师:同学你好,欢迎来到有趣有用的物理课堂。今天我们学习的内容是内能。钻木取火是一个古老的传说,它是人类走向文明的标志。钻木能取火吗?请看视频。
我们现在首先要取一点火绒,转棍要比较软一点。我们现在用的是黄金木条,底座选的是杉木,把上面削平一点,然后钻一个孔,先预热一下,弄个出火孔。
OK,现在出火口开好了,摘一片叶子,把火绒放在上面平铺。接着把底座放上,用脚踩住,现在开始取火,注意一定要垂直下压。冒烟之后,就加速用力。来了,把火取出来,再用一把干的稻草。
通过视频能看到确实能出火。今天让我们共同揭秘:篮球由于运动具有动能,分子具有动能吗?
生:是的,分子也有动能,因为分子在不停地做着无规则运动,所以分子具有动能。分子做无规则运动所具有的能叫做分子动能。
师:弹簧由于形变产生弹力,具有势能。分子有势能吗?
生:是的,分子有势能。由于分子之间存在着类似弹簧形变的相互作用力,所以分子具有势能。由于分子之间存在相互作用力而具有的能叫做分子势能。
师:分子具有动能或势能,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。内能的单位是焦耳,一切能量单位都是焦耳,请做好笔记。高温的铁水具有内能吗?
生:有。
师:寒冷的冰山有内能吗?
生:也有。因为一切分子都在不停地做无规则运动,所以一切物体都具有内能。
师:我们是与机械能类比引入内能概念的,但是内能是不同于机械能的另一种形式的能。内能与物体内部分子的热运动及分子间的相互作用情况有关,机械能与整个物体的机械运动情况有关。所以内能是不同于机械能的另一种形式的能。内能大小与哪些因素有关呢?请你猜想一下,说一说。
生:分子动能与分子运动的速度有关,温度越高,分子的无规则运动越快,分子动能越大。分子势能与分子间作用力大小有关。分子间作用力大小与分子间距离有关。当物体的体积、状态改变时,分子间距离大小改变,分子势能改变,内能改变。内能的大小还与分子的数量有关。物体的质量越大,所含物质的多少越多,分子的数量越多,内能就越大。
师:综合起来,物体的内能大小与物体的质量、温度、体积和状态有关。当物体的温度升高,内能增加;温度降低,内能减少。怎样可以改变物体的内能呢?冬天当我们手冷的时候,我们可以有哪些方法可以让我们的手变暖和?请你想一想,说一说。
生:捂热水袋是其中一种方法,捂热水袋之后,我们的手可以变暖。
师:和我们一起来分析下这个过程。暖手宝的温度高,手的温度低,两者接触后,暖手宝的温度降低,内能减少,手的温度升高,内能增大。暖手宝和手之间发生了内能转移。像这样热从高温物体传到低温物体,或者从物体的高温部分传到低温部分,叫做热传递。热传递可以改变物体的内能。在热传递过程当中传递的能量叫做热量。我们来小结一下:一、热传递,当发生热传递时,高温物体内能减少,低温物体内能增加。在热传递过程当中传递能量的多少叫做热量,符号是大写的Q,单位是焦耳。热量是过程量,它存在于热传递的过程,不能说一个物体含有或具有热量,只能说一个物体吸收了多少热量或放出了多少热量。物体吸收热量时内能增加,放出热量时内能减小。热传递的条件是存在温度差。当暖手宝和手的温度相同时,就不再发生热传递,手也就不会感觉到暖和了。热传递的实质是内能从一个物体转移到另一个物体,能量的形式没有发生改变。请你想一想,物体温度升高,内能增加,温度一定升高吗?
生:温度不一定升高。物体温度升高,内能增加;物体内能增加,温度不一定升高。例如晶体熔化时吸热,内能增加,但温度保持不变。
师:请你想一想生活当中还有哪些通过热传递改变内能的事例?
生:金属勺子放在高温的汤中,温度升高,内能增加,时间长了会烫手。食品放入冰箱中,温度降低,内能减少,可以长时间保鲜。晴天太阳能热水器中的水温度升高,内能增加。烧水时水壶中的水温度升高,内能增加。
师:冬天,当我们的手感觉到很冷的时候,总是下意识地搓一搓手,能让我们的手变暖和吗?请你做一做,用力地搓一搓你的双手,感受一下吧。
生:双手搓动后,我们感觉到手变暖和了。
师:我们来分析一下这个过程。双手摩擦,手的内能增加,双手摩擦时做了功,所以做功可以改变物体的内能。我们来分析一下这个过程中能量的转换吧。双手摩擦时只有机械能,摩擦后手的内能增加,所以在此过程中,机械能转化为内能,发生了能量转化。在压缩引火仪中放一小片硝化棉,用力地向下压活塞。我们会观察到什么现象呢?请观察实验。同学们,我们来做压缩引火实验,这是一个压缩引火仪,右手拿的是玻璃桶,这是活塞,活塞上涂有凡士林,起密封作用。这是一小块硝化棉,把它放于圆筒底部,把活塞放入圆桶中,迅速用力向下压活塞。请注意观察。
