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課程內容

《內能 熱傳遞》
教學目標：
1、能識別擴散現象，并能用分子熱運動的觀點進行解釋。
2、知道一切物體的分子都在不停的做無規則運動。
3、知道分子之間存在相互作用力。
4、了解內能的概念、單位，知道內能和溫度的關系。
5、知道改變物體的內能有兩種方式：做功和熱傳遞。
6、知道熱量的概念。
在17世紀和18世紀期間，人們開始認識到熱現象是由物體內部大量微粒的運動引起的，這種認識逐漸發展成為一種科學理論——分子熱運動。到19世紀建立了能量的概念，人們又逐漸認識到與熱現象相聯系的能量——內能。利用分子熱運動和內能的觀點，可以解釋很多熱現象。
一、物質由分子組成：
分子很小，直徑大約10^-10m，數量巨大。
現象1：打開香水瓶，很遠就能聞到香水的味道。為什么？
因為香水分子跑到了空氣中。
現象2：氣體的擴散
下面瓶中是紅棕色的二氧化氮氣體，上面的瓶中是無色的空氣，中間用玻璃片隔開，當拿掉玻璃片后，兩個瓶中氣體的顏色都成了淡的紅棕色。
空氣瓶中顏色變深，二氧化氮瓶中顏色變淺說明了什么？
說明了二氧化氮分子和空氣分子進入了對方的瓶子。
擴散現象：不同物質相互接觸，彼此進入對方的現象。
剛才兩種擴散現象說明了什么？
結論：氣體分子在不停地做無規則的運動。
擴散現象3：將墨水滴入水中，觀察到什么現象？說明了什么？
現象：整杯水都變藍了。
說明：墨水分子和水分子都在不停的做無規則的運動，彼此進入了對方。
擴散現象4：將藍色的硫酸銅溶液注入到清水的下面，硫酸銅的密度比水大，所以它就在水的下面，界限比較清晰。30天后，整個杯中都成了藍色，沒有了界限。
擴散現象3、4說明了什么？
結論：液體分子在不停地作無規則的運動。
擴散現象5：冬天在墻角放一堆煤，春天時把剩余的煤打掃出去，但是怎么也打掃不干凈，墻里面都是黑的，為什么？
因為煤分子砸死不停的運動，進入了墻內。
擴散現象6：將鉛片和金片緊緊壓在一起，五年后，鉛片和金片彼此進入對方1毫米。
擴散現象5、6說明了什么？
結論：固體分子在不停地做無規則的運動。
·固體、液體、氣體都存在擴散現象。
·擴散現象說明了：
二、一切物體的分子都在不停地作無規則的運動。
擴散現象還證明了分子之間有間隙。
探究：影響擴散快慢的主要因素
實驗：在盛有熱水和冷水的燒杯中分別滴入一滴墨水，觀察比較擴散的快慢。
溫度越高，分子運動越激烈，擴散越快。
由于分子的運動跟溫度有關，所以這種無規則運動又叫分子的熱運動。溫度越高，熱運動越劇烈。
既然分子是運動的，為什么老師手中的粉筆會保持一定的形狀而沒有分散開來呢？
演示：將兩塊表面干凈的鉛緊壓在一起，下面的鉛塊不會掉下來。
思考：是什么力使下面的鉛塊不掉下來？
結論：分子間存在引力。
·既然分子間有引力，為什么分子不是抱成團，而有空隙呢？有引力和空隙應該很容易壓縮，那為什么固體、液體不容易壓縮呢？
結論：分子間存在斥力。
結論：分子之間存在著相互作用的引力和斥力。
如果用r表示分子間的實際距離，r₀表示分子間的平衡距離
當r=r₀，引力=斥力
當r>r₀，引力>斥力，表現出引力
當r0，引力<斥力，表現出引力
當r>10r₀，無作用力
解釋現象1：用焊錫來焊接金屬，依據的是什么？
利用分子之間有引力的道理。用高溫將金屬熔化，使分子間的距離很小，靠分子間的引力把金屬焊接子啊一起。
解釋現象2：鏡子碎了，為什么不能把碎了的鏡子接觸在一起，利用分子之間的引力讓鏡子重新完好呢？請講出破鏡不能重圓的道理。
分析：把碎了的鏡子拼在一起，鏡子分子并不能靠得很近，分子間的距離很大，分子之間的作用力表現不出來。
用細線把很干凈的玻璃板吊在彈簧測力計下，記住彈簧測力計的讀數，使玻璃板水平接觸水面，然后稍稍用力向上拉玻璃板，彈簧測力計的讀數有什么變化？說明什么？
現象：讀數會變大。
說明：玻璃分子與水分子之間存在分子引力作用，使測力計示數增大。

《內能》
觀察對比：
①運動著的籃球具有動能運動著的分子呢？
結論：不停運動著的分子也具有動能。
②蘋果由于地球吸引而下落，蘋果和地球相互吸引具有勢能，有引力的分子之間也有勢能嗎？
結論：有引力的分子之間也具有勢能。
一、內能的定義：
物體內部所有分子做無規則運動的動能和分子勢能的總和叫做物體的內能。
（1）內能的單位也是焦耳J，各種形式的能量的單位都是焦耳。
（2）一切物體都具有內能。
一切物體內部的分子都在永不停息地做無規則運動，并且有引力和斥力。
熾熱的鐵水，溫度很高，分子運動很劇烈，它具有內能；冰山上冰冷的冰塊，雖然溫度很低，但其內部的分子仍在做無規則運動，所以它也具有內能。
思考：內能與機械能是同一種形式的能嗎？
機械能與整個物體的機械運動情況有關，內能與物體內部分子的熱運動和分子間的相互作用情況有關。比如拋在空中的球既有機械能又有內能，靜止在地面的球，沒有機械能，但是仍然有內能。
（3）所以內能是不同于機械能的另一種形式的能。
（4）內能大小與哪些因素有關？
內能跟溫度的關系：溫度越高，分子的無規則運動就越劇烈，分子動能就越大，組成這個物體的所有分子的動能總和增加，這個物體的內能也就增加。
結論：①同一物體，溫度越高，內能越大。
②同種物質，相同溫度，質量越大，內能越大。
③物體的密度、溫度、質量、體積和狀態均不同，是無法比較內能大小的。
二、改變內能的兩種方式
探究：怎樣改變物體的內能？
取一根粗鐵絲，我們有什么辦法使粗鐵絲的溫度升高，內能增加？
（1）熱傳遞——改變物體內能的一種方式。
使溫度不同的物體相互接觸，低溫物體溫度升高，高溫物體溫度降低，這個過程叫做熱傳遞。
熱傳遞的特點：
①發生條件：物體之間或物體的不同部分之間存在溫度差。
②傳遞方向：內能從高溫處轉移到低溫處。
③終止條件：溫度相同。
④實質：內能轉移。
三、熱量
1、熱量：在熱傳遞過程中，傳遞內能的多少。
內能改變的多少可以用傳遞的熱量的多少來量度。
2、熱量和內容的單位：焦耳（J）。
3、Q表示熱量。
A、物體吸收熱量，溫度升高，內能增加
B、物體放出熱量，溫度降低，內能減少
（2）做功——改變物體內能的一種方式。
在一個配有活塞的厚玻璃筒里放一小團蘸了乙醚的棉花，把活塞迅速壓下去，棉花會燃燒，這種現象說明了什么？
壓縮空氣對氣體做功，氣體內能增加，溫度升高，達到棉花的著火點，將棉花點燃，機械能轉化成了內能。
大口玻璃瓶內有一些水，水的上方有水蒸氣，給瓶內打氣，當瓶塞跳出時，瓶口有霧狀小水珠出現，這種現象說明了什么？
說明了瓶中水蒸氣對瓶塞做功，內能減小，溫度降低，水蒸氣液化成霧狀小水珠。
想想議議
裝著開水的暖水瓶有時會把瓶蓋彈起來，推動瓶蓋的能量來著哪里？
是瓶內水蒸氣的內能對瓶塞做功。水蒸氣的內能轉化成了塞子的機械能。
思考：做功改變內能的實質是什么？
對物體做功——機械能轉化為內能
物體對外做功——內能轉化為機械能
用功可以量度內能的改變。功和內能的單位相同：都是焦耳。
做功和熱傳遞在改變物體內能上是等效的。