第四种温标的特点是:与任何物体的性质无关,不受工作物质的影响,解除了工作物质因凝固、汽化而受到的限制,仅与热量有关,1927年,第七届国际计量大会确定它为最基本的温标,1954年大会又决定把273.16oK这一水的三相点作为这一温标的唯一定点,这一温标实际包含的另一定点是不能用物质的已知性质来定义的,它是理论上推导出来的最低温度——绝对零度,1967年,第十三届国际计量大会将这种温标的单位“开氏度”(oK)改为“开尔文”(K),而前述“开氏温标”及“开氏温度”被分别代之以“新国际实用温标”和“热力学温度”,我国也最终由国务院于1984年2月27日下达命令在1991年1月1日起正式施行使用,第五种温标为兰氏温标,在19世纪由英国工程师兰金发明,其符号为TR,兰氏度的符号为Ro,这种温标的水三相点约491.7Ro,水的沸点约671.6Ro,这种温标比前四种用得更少,随着上述摄氏,国际温标的建立和技术的成熟,以及实际测量的需要,人们改进、发明了形形色色的温度计,1743年,法国克利斯廷在里昂改制了像摄尔修斯那样的温度计,这更接近现代温度计,1782年,西克斯发明了“最高最低温度计”,丹尼尔·卢瑟福在1794年作了改进,1782年,英国韦奇伍德.和德国塞格尔各自发明了测定火焰温度或炉温用的温度计,后者的发明被称为塞格尔测温锥,1821—1822年,德国塞贝克发现热电(温差电)现象,提出温差电动势序,认识到由此可制成热电偶即温差电偶来测温度,1830年便出现了这种温差电偶,用它还可探测红外线,选用适当的导体或半导体作热电偶材料,可以测量很宽的温度范围(如—50—+1600℃),若用特殊热电偶材料,则更可扩大到—180—2000℃,这显然是酒精或水银温度计望尘莫及的,俄国楞次和英国戴维于1835年得知金属在受热时电阻会增大,A·F·斯文贝尔格于1857年便用这一原理发明了差示温度计(由一个接在测量电桥中的涂黑铜螺线组成),1860年,德国威廉·西门子发明了遥测式电阻温度计,1869年他为它加装了一根钠丝作测量探头,可测更高的温度,19世纪60年代初,英国医生阿尔伯特发明了现在仍在位用的那种体温计:其最大特点是细管内有一段特别狭窄,体温计离开被测人体后水银在这狭处中断而水银柱并不下降,可从容不迫地读出体温,1881年,兰利将涂黑的铂带作热敏元件制成辐射热测量计(或电阻测辐射热计)测量辐射热,其后,温度计新品种不断涌现,例如,光学高温计(测600℃以上高温)、光度计(测星球表面温度)、红外显微镜(测小至10—100微米的点的温度)、半导体点温度计(测点的温度)、石英振子温度计(可测低温至250间的温度,精度特高)对10000℃以上的高温,一般温度测量法已无能为力,这时,要用原子光谱的谱线和温度间的关系来计算出温度,。
功和内能-人教版选修3-3教案一、教学目标1.理解功和内能的概念,能够用数学公式计算功和内能。
2.掌握功和内能的转化关系,了解能量守恒定律。
3.熟练运用功和内能的计算方法,能够解决与功和内能相关的实际问题。
二、教学内容1.功的概念和计算方法2.内能的概念和计算方法3.能量守恒定律三、教学重点1.理解功和内能的概念,能够正确计算。
2.掌握内能的概念和计算方法。
3.了解能量守恒定律,能够应用到实际问题中。
四、教学方法1.讲授:讲解功和内能的概念、计算方法和相关公式。
2.演示:通过演示和实验加深学生的对功和内能的理解。
3.讨论:引导学生参与讨论,提出问题、解决问题,加深对功和内能的认识。
4.练习:通过练习和作业,提高学生的计算能力。
五、教学步骤第一步:导入1.引入热力学的基本概念和能量守恒定律。
2.通过实例的讲解,引出本节课讲解的主题“功和内能”。
第二步:讲解1.讲解功的概念:功的定义,用力在运动物体上所做的功的计算方法,功的单位等。
2.讲解内能的概念:内能的定义,冷热交换等引出内能的计算方法,内能的单位等。
3.讲解能量转化的关系:学习对功所做的分解,利用能量转化的关系,推导上升和下降的关系,并掌握有关能量守恒的规律。
第三步:演示1.引导学生实验:利用弹簧振子的秤的观察,比较实验前后的重 a 改变量,学生讨论受力平衡对范元的影响,完成一次特定例子的计算过程。
2.利用一组具有实际意义的例子,说明内能的计算方法和应用。
第四步:讨论1.学生分组讨论,针对功和内能的概念与计算方法,共同解决思路深不私见的有关问题。
2.引导学生自己编制例题,促进学生总结、总结倒地的自由组合。
第五步:练习1.给学生分发练习册,集训功和内能的相关计算方法,做练习题,帮助学生巩固所学知识。
2.辅导学生完成作业,加强对计算方法的熟悉和应用能力的培养。
六、教学反思功和内能是热力学中非常重要的概念,在能量守恒定律中发挥着非常重要的作用。
本课时的教学重点在于让学生明确功和内能的概念和计算方法,并且能够熟练掌握它们的运用。
2019-2020年高中化学《内能》教案4 新人教版选修3-3教学目的:1、知道什么是分子的动能,知道温度是物体分子的平均动能的标志2、知道什么是分子的势能,了解决定分子势能的微观因素和宏观因素3、掌握物体内能的概念,知道内能和那些宏观因素有关4、了解改变内能的两种方式教学重点:物体的内能,决定内能的宏观因素教学难点:分子势能变化和分子力、分子间距的关系教学过程:每种运动形式对应着一种能。
例如机械运动对应着机械能,电荷的运动对应着电能……。
构成物体的大量分子在永不停息地做无规则运动,这种分子热运动所对应的能量就是我们今天要学的物体的内能。
一、分子的动能、温度做热运动的分子具有动能,但由于分子运动的速率有大有小,各个分子的动能并不相同。
在研究热现象中人们所关心的不是个别分子的情况,而是大量分子表现出来的集体行为,因而我们引入一个新的概念。
⒈分子热运动的平均动能:物体中所有分子动能的平均值。
我们知道,分子热运动与温度有关,温度越高,运动越激烈,分子热运动的平均动能就越大。
所以,温度的高低直接反映了物体内部分子热运动的情况,物体温度的升高和降低标志着物体内部的分子热运动的平均动能的增加和减小。
所以——⒉温度是物体分子热运动的平均动能的标志。
事实证明,分子的平均动能只由温度决定。
初中阶段我们定义温度表示物体的冷热程度,冷的物体温度低,热的物体温度高。
这是大家对温度的感性认识,那么温度的高低是由什么来决定的呢?温度的本质是什么呢?温度是由系统内部热运动的状态来决定的物理量,温度越高,分子作无规则的运动程度越激烈。
所以从本质上来讲,温度标志者物体内部大量分子无规则运动的剧烈程度。
强调:⑴温度是物体分子热运动的平均动能的标志,不是物体分子热运动的动能的标志。
分子的动能 = 物体所含分子数×分子的平均动能。
⑵温度是大量分子热运动的集体表现,含有统计的意义,对于单个分子温度没有意义。
⑶不同物体,如果温度相同,则分子的平均动能相同。
但由于不同物质分子的质量不同,所以分子运动的平均速度大小不同。
⑷分子的平均动能和物体做机械运动的速度无关。
由于分子间有相互作用力,所以当改变分子间距离时,分子力将要做功,做功必然要伴随着能量的变化。
所以,分子间也存在着由分子间的相对位置决定的势能。
分子间的势能和弹性势能类似。
二、分子的势能⒈定义:由分子间相互作用力和相对位置所决定的势能叫分子势能。
分子的势能与分子间的距离有关系,分子间距离 r 发生变化,会引起分子势能发生变化,分子间距离变化的宏观体现是物体的体积变化。
所以,物体体积发生变化也就决定了分子势能的变化。
⒊分子的势能由物体的体积决定。
注意:不能简单的理解分子势能随物体的体积的增大而增大或随体积的增大而减小。
例:同质量的0℃的冰和0℃的水相比,0℃的冰比0℃的水的体积大,但0℃的冰的分子势能却比0℃的水的分子势能小。
三、物体的内能⒈定义:物体中所有分子做热运动的动能和分子势能的总和。
⒉物体的内能与物体的温度、体积有关系。
⒊说明:⑴一切物体都是由永不停息的做无规则运动的分子组成,所以任何物体都有内能,物体的内能不会为零。
⑵和讨论重力势能一样,我们能确定的只是内能的变化。
要测得系统某一状态内能的绝对值是不可能的,只有在标准参考态的内能值确定后,才能得到相对于标准参考态的某状态的内能值。
⑶内能与机械能的区别:物体的内能是与物体分子的热运动相对应的,而机械能是与物体的机械运动相对应的,内能与机械能之间无联系。
注意:⑶内能与热量的区别:①内能是一个状态量,系统状态确定,系统的内能也随之确定。
一个物体在不同的状态下具有不同的内能。
②热量是一个过程量,他表示由于热传递而引起的变化过程中的转移的能量,即内能的改变量。
如果没有热传递,就无所谓热量,但此时物体有一定的内能。
所以我们只能说“某物体在某温度时具有多少内能”,但不能说“某物体在某温度时具有多少热量”。
四、改变内能的两种方式⒈做功可以改变物体的内能⑴外界对物体做功,物体的内能增加。
实例1:在一个厚壁玻璃筒里放一块棉花,迅速压下活塞,可以看到棉花燃烧起来.分析:压缩气体做功.气体的内能增加,即消耗了人体的化学能转化了内能.棉花温度升高燃烧起来。
实例2:摩擦生热。
⑵物体对外界做功,物体的内能减少。
实例3:厚壁容器的一端通过胶塞插进一只灵敏温度计和一根气针;另一端有一可移动的胶塞(用卡子卡住),用打气筒慢慢向容器内打气,增大容器内的压强.当容器内的压强增大到一定程度时,读出灵敏温度计的示数,打开卡子,让气体冲开胶塞后,再读出该温度计的示数.实验时可以观察到,胶塞冲出容器后,温度计的示数明显变小.分析:气体对外做功,内能减少,即气体的内能转化成胶塞的机械能.空气迅速膨胀使温度降低的实验在实际中有很多应用,如空调机、电冰箱和热机都是利用这个道理工作的。
总结:做功改变物体的内能的过程是其他形式的能与内能相互转化的过程。
外界对物体做多少功,物体的内能就增加多少;物体对外界做多少功,物体的内能就减少多少。
做功改变物体的内能过程中,内能变化的多少用做功的数值来量度。
⒉热传递可以改变物体的内能热传递有辐射、传导、对流三种方式,请举出热传递使物体内能变化的实例。
热传递改变物体内能的过程是物体间内能的转移过程。
物体吸收多少热量,物体的内能就增加多少,物体放出多少热量,物体的内能就减少多少。
热传递改变物体的内能过程中,内能变化的多少用热量来量度。
⒊改变物体内能的物理过程有两种:做功和热传递⒋做功与热传递的区别和联系⑴区别:做功改变物体的内能的实质是内能与其他形式的能相互转化的过程;热传递改变物体的内能的实质是热能的转移过程。
⑵联系:从改变内能的结果来看,做功和热传递是等效的。
注意:做功与热量都是物体内能变化的量度。
作业布置:阅读教材2019-2020年高中化学《内能》教案6 新人教版选修3-3一、教学目标1.在物理知识方面要求:(1)知道分子的动能,分子的平均动能,知道物体的温度是分子平均动能大小的标志。
(2)知道分子的势能跟物体的体积有关,知道分子势能随分子间距离变化而变化的定性规律。
(3)知道什么是物体的内能,物体的内能与哪个宏观量有关,能区别物体的内能和机械能。
(4)知道做功和热传递在改变物体内能上是等效的,知道两者的区别,了解热功参量的意义。
2.在培养学生能力方面,这节课中要让学生建立:分子动能、分子平均动能、分子势能、物体内能、热量等五个以上物理概念,又要让学生初步知道三个物理规律:温度与分子平均动能关系,分子势能与分子间距离关系,做功与热传递在改变物体内能上的关系。
因此,教学中着重培养学生对物理概念和规律的理解能力。
3.渗透物理学方法的教育:在分子平均动能与温度关系的讲授中,渗透统计的方法。
在分子间势能与分子间距离的关系上和做功与热传递关系上都要渗透归纳推理方法。
二、重点、难点分析1.教学重点是使学生掌握三个概念(分子平均动能、分子势能、物体内能),掌握三个物理规律(温度与分子平均动能关系、分子势能与分子之间距离关系、热传递与功的关系)。
2.区分温度、内能、热量三个物理量是教学上的一个难点;分子势能随分子间距离变化的势能曲线是教学上的另一难点。
三、教具1.压缩气体做功,气体内能增加的演示实验:圆形玻璃筒、活塞、硝化棉。
2.幻灯及幻灯片,展示分子间势能随分子间距离变化而变化的曲线。
四、主要教学过程(一)引入新课我们知道做机械运动的物体具有机械能,那么热现象发生过程中,也有相应的能量变化。
另一方面,我们又知道热现象是大量分子做无规律热运动产生的。
那么热运动的能量与大量的无规律运动有什么关系呢?这是今天学习的问题。
(二)教学过程的设计1.分子的动能、温度物体内大量分子不停息地做无规则热运动,对于每个分子来说都有无规则运动的动能。
由于物体内各个分子的速率大小不同,因此,各个分子的动能大小不同。
由于热现象是大量分子无规则运动的结果,所以研究个别分子运动的动能是没有意义的。
而研究大量分子热运动的动能,需要将所有分子热运动动能的平均值求出来,这个平均值叫做分子热运动的平均动能。
学习布朗运动和扩散现象时,我们知道布朗运动和扩散现象都与温度有关系,温度越高,布朗运动越激烈,扩散也加快。
依照分子动理论,这说明温度升高后分子无规则运动加剧。
用上述分子热运动的平均动能来说明,就是温度升高,分子热运动的平均动能增大。
如果温度降低,说明分子热运动的平均动能减小。
因此从分子动理论观点来看,温度是物体分子热运动的平均动能的标志。
“标志”的含义是指物体温度升高或降低,表示了物体内部大量分子热运动的平均动能增大或减小。
温度不变,就表示了分子热运动的平均动能不变。
其他宏观物理量如时间、质量、物质种类都不是分子热运动平均动能的标志。
但是,温度不是直接等于分子的平均动能。
另一方面,温度只与物体内大量分子热运动的统计意义上的平均动能相对应,对于个别分子或几十个、几百个分子热运动的动能大小与温度是没有关系的。
我们知道,温度这个物理量在宏观上的意义是表示物体冷热程度,而它又是大量分子热运动平均动能大小的标志,这是温度的微观含义。
2.分子势能分子间存在着相互作用力,因此分子间具有由它们的相对位置决定的势能,这就是分子势能。
如果分子间距离约为10-10m数量级时,分子的作用力的合力为零,此距离为r0。
当分子距离小于r0时,分子间的作用力表现为斥力,要减小分子间的距离必须克服斥力做功,因此,分子势能随分子间距离的减小而增大。
这种情形与弹簧被压缩时弹性势能增大是相似的。
如图1中弹簧压缩,弹性势能Ep增大。
如果分子间距离大于r0时,分子间的相互作用表现为引力,要增大分子间的距离必须克服引力做功,因此,分子势能随分子间的距离增大而增大。
这种情况与弹簧被拉伸时弹性势能增大是相似的。
如图1中弹簧拉伸,Ep增大。
从以上两种情况综合分析,分子间距离以r0为数值基准,r不论减小或增大,分子势能都增大。
所以说,分子在平衡位置处是分子势能最低点。
如果分子间距离是无限远时,取分子势能为零值,分子间距离从无限远逐渐减少至r0以前过程,分子间的作用力表现为引力,而且距离减少,分子引力做正功,分子势能不断减小,其数值将比零还小为负值。
当分子间距离到达r0以后再减小,分子作用力表现为斥力,在分子间距离减小过程中,克服斥力做功,使分子势能增大。
其数值将从负值逐渐变大至零,甚至为正值。
分子势能随分子间距离r的变化情况可以在图2的图象中表现出来。
从图中看到分子间距离在r0处,分子势能最小。
既然分子势能的大小与分子间距离有关,那么在宏观上什么物理量能反映分子势能的大小变化情况呢?如果对于确定的物体,它的体积变化,直接反映了分子间的距离,也就反映了分子间的势能变化。
所以分子势能的大小变化可通过宏观量体积来反映。