师:同学们好!
生:老师好!
师:今天我们来学习第13章第二节的核心内容。请同学们先看屏幕上的三幅图片,自古以来,人们就在不断寻找与热有关的某种能量。
师:先看第一幅图,大家能认出来吗?
生:卖火柴的小女孩!
师:没错,她擦亮火柴,火柴就发出了热。第二幅图是火,人类从利用天然火开始,开启了文明的进程。第三幅图是交警在给司机倒热水。大家注意到这三幅图的共同关键词了吗?
生:热!
师:非常好!那大家思考一下,热是一种能量吗?阿基米德也曾思考过这个问题。我们先回顾一个基础知识点:一个物体能够做功,说明它具有什么?
生:能量!
师:对,能量是物体对外做功的本领,一个物体能够对外做功,就说明这个物体具有能量。从古至今,人类一直在摸索和寻找与热有关的这种能量。
师:再来看我们之前学过的内容,宏观物体由于运动而具有什么能?
生:动能!
师:没错,物体由于运动而具有的能量叫做动能。那势能分为哪两类呢?
生:重力势能和弹性势能!
师:很好,物体由于受到重力和弹力的作用,会具有相应的势能。接下来请陆小娟同学回答,什么是机械能?
生:动能和势能的总和叫做机械能。
师:非常正确,动能与势能的总和就是机械能。
师:我们上节课刚刚学过分子动理论,大家还记得它的基本内容吗?褚荣琪同学,你来回答一下。
生:第一,一切物质都是由分子和原子组成的;第二,分子在永不停息地做无规则运动;第三,分子之间存在相互作用的引力和斥力。
师:说得很完整,请坐。现在我们把分子和屏幕上的足球、两个小孩做个对比,看看有没有相似之处。大家看,足球在运动,分子有没有在运动?
生:有!
师:这是第一个相似点。再看两个小孩在拉弹簧,弹簧发生了弹性形变,因此具有什么能?
生:弹性势能!
师:对。我们再想,分子在永不停息地做无规则运动,那分子有没有动能?
生:有!
师:构成物质的分子在不停地做热运动,所以分子具有动能。另外,分子之间存在相互作用的引力和斥力,这和两个小孩拉弹簧的情况是不是很像?弹簧有弹性势能,那分子之间有没有势能?
生:有!
师:所以分子既有动能,也有势能。我们刚刚说过,动能和势能的总和叫机械能,那分子的动能和分子的势能加起来,叫什么呢?
师:大家看课本上的定义,构成物体的所有分子,其热运动的动能与分子势能的总和,叫做内能。大家一定要记清楚内能的概念,注意定义的描述对象是“构成物体的所有分子”,内能是由微观的分子运动和分子间作用决定的,它是一种能量。
师:既然内能是能量,那它的单位是什么?
生:焦耳!
师:对,简称焦,用字母J表示。所有能量的单位都是焦耳。
师:接下来我们分析内能和机械能的关系。机械能与整个物体的机械运动情况有关,比如物体运动就有动能,物体被举高或发生弹性形变就有势能。那如果一个物体静止在水平面上,没有发生形变,它的机械能是多少?
生:0!
师:但是内能呢?根据分子动理论,分子在永不停息地做无规则运动,所以分子永远有动能;分子之间永远存在引力和斥力,所以分子永远有势能。因此,物体的内能会不会为0?
生:不会!
师:没错。内能与物体内部分子的热运动和分子间的相互作用情况有关,它是不同于机械能的另一种形式的能量。机械能和物体的宏观机械运动有关,而内能和物体内部的微观分子有关。
师:大家思考一个问题,冰山有内能吗?
生:有!
师:为什么一切物体都具有内能?哪位同学能结合分子动理论和内能的概念来解释一下?
生:因为一切物体中的分子都在永不停息地做无规则运动,所以分子有动能;分子之间存在相互作用的引力和斥力,所以分子有势能。动能和势能的总和是内能,因此一切物体都具有内能。
师:说得非常好,请坐。不管是炙热的火山,还是冰冷的冰山,所有物体的分子都在不停地做无规则运动,所以一切物体都具有内能,内能不可能为0,而机械能是可以为0的。
师:接下来我们看影响内能的因素,有质量、体积、温度、状态和物质种类。大家来判断一下,一桶水和一滴水的内能一样吗?
生:不一样!
师:一升水和一毫升水的内能一样吗?
生:不一样!
师:同样一杯水,开水和温水的内能一样吗?
生:不一样!
师:固态的冰和液态的水,内能一样吗?
生:不一样!
师:铁块和木块的内能一样吗?
生:不一样!
师:很好,而且不同种类物质的内能,我们很难直接比较。在这些影响因素中,温度的影响是最大的。我们上节课学过,分子无规则运动的剧烈程度和什么有关?
生:温度!
师:温度越高,分子的无规则运动越剧烈;温度越低,分子运动越缓慢。这是我们关于内能、内能单位和影响因素的第一个知识点。
