师:上课!
生:起立!
师:同学们好!
生:老师好!
师:请坐。昨天中午一场狂风暴雨,有些同学来上学的时候被雨淋了,是吧?坐在教室里什么感觉?
生:冷!
师:为什么?
生:身上的水蒸发吸热。
师:对,水蒸发会吸收身体的热量。这个时候给你一个暖宝,抱在怀里,你有什么感觉?
生:热!
师:原因呢?
生:热传递!
师:没错,你从暖宝那里吸收了热量。刚才大家提到了吸热、热传递,这些都是第13章内能的内容,今天咱们就来复习第13章,重点掌握用比热容进行简单计算的方法。
师:大家先看这两幅图片,它们告诉了我们什么?
生:物质是由分子和原子构成的。
师:非常正确,这是分子动理论的第一部分内容。现在春天来了,打开窗户,外边温度越高,闻到校园里花香就越浓,这是什么现象?
生:扩散!
师:对,扩散现象。温度越高,扩散越明显,这说明分子热运动与什么因素有关?
生:温度!
师:所以我们把这种运动叫做分子热运动。在发生扩散的过程中,气体、液体、固体这三种物质的扩散速度一样吗?
生:不一样!
师:除了温度,还有什么因素决定了分子运动的快慢?
生:物质的种类!
师:气体为什么扩散最快?
生:气体分子间间隔大!
师:固体相对来说扩散慢,为什么?
生:固体分子间间隔小!
师:分子间间隔小,就决定了分子和分子之间存在一种看不见的特殊作用力,是什么?
生:引力和斥力!
师:大家好像有点淡忘,我们来详细说一下。固体分子间间隔特别小,所以分子间的引力和斥力同时存在,而且非常强大,分子被束缚在自己的位置上,运动起来不容易,扩散就比较慢。那气体分子间距离特别大,分子间的引力和斥力就会变得怎么样?
生:特别小!
师:小到几乎可以忽略不计,所以气体分子不受束缚,运动起来比较快,扩散也快。另外,温度降低时分子运动变慢,温度升高时分子运动变快,这也证明了温度对分子热运动的影响。
师:以上这三部分内容,就是分子动理论的核心知识点。大家回忆一下,我们上学期讲过的这三幅图,分别代表了哪些能量?
生:第一幅是动能,第二幅是动能和势能,第三幅是势能!
师:它们产生的原因大家还记得吧?分子在不停地做热运动,那分子有没有动能呢?
生:有!
师:分子之间有引力,就像地球的引力一样,那分子间有没有势能呢?
生:有!
师:分子之间还有相互排斥的斥力,就像弹簧一样,分子间的势能也包含这部分。这种由分子动能和分子势能组成的能量,有别于我们上学期讲的机械能,它叫什么能?
生:内能!
师:对,内能。所谓内能,是构成物体的所有分子,其热运动的动能与分子势能的总和。我们通过熟悉的机械能,类比到新学习的内能,这种研究方法叫做什么?
生:类比法!
师:注意总结物理学的研究方法。我问大家,什么样的物体有内能?什么样的物体没有内能?
生:一切物体都有内能!
师:没错,这些物体都有内能吧?
生:有!
师:我再问,两个一模一样的钢球,甲钢球在室温20摄氏度下,乙钢球刚从热水里取出来,温度达到80摄氏度,它俩的内能一样吗?
生:不一样!
师:谁的内能大?原因是什么?
生:乙钢球,因为它的温度高!
师:这说明内能的大小与什么因素有关系?
生:温度!
师:很好。再看这两种状态的水,杯子里的水和大罐里的水,都在室温下放置,温度都是20摄氏度,它们的内能大小一样吗?
生:不一样!
师:谁的内能更大?
生:罐里的!
师:这说明内能还与什么因素有关?前提是什么条件一样?
生:质量,前提是温度一样!
师:这种研究方法叫什么?
生:控制变量法!
师:对,质量越大,分子数目就越多,内能也就越大。第三种情况,我把这杯里的水结成冰,现在水杯里的水和这块冰的温度都是0摄氏度,质量也一样,它俩的内能是不是一模一样大?
生:不是!
师:可能跟什么有关系?
生:状态!
师:没错,液态的水和固态的冰,分子运动快慢不一样,分子间的距离也不一样,所以内能也不一样。这说明内能还与物质的状态有关系。
师:现在大家桌面上有两个金属块,有可能是方形,也有可能是圆柱体,请大家握在手里一会儿,然后告诉我,它们两个的内能是不是一样大?给同学们时间讨论一下。
师:停!告诉我,它们的内能大小一样吗?
生:一样!
师:有同学说一样,王超然,你来说说为什么?
生:因为它们长得一样,温度也一样,从手里吸收的热量也一样。
师:请坐。同桌有补充吗?
生:没有!
师:其他同学同意吗?
生:不一样!
师:你说不一样,来说说理由。
生:我觉得它们的内能应该不一样,因为它们是不同的物体,种类不同,吸热本领也不一样,从手里吸收的热量其实是不一样的。
师:请坐。我问大家,你刚才握的时候,掂量它们了吗?我给你们挖了个坑。其实它们的密度不一样,一个重一个轻,什么不一样?
生:质量不一样!
师:对,在手里握半天,温度一样,但是质量不一样,所以内能肯定不一样。而且大家提到了,它们的吸热本领也不一样,看起来从手里吸收的热量一样多,其实本质上不一样。王禅说看起来长得一样、温度一样,内能就一样,这种判断方法不正确,我们必须通过实验去进行验证,不能被外表迷惑。
师:这是内能的相关知识,我再问大家,你手里那个金属块,想使它的内能增大,有什么办法?
生:加热!
师:怎么加热?楚文哲,你来说。
生:用酒精灯加热,用金属夹子夹着,防止烫手。
师:可以,还有吗?
生:放在热水里!
师:行,请坐。还有吗?
生:放在手心里捂一会!
师:好,请坐。胡万强,你有什么办法?
生:做功,拿锤子砸!
师:砸一砸可不可以?
生:可以!
师:同桌,还有什么办法?
生:两个金属块相互摩擦!
师:可不可以?
生:可以!
师:请坐。还有吗?
生:让太阳光照射!
师:晒一晒,行吧?请坐。把刚才大家说的改变金属块内能的办法总结归纳一下,有几种办法?
生:两种!
师:分别是什么?
生:热传递和做功!
师:这是改变内能的两种方式。大家仔细看,这是通过哪种方式做功增加物质的内能?
生:压缩空气做功!
师:想起来了是吗?在这个过程中,硝化棉最后燃烧,证明内能增加,温度达到了它的什么?
生:着火点!
师:再看下一种方式,是通过哪种方式做功的?
生:摩擦!
师:摩擦现象很明显吧?利用摩擦的方式也可以增加物体的内能。因此我们总结一下,做功可以改变物体内能,尤其是利用摩擦和压缩的方式对物体做功,物体的内能就会增加。打一打可不可以?
生:可以!
师:那如果物体利用自己的内能对外做功,自身的内能会怎么样呢?大家还记得这个实验吗?这个实验有两个重要的现象,还说明了一种重要机器的工作原理,那机器就在这摆着。我想问,它的能量转化是将什么能转化成什么能?给大家一分钟的回忆和讨论时间。
师:时间到。第一个问题,实验的两个现象,举手示意我。同安,请你说。
生:第一个现象是塞子被弹出,第二个现象是瓶内出现白雾。
师:好,同桌,你们是室友,你来解释这两个现象形成的原因。
生:水蒸气对瓶塞做功,瓶塞被弹出去;水蒸气对外做功,内能减小,温度降低,液化形成白雾。
师:其他同学同意吗?
生:同意!
师:请坐。在这个过程当中涉及到的能量转化,大家一起说。
生:内能转化为机械能!
师:这是谁的工作原理啊?
生:内燃机!
师:对,汽油机、柴油机,汽车、飞机、火箭都是靠这个工作原理。这是利用做功来改变物体的内能,它的本质就是内能和机械能的转化。
师:刚才大家提到了另一种改变内能的方式,叫热传递。关于热传递,大家必须熟练掌握以下内容:热传递发生的条件是什么?
生:两者之间存在温差!
师:传递的方向呢?每次都是谁传给谁?
生:高温物体传给低温物体,或者从一个物体的高温部分传递给低温部分!
师:传递的过程当中,到底是什么被传递过去了?
