2022年高中物理選修（3-3）《熱和內(nèi)能》word教案

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1、 2022年高中物理選修（3-3）《熱和內(nèi)能》word教案 目標(biāo)導(dǎo)航 1．知道熱傳遞的三種方式。 2．理解熱傳遞是改變系統(tǒng)內(nèi)能的一種方式。 3．知道傳遞的熱量與內(nèi)能變化的關(guān)系。 4．知道熱傳遞與做功對(duì)改變系統(tǒng)的內(nèi)能是等效的。 誘思導(dǎo)學(xué) 1．熱傳遞 ①熱量從高溫物體傳遞到低溫物體，或從物體的高溫部分傳遞到低溫部分，叫做熱傳遞。 ②熱傳遞的三種方式：熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流和熱輻射。 2．熱傳遞的實(shí)質(zhì)： 熱傳遞實(shí)質(zhì)上傳遞的是能量，結(jié)果是改變了系統(tǒng)的內(nèi)能。傳遞能量的多少用熱量來(lái)量度。 3．傳遞的熱量與內(nèi)能改變的關(guān)系 ①在單純熱傳遞中，系統(tǒng)從外界吸收多少熱量，系統(tǒng)的內(nèi)能就增加多少。即

2、ΔU= Q吸 ②在單純熱傳遞中，系統(tǒng)向外界放出多少熱量，系統(tǒng)的內(nèi)能就減少多少。即Q放= -ΔU 4．熱傳遞具有方向性，熱量從高溫物體傳遞到低溫物體，或從物體的高溫部分傳遞到低溫部分，不會(huì)自發(fā)的從低溫物體傳遞到高溫物體或從物體的低溫部分傳遞到高溫部分。 5．改變系統(tǒng)內(nèi)能的兩種方式：做功和熱傳遞。 做功和熱傳遞都能改變系統(tǒng)的內(nèi)能，這兩種方式是等效的，都能引起系統(tǒng)內(nèi)能的改變，但是它們還是有重要區(qū)別的。 做功是系統(tǒng)內(nèi)能與其它形式的能之間發(fā)生轉(zhuǎn)化，而熱傳遞只是不同物體（或物體不同部分）之間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移。 典例探究 例1 如果鐵絲的溫度升高了，則（ ） A.鐵絲一定吸收了熱量

3、 B.鐵絲一定放出了熱量 C.外界可能對(duì)鐵絲做功 D.外界一定對(duì)鐵絲做功 解析：做功和熱傳遞對(duì)改變物體的內(nèi)能是等效的，溫度升高可能是做功，也可能是熱傳遞。故C正確。 答案：C 友情提示：鐵絲的溫度升高從結(jié)果我們無(wú)法判斷是哪種方式改變了內(nèi)能，因?yàn)樽龉蜔醾鬟f對(duì)改變物體的內(nèi)能是等效的。 例2 下列關(guān)于熱量的說(shuō)法，正確的是 （ ） A.溫度高的物體含有的熱量多 B.內(nèi)能多的物體含有的熱量多 C.熱量、功和內(nèi)能的單位相同 D.熱量和功都是過(guò)程量，而內(nèi)能是一個(gè)狀態(tài)量 解析：熱量和功都是過(guò)程量，而內(nèi)能是一個(gè)狀態(tài)量，所以不能說(shuō)溫

4、度高的物體含有的熱量多，內(nèi)能多的物體含有的熱量多；熱量、功和內(nèi)能的單位相同都是焦耳。選C、D 答案：C、D 友情提示：注意區(qū)分狀態(tài)量與過(guò)程量的不同特點(diǎn) 　例3 有一個(gè)10m高的瀑布，水流在瀑布頂端時(shí)速度為2m/s，在瀑布底與巖石的撞擊過(guò)程中，有10%的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能，請(qǐng)問(wèn)水的溫度上升了多少攝氏度？已知水的比熱容為4.2×103 J/(kg·℃) ，g取10m/s2 . 解：根據(jù)機(jī)械能守恒定律知，當(dāng)水流到達(dá)瀑布底時(shí)的動(dòng)能 　　水吸收熱量 與溫度變化 滿足關(guān)系 　　 　　由題意知，有10%的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能，所以 　　 代入數(shù)據(jù)得： ℃ 友情提示：搞清能量轉(zhuǎn)化的物

5、理情景及轉(zhuǎn)化過(guò)程中的數(shù)量關(guān)系，從而由能量守恒定律來(lái)列方程求解。 課后問(wèn)題與練習(xí)點(diǎn)擊 1．解：（1）內(nèi)能增加（2）內(nèi)能減少 2．解：設(shè)增加的內(nèi)能為ΔE 　　　由能量守恒定律有：ΔE＝ΔEk=mv2-0 ① ΔE＝c m Δt ② ①②聯(lián)立并代入數(shù)值得：Δt=123℃ 基礎(chǔ)訓(xùn)練 1．下面關(guān)于機(jī)械能和內(nèi)能的說(shuō)法正確的是 ( ) A.機(jī)械能大的物體，內(nèi)能一定也大 B.物體做加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度越大，物體內(nèi)部分子平均動(dòng)能一定增大 C.物體降溫時(shí)，其機(jī)械能一定減少 D.摩擦生熱是機(jī)

6、械能向內(nèi)能的轉(zhuǎn)化 2．下列現(xiàn)象中，哪些是通過(guò)熱傳遞的方式改變物體內(nèi)能的 （ ） A.打開(kāi)電燈開(kāi)關(guān)，燈絲的溫度升高，內(nèi)能增加 B.夏天喝冰鎮(zhèn)汽水來(lái)解暑 C.冬天搓搓手，會(huì)感覺(jué)到手變得暖和起來(lái) D.太陽(yáng)能熱水器在陽(yáng)光照射下，水的溫度逐漸升高 3．做功和熱傳遞是等效的，這里指的是 （ ） A.它們能使物體改變相同的溫度 B.它們能使物體增加相同的熱量 C.它們能使物體改變相同的內(nèi)能 D.它們本質(zhì)上是相同的 4．關(guān)于物體的內(nèi)能，以下說(shuō)法正確的是 （ ） A.物體的內(nèi)能是由物體的狀態(tài)（溫度和體積）決定的 B.物體的內(nèi)能就是物體里所有分子的動(dòng)能的總和 C.

7、物體內(nèi)能的大小可以用物體吸熱和放熱的多少來(lái)量度 D.做功和熱傳遞，對(duì)改變物體的內(nèi)能是等效的 5．對(duì)于熱量、功、內(nèi)能三個(gè)量，下列說(shuō)法中正確的是 （ ） A.熱量、功、內(nèi)能三個(gè)量的物理意義是等同的 B.熱量和功二者可作為物體內(nèi)能的量度 C.熱量、功和內(nèi)能的國(guó)際單位都相同 D.熱量和功是由過(guò)程決定的，而內(nèi)能是由物體的狀態(tài)決定的 多維鏈接 1．熱傳遞的三種形式： ①熱傳導(dǎo)：不借助于物質(zhì)的宏觀移動(dòng)，而靠分子、原子等粒子的熱運(yùn)動(dòng)，使能量由高溫物體（或物體的高溫部分）向低溫物體（或物體的低溫部分）傳遞的過(guò)程，這種過(guò)程在氣體、液體和固體中都能發(fā)生。 ②熱對(duì)流：流體依靠宏觀流動(dòng)而實(shí)現(xiàn)

8、熱傳遞的過(guò)程，在對(duì)流過(guò)程中伴隨著大量分子的定向運(yùn)動(dòng)。熱對(duì)流又分自然對(duì)流和強(qiáng)迫對(duì)流。自然對(duì)流——當(dāng)流體內(nèi)部存在溫度梯度，進(jìn)而出現(xiàn)密度梯度時(shí)，高溫處流體的密度—般小于低溫處（水在0～4oC 時(shí)的反常膨脹現(xiàn)象除外），這時(shí)如果流體的密度由小到大對(duì)應(yīng)空間位置的由低到高，在重力作用下，流體便開(kāi)始作宏觀的定向流動(dòng)，密度小處溫度較高的流體向上運(yùn)動(dòng)，而溫度低處密度較大的流體填充過(guò)來(lái)，行成了流體的對(duì)流，從而使能量從高溫處向低溫處傳遞。強(qiáng)迫對(duì)流——靠外來(lái)的作用使流體在高溫處與低溫處之間作循環(huán)流動(dòng)而傳遞熱量的過(guò)程，例如制冷系統(tǒng)內(nèi)工作物質(zhì)的循環(huán)流動(dòng)就是靠壓縮機(jī)的工作強(qiáng)迫實(shí)現(xiàn)的。 ③熱輻射：不依賴于物質(zhì)的接觸而由熱源自

9、身的溫度作用借助電磁波傳遞能量的方式。溫度的高低決定著輻射的強(qiáng)弱。溫度較低時(shí)，主要以不可見(jiàn)的紅外線進(jìn)行輻射，溫度較高時(shí)，熱輻射最強(qiáng)的成分在可見(jiàn)光區(qū)。如太陽(yáng)就是通過(guò)熱輻射的形式將熱經(jīng)宇宙空間傳給地球的。 2．正確理解物體的內(nèi)能 物體內(nèi)所有分子做無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和叫物體的內(nèi)能。 ①?gòu)奈⒂^角度看，由于分子的平均動(dòng)能與分子熱運(yùn)動(dòng)的激烈程度有關(guān)，分子勢(shì)能與分子距離有關(guān)，所以物體的內(nèi)能與分子熱運(yùn)動(dòng)的激烈程度和距離有關(guān)；需要注意的是：物體的內(nèi)能不是指單個(gè)分子的動(dòng)能和勢(shì)能之和，因此物體的內(nèi)能還與物體內(nèi)的分子數(shù)有關(guān)，分子數(shù)目越多，物體的內(nèi)能越大。 ②從宏觀角度看，由于分子的平均動(dòng)能與溫度

10、有關(guān)，分子勢(shì)能與物體的體積有關(guān)，所以物體的內(nèi)能與物體的溫度和體積有關(guān)，另外，物體內(nèi)的分子數(shù)取決于物質(zhì)的摩爾數(shù)，所以物體的內(nèi)能還跟摩爾數(shù)有關(guān)。 ③內(nèi)能與機(jī)械能的區(qū)別：內(nèi)能與機(jī)械能是兩種不同形式的能量。內(nèi)能是由物體內(nèi)大量分子的熱運(yùn)動(dòng)和分子間的相對(duì)位置決定的能量，這與物體的溫度、體積等因素有關(guān)，而機(jī)械能是由物體做機(jī)械運(yùn)動(dòng)和物體的形變決定的能量，它是對(duì)宏觀物體整體來(lái)說(shuō)的，物體具有內(nèi)能的同時(shí)又可以具有機(jī)械能。一個(gè)靜止在地面上的物體，如果以地面為零勢(shì)能面，那么物體的機(jī)械能為零，但是這個(gè)物體內(nèi)的分子卻始終處在永不停息的熱運(yùn)動(dòng)中，所以它的內(nèi)能絕不為零，內(nèi)能和機(jī)械能在一定的條件下可以相互轉(zhuǎn)化。 3．熱量、功和內(nèi)能之間的關(guān)系 內(nèi)能是由系統(tǒng)的狀態(tài)決定的。狀態(tài)確定了，系統(tǒng)的內(nèi)能也隨之確定，要使內(nèi)能改變，可以通過(guò)做功和熱傳遞兩種物理過(guò)程來(lái)完成，功和熱量都是過(guò)程量，兩者對(duì)改變系統(tǒng)的內(nèi)能是等效的，但做功是其它形式的能量轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，功的多少是內(nèi)能轉(zhuǎn)化的量度，熱傳遞是內(nèi)能的轉(zhuǎn)移；熱量是內(nèi)能轉(zhuǎn)移的量度；有過(guò)程(做功或熱傳遞)，才有變化(內(nèi)能改變)，離開(kāi)過(guò)程，功和熱量將毫無(wú)意義。就某一狀態(tài)而言，只有“內(nèi)能”，根本不存在“功”和“熱量”。因此不能說(shuō)物體中含有“多少熱量”或“多少功”。