第十二章　内能与热机《温度与内能》

           第十二章　内能与热机

       第一节　温度与内能

                                           重庆岩口复兴学校   程鹏

 

【教学目标】

　　1.知识与技能
　　了解温度计的结构和测量原理

    学会正的确的使用温度计,学会摄氏度的读法和写法

了解内能的概念，能简单描述温度和内能的关系。
　　知道热传递过程中，物体吸收（放出）热量，温度升高（降低），内能改变。
　　了解热量的概念，热量的单位是焦耳。
　　知道做功可以使物体内能增加和减少的一些事例。
　　2. 过程与方法：

通过探究找到改变物体内能的多种方法。
　　通过演示实验说明做功可以使物体内能增加和减少。
　　通过学生查找资料，了解地球的“温室效应”。
　　3. 情感态度与价值观：

通过探究，使学生体验探究的过程，激发学生主动学习的兴趣。
　　通过演示实验培养学生的观察能力，并使学生通过实验理解做功与内能变化的关系。
　　鼓励学生自己查找资料，培养学生自学的能力。

【教学重点】

内能、热量概念的建立，改变物体内能的途径。

液体温度计的原理和摄氏温度的规定。

【教学难点】

做功和热传递在改变物体内能上是等效的

【教学准备】

演示实验：空气压缩器、温度计，三只烧杯分别倒入冷水、温水和热水。

【教学方法】

启发式教学法, 讲授法,实验演示法, 阅读法,科学探究法

【教学过程】

(第一课时)             温度

教学程序	教学过程		设计意图
	教师	学生
1.导入	演示实验：学生上台来体验并进行描述，引出温度含义。	学生描述测体温	激发学习兴趣，活跃课堂气氛，过渡到新课。
提问：	温度是表示什么的量？（得出温度定义） 凭感觉来判断温度的高低是不大可靠。在同一室温下，用手去摸大理石，感觉有点凉；去摸毛衣和棉被，会感觉暖和。所以不能凭人的感觉去判断温度，那如何才能准确的测量温度？	物体的冷热程度称为温度。   观看同学做实验。       仪器：温度计	有效体现了学生的主体参与性，让学生在亲身经历实践中体验。
2.温度计的构造和特点	让学生结合温度计和课本上图1—34说出温度计的构造，教师强调观察的顺序（由内到外，由上到下？） 温度计上刻度的单位？ 温度的常用单位：摄氏度℃ 正确的读法？30℃、—60℃ 0℃、100℃、—100℃，学会比较—30℃和—40℃、—60℃和25℃、45℃和90℃的大小。 温度的国际单位：开尔文符号K 温度计：水银、酒精温度计等但每一温度计的原理都是一样的。	生观察，回答：内有很细的玻璃管、玻璃泡（它们内的液体相连），外面有刻度。   ℃   学生练习温度的读法 错误的读法：摄氏30度、负60度	养成良好的观察习惯。
3.温度计的原理	让学生用手捏住温度计使它升温，放手使之降温，引导同学们思考温度计的原理。 温度计中水银柱升高跟温度的变化有什么关系？为什么有这样的关系？ 老师评点和鼓励。	学生探讨温度计的原理，提出猜想：是液体的热胀冷缩性质。	自主发现问题，体验成功的快乐。
4.温度计的 刻度由来	设计方案：如何自己制备温度计。（让学生完成） 冰水混合物的温度是0℃，水沸腾时的温度是100℃，那50℃如何刻度呢？1℃如何刻度呢？引导学生找到刻度的方法。	学生思考，讨论，汇报，形成正确的观点。 在0℃与100℃之间分成100等份，每一份是1℃，50℃在0℃和100℃的中间。
5.温度计的使用	阅读课文，了解温度计的使用方法。 教师和学生边做实验边讲解。 1、  能否拿这个温度计去测火焰的温度？能否拿这个温度计去北极测？说明不能测量超过温度计的量程。 2、  温度计的玻璃泡要与被测物体充分接触。 3、  读数时不能拿出温度计 4、  视线要于温度计内液面相平（时间问题）	阅读课文   边观看，边操作，测水的温度 。	使学生通过体验，认识到学习知识的好处，同时培养了学生的动手操作能力，养成良好的实验习惯。
	液体温度计的测量范围十分有限，介绍其他温度计	电子温度计、金属温度计、色带温度计、卫星的遥感能测出海水0.1℃的变化，光谱分析的方法研究恒星的温度。
	总结
6.作业	回家测量沸水的温度           课后题
7.教学反思	学生对温度的理解比较容易，因此重点应该放在温度计的表度上，可以设计情节，让学生自己来完成一支温度计的表度和制作。这样可以充分调动学生的积极性，同时在过程中体验和学习温度的有关知识。在温度计的使用中可以采用错误的例子来教学，加深学生的印象。但是由于条件有限，如果将这节课带到实验室中进行教学，或许可以取得更好的效果。

【板书设计】

一．温度
1、  物体的冷热程度叫温度。

二．温度计

1、  常见的温度计：实验室用温度计；寒暑表；体温计。

3、  原理：利用液体的热胀冷缩性质。

 4、 使用

三．摄氏温度

1．1摄氏度规定：

2．读法：25℃读：25摄氏度；-25℃读：负25摄氏度或零下25摄氏度。

四．热力学温度（T=t+273k）

五．体温计

1．特殊结构：弯曲细玻璃管（内装水银）

2．量程：35℃至42℃，分度值是0.1℃

 

 (第二课时)          内能

【教学过程】

引入：内能是一个比较抽象的概念，通过装着开水的暖瓶有时会把瓶盖弹起来这一生活中常见现象，引导学生思考推动瓶盖的能量是什么。暖瓶没有运动，所以不是机械能，暖瓶也没有接电源，也不是电能。那么，这一能量来自哪里呢？

一、内能（热能）

视频：红墨水扩散（学生回顾以前所学的相关知识）

　　　――说明温度越高，粒子的无规则运动（热运动）越剧烈

教师又可以通过展示的运动的足球具有动能,让同学联想运动的分子是否也具有动能。同样通过弹簧形变时具有势能，让学生联想相互吸引或推斥的分子是否也具有势能。在初步给出分子的动能和势能的基础上，定义物体内部所有分子做无规则运动的动能和势能的总和，叫做物体的内能。
　　教学中还要提醒学生注意内能和机械能的区别。内能是大量分子做无规则运动的能的总和，这种无规则运动是分子在物体内部自身不停的运动,而不是随着物体整体一起所做的运动。而机械能与整个物体的机械运动有关。例如，抛到空中的球，离开地面，具有重力势能；它在空中飞行，具有动能；球内部的分子做无规则热运动，而且分子之间有相互作用，因此球还具有内能。
　由此我们得出了内能的特点:

＊    一切物体都有内能，内能的大小与温度有关。温度越高，内能越大，任何温下的物体都有内能。

动手动脑学物理:一大桶水和一小桶水,谁的内能大?

想想议议:要改变物体的内能可以通过改变物体的温度来实现，因为对同一个物体温度越高内能越大，温度越低内能越小。要鼓励学生根据生活经验和小学自然所学的改变物体温度的方法来想办法。比如，通过热传递改变物体的温度，通过“摩擦生热”改变物体的温度，从而实现改变物体的内能。

探究

1、热传递可改变物体的内能

    【演示】点燃酒精灯，将铁丝的一端放在酒精灯的火焰上灼烧，让一名同学手握铁丝的另一端，一会就觉得发烫．

    此实验说明：热量从铁丝的一端传递到另一端，这一端的温度升高了，内能增加了

物体的内能改变了.

请同学举出那些生活例子利用的是热传递来改变内能

放在太阳下晒；放在热水中烫。

结论:热传递可以改变物体的内能

　　　热传递过程中传递的能量的多少叫热量，用Q表示，单位也是焦耳。    热传递使物体的内能发生改变的时候，内能的改变是用热量来量度的．物体吸收了多少热量，物体的内能就增加多少；物体放出了多少热量，物体的内能就减少多少．

通过前面的探究，对物体内能的改变，学生有了一定的感性认识。热传递改变物体的内能，学生比较容易理解，热传递的实质就是内能从高温物体转移到低温物体。要使学生了解热量的概念，通过热传递的方式来改变内能，内能改变的多少不能用功来量度，而要用热量来量度，并介绍热量的国际单位也是焦耳。

 

2、 做功可以改变内能

引入：生活体会――冬天时手很冷，经常通过搓手以取暖；用锯条锯木板时，用手摸一下锯条，会觉得很烫；野外生存中取火的一种方法是钻木取火，等等。

【演示】压缩气体做功

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．

 结论：对物体做功，可以使物体的内能增加

【

演示实验】气体对外做功实验

　(1)例子：开啤酒瓶，观察瓶口发生的现象。

　(2)如图所示，加热试管中的液体，沸腾时，可以看到塞子被冲出。

解释：瓶内的气体推动瓶塞做功时，内能减少，温度降低,使水蒸气凝成小水滴。

结论：物体对外做功，本身的内能就会减少。

小结：从能的转化看，通过做功改变物体的内能，实质上是其他形式的能与物体内能相互转化的过程。功可以用来度量内能改变的多少。

联系与应用：

⑴为什么气温随高度的增大而降低？

　　――地面附近密度较小的空气吸收太阳辐射膨胀而上升，推挤周围空气对外做功，内能减小，温度降低；当上层气团因放出热量温度降低而下沉时，气团收缩，外界空气挤压气团，对气团做功，使气团的内能增大，温度升高。

⑵为什么用气筒给自行车打完气后，摸一下气筒外的外壁，会变热？

　当我们给充足气的轮胎放气时，能看到在气门芯附近有一些小水珠，能解释这种现象产生的原因吗？

小结：改变物体的内能有两种方法：做功和热传递。两种方法对改变物体的内能是等效的，但本质上有所区别。

讨论：有一个装有铁屑的烧瓶，可以用什么方法使铁屑的内能增加？

【例1】关于物体的内能，下列说法正确的是（    ）

    A．相同质量的两种物体，升高相同的温度，内能增量一定相同

    B．一定量0℃的水结成0℃的冰，内能一定减少

    C．一定量气体体积增大，但既不吸热也不放热，内能一定减少

D．一定量气体吸收热量而保持体积不变，内能一定减少

【解析】内能是物体内所有分子的动能和相互作用的势能之和．相同质量的两种物体，分子数不同，初始温度及分子间相互作用都不尽相同，升高相同的温度时，内能增量不一定相同，选项A不正确．

    0℃的水结成0℃的冰，既放出热量，又增大体积对外做功，因此，其内能一定减少，选项B正确．

    一定量气体经历绝热膨胀过程，对外做功，气体的内能一定减少，选项C正确。

    一定量气体吸收热量而体积不变，气体不对外做功，内能一定增加而不可能减少，选项D错误．

综上所述，本题正确答案为B、C．

【例2】金属制成的气缸中装有柴油与空气的混合物，有可能使气缸中柴油达到燃点的过程是（    ）

　　A．迅速向里推活塞

　　B．迅速向外拉活塞

　　C．缓慢向里推活塞

　　D．缓慢向外技活塞

【解析】物体内能的改变有两种方式，做功和热传递，而且两者是等效的．迅速向里推活塞，外界对气体做功，而且没来得及进行充分热交换，内能增加温度升高，如果达到燃点即点燃，故A正确．迅速向外拉活塞气体对外做功，内能减小，温度降低，故B错．缓慢向里推活塞，外界对气体做功，但由于缓慢推，可充分进行热交换无法确定温度情况，故C错．同理D错．正确答案是A．

【例3】指出下列事例中改变物体内能的方式

1.    冷天用热水取热,人体感到热和

2.    比中,从竿的顶端滑到底端时手感到发热

3.    密封的空气被压缩时温度变高

4.    火炉上烤饼子,饼子变热

5.    用挫刀挫铁块,铁块变热

6.    把火烧热的工件放到冷水中,工件会变凉下来

【板书设计】

一．内能

1.    内能定义:分子由于运动而具有的动能和势能之和

2.    物体内能的大小与物体的温度有关

3.    任何温度下的物体都具有内能

二.改变内能的方式

1. 做功

2. 热传递:

三.热量

1. 定义:物体通过热递的方式所改变的内能

2. 单位:焦耳  符号: J

3. 热量、温度、内能的区别