物理教案之《物體的內能》

教學目標

(1)知道什麼是物體的內能

(2)知道物體內能的組成

(3)知道分子動能和分子勢能與哪些因素有關

教材分析

分析一：教材先由所學知識推出分子動能的存在，並說明分子動能與溫度的關係，再又分子力說明分子勢能的存在，最後總結出內能的概念

分析二：分子勢能在微觀上與分子間距離有關(宏觀上表現爲體積)，當分子間距離大於平衡距離時，分子力表現爲引力，此時增大分子間距離，分子力作負功，分子勢能增加;當分子間距離小於平衡距離時，分子力爲斥力，此時減小距離，分子力還是做負功，分子勢能增加;由此可見分子間距離等於平衡距離時分子勢能最小，但不一定爲零，因爲分子勢能是相對的。分子勢能與分子間距離的關係如上圖所示。分子勢能可與彈性勢能對比學習，分子相距平衡距離時相當於彈簧的平衡位置，但對比學習時，也要注意兩者的區別。

分析三：比較兩物體內能大小，需要考慮到分子平均動能、分子勢能和分子總個數。分子平均動能與溫度有關，溫度越高，分子平均動能越大，溫度越低，分子平均動能越小。分子勢能與分子間距離(宏觀上表現爲體積)有關，分子間距離改變(宏觀上表現爲體積改變)，分子勢能改變，但分子勢能與分子間距離(體積)的關係比較複雜：分子間距離增大，分子勢能可能增大，也可能減小，即體積增大，分子勢能可能增大，也可能減小。因此我們不能單從體積的改變上判斷分子勢能如何改變，而是往往要視具體情況而定。

分析四：機械能與內能有着本質的區別，對於同一物體，機械能是由其宏觀運動速度和相對高度決定的，而內能是由物體內部分子無規則運動和聚集狀態決定。例如放在桌面上靜止的木塊溫度升高，其機械能不變，而內能發生了改變。

教法建議

建議一：在分析物體內能時要充分利用前三節所學分子動理論的基本觀點，由舊有知識推匯出新知識。

建議二：在講分子勢能時，最好能與彈簧的彈性勢能進行類比學習。

建議三：在區分機械能與內能時，最好能舉例說明。

教學重點：內能的組成，分子動能和分子勢能分別與哪些因素有關。

教學難點：分子勢能

一、分子動能

溫度是分子平均動能的標誌，溫度越高，分子運動越劇烈，分子平均動能越大。分子平均速度和平均動能是一個宏觀統計概念，溫度越高，分子平均動能越大，但並不是所有分子動能都增大，個別分子動能還有可能減小。

二、分子勢能

由分子間作用力決定的一種能量，與分子間距離有關，宏觀上表現出與物體體積有關。

當分子間距離大於平衡距離時，分子力表現爲引力，此時增大分子間距離，分子力作負功，分子勢能增加;當分子間距離小於平衡距離時，分子力爲斥力，此時減小距離，分子力還是做負功，分子勢能增加;由此可見分子間距離等於平衡距離時分子勢能最小，但不一定爲零，因爲分子勢能是相對的。分子勢能與分子間距離的關係如圖所示。

三、物體的內能

物體內所有分子的動能和分子勢能的總和叫內能。

例1：相同質量的0℃水與0℃的冰相比較

A、它們的分子平均動能相等

B、水的分子勢能比冰的分子勢能大

C、水的分子勢能比冰的分子勢能小

D、水的內能比冰的內能多

答案：ABD

評析：質量相同的`水和冰，它們的分子個數相等;溫度相等，所以分子平均動能相等，因此它們總的分子動能相等。由水結成冰，需要釋放能量，所以相同質量、溫度的水比冰內能多，由於它們總的分子動能相等，所以水比冰的分子勢能大。本題很容易誤認爲水結成冰，體積增大，所以內能增大。

機械能與內能有着本質的區別，對於同一物體，機械能是由其宏觀運動速度和相對高度決定的，而內能是由物體內部分子無規則運動和聚集狀態決定。例如放在桌面上靜止的木塊溫度升高，其機械能不變，而內能發生了改變。

例2：下面有關機械能和內能的說法中正確的是

A、機械能大的物體，內能一定也大

B、物體做加速運動時，其運動速度越來越大，物體內分子平均動能必增大

C、物體降溫時，其機械能必減少

D、摩擦生熱是機械能向內能的轉化

答案：D

評析：對於機械能和內能，它們是兩種完全不同的形式的能，需要從概念上對它們進行區分。

四、作業

探究活動

題目：怎樣測量阿伏加德羅常數

組織：分組

方案：查閱資料，設計原理，實際操作

評價：方案的可行性、科學性、可操作性