物体的内能、热量1

1、根据我们学习力学的经验，物体之间有了作用力，作用力就有可能做功，做功就有能量的转换。在微观空间是不是这样呢？答案是肯定的。§114 物体的内能 热量【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【教具】厚壁玻璃汽缸（含活塞）、药棉、乙醚【教学过程】、引入学生答问：1、分子力的作用范围是多大？2、在分子力的作用范围内，分子力的大小变化规

2、律怎样？3、在分子力的作用范围内，分子力的方向变化规律怎样？随着分子力介绍的结束，分子动理论的这个单元也就告一个段落。在力学中，我们已经知道了，思考和解决物理问题的两大基本途径：动力学途径和能量动量途径。大的、方向性的东西，在不同的领域都是适用的。在热学的研究中，我们也可以从能量的角度得出相关规律一、分子的动能 温度所有运动的物体都有动能，分子有质量、有速度，还能对悬浮在其中的颗粒产生撞击力，所以分子有动能是必然的。但统计的研究表明，即便是在一个相对稳定的热学状态，组成物体的分子的动能并不是都大小一样的，（*它们的速率随分子个数的分布是一个复杂的函数称麦克斯韦速率分布。）所以研究每个分子的动能

3、显得毫无必要。科学家们引进了平均动能的概念。分子动能平均动能研究还发现，尽管单个分子的速率情况几乎没有规律可言（方向无规则，大小也是具有无规则性），但分子的平均动能却呈现这样的规律：温度高时，平均动能大，温度低时，平均动能小，（*定量的规律是正比关系=kT ）所以我们说温度是物体分子平均动能的标志这里所说的标志，事实上暗示了这样的潜台词：对于某个给定的物体，分子的平均动能只与温度这个单一的参量相关。很显然，要改变物体分子的平均动能，只要改变宏观参量温度即可二、分子势能提问：在力学中，我们怎么定义重力势能？学生：重力做正功，重力势能减少；做负功，势能增加。下面我们对分子力做类似的研究板图：在图1

4、中，上图展示有甲、乙两个原来相距为r0的分子，并且假定甲分子是固定的。中图展示了，当把乙分子向甲靠近时学生活动，做功的定性讨论下图展示了，当把乙分子原理甲分子时学生活动，做功的定性讨论进一步的研究还表明，分子力做功也具有和路径无关的特点，因此我们就可以用势能的变化来量度分子力做功的情况。势能的变化与间距r相关，也就是与分子间的相对位置相关，所以说分子势能：由分子间相对位置所决定的势能根据前面重力势能的定义方式，我们可以得知学生归纳：rr0时，分子势能随r的变化关系；rr0时，分子势能随r的变化关系。设问：在宏观的世界里，分子间距的改变体现为物体什么参量的改变？是体积。所以说，物体体积的改变，将

5、是分子势能改变的外部标志。过渡：在力学世界里，动能和势能构成了机械能，在热学世界里，分子的动能和势能构成了三、物体的内能物体内能：物体中分子动能和分子势能的总合设问：在这个定义中，我们应该注意哪些关键词呢？首先，已有的分子动能和分子势能做过的介绍，既然平均动能由温度决定，势能由体积决定，我们可以想象，物体的内能肯定同时与宏观量温度和体积相关。其次，我们还要注意，定义中说起分子动能时，是指的平均动能吗？学生：不是。（是总动能！）提问：总动能和平均动能有什么关系？学生：总动能等于平均动能乘以分子总数（*即k = N）。提问：那么我们除了想到内能和问题体积相关外还会和什么因素相关？学生：分子总数摩尔

6、数质量数。归口表述：决定物体内能的宏观参量是温度、体积和摩尔数。四、改变内能的两种方式看到内能和温度相关，我们就会想到和温度相关的物理现象：热传递。热传递可以改变物体的温度，所以它是改变物体内能的方式之一。谈到温度改变，谈到热传递，我们就会想到初中的知识，并想到经常挂在嘴边的一个词：热量。热量和我们今天讲的内能有什么关系呢？我们介绍了改变内能的另一种方式之后，再回过头看这个问题。我们已经知道，体积改变可以改变分子势能，也就能改变物体的内能。而要改变一个物体的体积，是必须要做功的，所以，做功也是改变物体内能的方式之一。下面看一个演示演示：急速压迫玻璃汽缸中的气体，可以引燃沾有乙醚的药棉原因分析：

7、空气内能增大，温度升高类似这样的素材，让学生寻找改变内能的两种方式：做功和热传递虽然，虽然做功和热传递都能改变物体的内能，但在深层次的原因方面，它们是不同的。从我们刚才压缩空气的过程看，空气的内能增加了，消耗的是什么能？（生物能、机械能。）做功是能量转化的量度，所以，做功改变内能事实上内能和其它形式能的转化。但是，热传递呢？高温物体向低温物体传热的直接后果是什么？（前者降温，后者升温。）用今天的话来讲，前者内能减少了，后者内能增加了，所以，热传递完成的仅仅是内能的转移同种形式能的转移。说到这里，我们应该比较清楚了，热量是一个量度内能改变的过程量，和内能的区别在于，我们不能说某一个状态物体具有多

8、少热量，但可以说某状态具有多少内能；它们关系确实非常近，但内能这个概念比起热量，用起来的场合会更多一些。五、小结本节我们学习的东西很多，接受的信息量很大，要在短时间内完整、准确地掌握每一个知识点是有困难的。希望大家能抓住新知识和老知识的联系，抓住本堂课各知识点的联系，这样可能会有所帮助。分子动能和分子势能是为物体内能做铺垫，但内能并不完全是前两者的相加，还有一个总量上升的问题。但是改变内能的因素和动能、势能是有密切联系的，往后面也映射了改变内能的两种途径。今天，我们能够定性的理解这些联系就很不错了。至于定量的规律，后面课程会进一步介绍。六、作业布置阅读教材；教材P79第（1）（2）（4）（5）上作业本；优化设计P62“夯实基础”部分，做在书上。优化设计P64“夯实基础”部分，做在书上。【板书设计】注意“教学过程”的灰色部分，即是板书计划。【教后感】太多了，内容太多了，赶的透不过气来。第一堂拖了堂，第二堂上课前听人说，关于“改变内能的方式”初中已经讲得比较多了，才在精力上做了一些调整，最后算是勉