二、物体的内能教学设计第二课时

物体的内能

教学设计

抚宁一中 蒋兰香

一、

教材分析

物体的内能是选修1-2第一章分子动理论

内能第2节的内容，是本章的重点内容，也是学习物理热学的基础，本节内容为接下来学习热学其它内容做了很好的铺垫。

二、学情分析

学生已经掌握了机械能的概念和规律,对比机械能的学生对内能的概念更易理解和掌握。而且学生在前一节分子及其热运动中已经学习了热运动的概念并且知道分子热运动的剧烈程度与温度有关。这也为本节物体的内能的学习奠定了基础。

三、教学目标

．知识与技能：

（1）知道分子的动能、平均动能，知道物体的温度是分子平均动能大小的标志。

（2）知道分子的势能跟物体的体积有关，知道分子势能随分子间距离变化而变化的规律。

（3）知道什么是物体的内能，物体的内能与哪个宏观量有关，能区别物体的内能和机械能。

．过程与方法：

（1）在分子平均动能与温度关系的讲授中，渗透统计的方法。

（2）通过对分子动能、分子平均动能、分子势能、物体内能等物理概念及分子动理论等物理规律的学习，培养学生对物理概念和规律的理解能力。

3．情感态度与价值观：

（1）通过课堂小实验养成科学探究的精神及实事求是的科学态度。

（2）通过内能知识的学习，初步认识科学技术对人类生活的影响。

四、教学重点、难点分析

．教学重点：内能的概念以及影响物体内能大小的因素。

．教学难点：内能概念的建立；分子势能随分子间距离变化的势能曲线。

五、教具

多媒体课件、烧杯、冷水、温水、热水、胶头滴管、红墨水、橡皮、弹簧等。

六、主要教学过程

（一）引入新课

我们知道做机械运动的物体具有机械能，那么热现象发生过程中，也有相应的能量变化。另外，我们又知道热现象是大量分子做无规律热运动产生的。那么热运动的能量与大量的分子的无规律运动有什么关系呢？这是我们今天学习的问题。

（二）教学过程的设计

．分子的动能、温度

演示实验：取三只烧杯，分别加入等量的冷水、温水、热水，然后同时向三只烧杯中滴加3滴红墨水。

提问：红墨水在冷水、温水、热水中的扩散速度有何不同？这个现象说明了什么？

（热水中扩散最快，冷水中扩散最慢；分子的无规则运动与温度有关，温度越高，运动越激烈）

热运动：物体内部大量粒子的无规则运动跟温度直接相关，我们把这种运动叫热运动

学生思考：(1)分子的热运动永不停息、毫无规则，各个分子运动的动能是否相同？（速率不同，动能也不同）

(2)研究单个分子的动能有无意义？（由于热现象是大量分子无规则运动的结果，所以研究个别分子运动的动能是没有意义的）

教师总结：研究个别分子运动的动能是没有意义的，因此，在热现象中，我们所关心的不是每个分子的动能，而是物体里所有分子的动能的平均值，这个平均值叫做分子热运动的平均动能。

学生思考：分子热运动的平均动能的影响因素是什么？（温度）

教师分析：

前面学习布朗运动和扩散现象时，我们就知道布朗运动和扩散现象都与温度有关系，温度越高，布朗运动越激烈，扩散也加快。

用上述分子热运动的平均动能来说明，就是温度升高，分子热运动的平均动能增大。如果温度降低，说明分子热运动的平均动能减小。

因此，从分子动理论观点来看，温度是物体分子热运动的平均动能的标志。

注意:(1)其他宏观物理量如时间、质量、物质种类都不是分子热运动平均动能的标志。但是，温度不是直接等于分子的平均动能。

(2)温度只与物体内大量分子热运动的统计意义上的平均动能相对应，对于个别分子或几十个、几百个分子热运动的动能大小与温度是没有关系的。

我们知道，温度这个物理量在宏观上的意义是表示物体冷热程度，而它又是大量分子热运动平均动能大小的标志，这是温度的微观含义。

．分子间的相互作用

学生分组实验：（1）慢慢用力弯曲橡皮，观察橡皮受力后的状态变化，分析橡皮发生形变时为什么有弹力产生

（2）用手压缩小弹簧，观察弹簧形变的情况，分析压缩弹簧时为什么也有弹力产生

分析：弹力是宏观领域中的力，实际上是物体在形变时内部的相邻两边大量分子相互作用力的总和。

小结：分子间既有引力也有斥力，引力和斥力是同时存在的，实际表现出来的是分子的引力和斥力的合力，称为分子力。

分子间同时存在着引力和斥力，他们的大小跟分子间的距离有关。

学生自主学习课本内容后总结：

分子间距离约为10-10m数量级时，分子的作用力的合力为零，此距离为r0，它所处的位置叫平衡位置。

分子距离小于r0时，分子间的作用力表现为斥力。

F 斥力

O r0

r 引力

分子间距离大于r0时，分子间的相互作用表现为引力。

3.分子势能

分子间存在着相互作用力，因此分子间具有由它们的相对位置决定的势能，这就是分子势能。

提问：类比重力势能分析

（1）分子势能的大小与什么有关？

（2）在宏观上什么物理量能反映分子势能的大小变化情况呢？

教师总结： 微观：分子势能与分子间距离有关。

宏观：分子势能与物体体积有关。

气体分子间距离太大，分子势能忽略不计。

4．物体的内能

（1）内能：物体中所有分子热运动的动能和分子势能的总和，叫做物体的内能。

一切物体都是由不停地做无规则热运动并且相互作用着的分子组成，因此任何物体都是有内能的。

提问学生：宏观量中哪些物理量是分子热运动的平均动能和分子势能的标志？

根据学生的回答，引导到一个确定的物体，分子总数是固定的，那么这物体的内能大小是由宏观量——温度和体积决定的。如果不是确定的物体，那么物体的内能大小是由质量、温度、体积和物态来决定。

（2）分子动理论：物体是由大量分子组成的，分子永不停息地做无规则热运动，分子之间存在着相互作用力。分子的热运动和分子之间的相互作用决定了物质的热学性质。这就是分子动理论的基本内容

（三）课上练习：

．判断下面各结论是否正确？

（1）温度高的物体，内能不一定大。

（2）同样质量的水在100℃时的内能比60℃时的内能大。

（3）内能大的物体，温度一定高。

（4）内能相同的物体，温度一定相同。

答案：（1）、（2）是对的。

．在标准大气压下，100℃的水吸收热量变成同温度的水蒸气的过程，下面的说法是否正确？

（1）分子热运动的平均动能不变，因而物体的内能不变。

（2）分子的平均动能增加，因而物体的内能增加。

答案：以上结论都不对。

（四）课堂小结

（1）这节课上新建立了三个物理概念：分子热运动的平均动能、分子势能、内能，要知道这三个概念的确切含义。

（2）要掌握分子热运动的平均动能与温度的关系、分子间的相互作用力与分子间距离的关系及分子动理论的基本内容。

（五）板书设计

物体的内能

1．分子的动能

温度：温度是物体分子热运动的平均动能的标志。

2．分子间的相互作用：分子间既存在引力也存在斥力

3．分子势能：分子势能与物体体积有关。

4．物体的内能：物体中所有分子热运动的动能和分子势能的总和

七、教学反思

1．物体的内能是比较抽象的物理概念，微观世界的知识，不像机械能那样直观。内能是指物体内部的能量，是和物体内部的分子有关的能量。物体的内能是所有分子无规则运动具有动能和分子势能的总和。学生在学习和理解过程中存在一定的难度。

2．在讲解温度是物体分子热运动的平均动能的标志时，本节采用演示实验，让学生亲自观察体会得出结论；分子间的相互作用的理解是借助学生分组小实验让学生先感觉到宏观上的弹力，再进一步分析微观上的分子力。

3．本节采用类比重力势能的方式，帮助学生对分子势能的理解。