第二节 热和内能教案

第二节 热和内能

教学目标：

（一）知识与技能

1、理解热传递的三种方式，并知道这是改变物体内能的另一方式。

2、了解热与内能的关系，区别热量与内能的概念。

（二）过程与方法

通过热传递改变物体内能来理解能量转移的过程。

（三）情感、态度与价值观

通过对能量转移的了解感受能量的流动性，增强我们学习物理、探索自然的兴趣。

教学重点：

热传递对内能的改变。

教学难点：

热传递对内能的改变效果。

教学方法：

阅读、讨论和讲解法

教学用具：

投影仪、投影片。

教学过程：

（一）复习提问，引入新课

提问：（1）从做功与能量转化的角度理解，什么是物体的内能?（2）在绝热过程中，功与系统的内能有何关系？

学生思考并回答：（1）定义：任何一个热力学系统都必定存在一个只依赖于系统自身状态的物理量，这个物理量在两个状态间的差别与外界在绝热过程中对系统所做的功相联系。我们把这个物理量称为系统的内能。

（2）当系统从状态1经过绝热过程达到状态2时，内能的增加量12U U U -=∆等于外界对系统所做的功W ，即W U =∆。

总结：做功可以改变物体的内能，做功是改变物体内能的一种方式。今天我们来学习改变内能的另一种方式――热传递。

（二）新课教学

1、热传递

教师：引导学生阅读教材62页有关内容，思考并回答问题。

（1）什么是热传递？

（2）热传递有几种方式？举例说明。

（3）热传递的条件是什么？能否发生热传递与物体内能的多少是否有关？

（4）热传递过程的实质是什么？

学生：阅读教材后回答问题。

（1）定义：两个温度不同的物体相互接触时温度高的物体要降温，温度低的物体要升温，即热量从高温物体传到了低温物体，这个过程就叫做热传递。

（2）热传递的方式：热传导、热对流和热辐射。

（3）热传递的条件：存在温度差。与物体内能的多少无关。

教师强调指出：只要存在温度差，热传递过程就会进行，与原来物体内能的多少大小无关。热传递过程能量可以由内能大的物体传到内能小的物体上，也可以由内能小的物体传到内能大的物体上，但一定是由高温物体传给低温物体。

（4）热传递过程实质是能量转移的过程。

2、热和内能

教师：投影教材图10.2－2，对于一个热力学系统，单纯地对系统传热也能改变系统的热力学状态。热量是在单纯的传热过程中，系统内能变化的量度。

当系统从状态1经过绝热过程达到状态2时，内能的增加量12U U U -=∆等于外界对系统传递的热量Q ，即Q U =∆。

教师：引导学生阅读教材63页有关内容，思考并回答问题。

［投影］

（1）怎样理解热量？能否说某一物体具有多少热量？为什么？

（2）做功和热传递都能改变物体的内能。做功和热传递在改变内能上意义是否相同。

学生：阅读教材后回答问题。

（1）热量表征物体间内能转移的多少。只有在改变物体内能的过程中，说热量才有意义。所以，不能说物体含有多少热量。

（2）热传递，是物体间内能的转移。即内能从物体的一部分传到另一部分，或从一个物体传递给另一物体。做功，是物体的内能与其他形式能量的转化。如内能与机械能、内能与电能等发生转化。

教师（总结、强调、补充）：

（1）热量和内能是两个完全不同的概念。

内能是由系统的状态决定的，状态确定，系统的内能也随之确定，要使系统的内能发生变化，可以通过热传递或做功两种过程来完成。而热量是热传递过程中的特征物理量，和功一样，热量只是反映物体在状态变化过程中所迁移的能量，是用来衡量物体内能变化的。热传递的微观实质是在分子相互作用下，通过分子的微观运动来达到内能的改变的。有过程，才有变化，离开过程，毫无意义。就某一状态而言，只有“内能”，根本不存在什么“热量”和“功”，因此，不能说一个系统中含有“多少热量”或“多少功”。

（2）内能的改变有两种方式：做功和热传递。从改变内能的结果看，它们是等效的。不同之处是：做功是能量的转化，热传递是能量的转移。

3、典例探究

例1、下列关于热传递的说法中，正确的是（）

A．热量是从含热量较多的物体传给含热量较少的物体

B．热量是从温度较高的物体传给温度较低的物体

C．热量是从内能较多的物体传给内能较少的物体

D．热量是从比热容大的物体传给比热容小的物体

思路分析：热传递发生在有温度差的两物体间或物体的两部分间，且总是从高温物体（或部分）将热量传递给低温物体（或部分），与物体内能的多少、比热容的高低均无关。

答案：B

例2、有关物体的内能，以下说法中正确的是（）

A．1g温度为0℃水的内能比1g温度为0℃冰的内能大

B．电流通过电阻后电阻发热，它的内能增加是通过热传递方式实现的

C．气体膨胀，它的内能一定减少

D．橡皮筋被拉伸时，分子间势能增加

思路分析：0℃的水和0℃的冰分子平均动能相同，但内能并不相同，水结成冰时要放出热量（忽略此过程的膨胀功），说明相同质量的水的内能大（水的分子势能比冰的分子势能大），选项A正确。电流通过电阻发热，是由于电流做功将电能转化为内能的过程，而不是热传递过程，故B选项错误。气体膨胀对外做功，但还与吸收的热量有关，C选项错误。橡皮筋被拉伸时，会产生弹力，此弹力是分子引力的宏观表现，分子势能随分子间距离的增大而增大，故选项D 正确。

答案：AD

思想方法小结：此题A选项中，判断水和冰的内能大小，不宜直接判断分子动能和分子势能的大小，因为体积增大并不能说明分子势能一定增大。应从能量转化或转移的角度来分析内能的改变。

例3、下列说法中正确的是（）

A．做功和热传递是改变物体内能的两种本质不同的物理过程：做功使物体的内能改变，是其他形式的能和内能之间的转化；热传递则不同，它是物体内能的转移

B．外界对物体做功，物体的内能一定增大

C．物体向外界放热，物体的内能一定增大

D．热量是在热传递中，从一个物体向另一个物体或物体的一部分向另一部分转移的内能的多少

思路分析：做功和热传递改变物体内能的本质不同，因为做功的过程一定是不同形式的能相互转化的过程，而热传递是同种形式的能量（内能）在不同的物体之间或物体不同的部分之间传递或转移，故A选项正确。而物体的内能的变化取决于做功和热传递两个方面，单就一个方面不足以断定其内能的变化。故B、C选项不正确，D选项正确。

答案：AD

（三）课堂小结

本节课我们从宏观角度学习了热量与内能的关系，知道了什么是热传递，知道了热传递是改变内能的另一种方式。

（四）布置作业

问题与练习1、2