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动能及势能-物体的内能转换
一. 教学内容:
??? 动能和势能、物体的内能
?
二. 重点、难点:
??? 了解动能的概念及影响动能大小的因素。
??? 了解势能的概念及影响势能大小的因素。
??? 了解机械能守恒。
??? 理解做功和热传递是改变内能的两种方法及其方法的实质和等效性。
??? 内能的概念。
??? 应用改变内能的两种方法分析实例:气温随高度的增大而降低的现象。
?
??? 教学过程:
一. “能”是什么?
??? 能的概念跟前面学过的功的概念有密切联系。一个物体能做功,我们就说它具有能。能的形式是多种多样的。今天,我们学习最常见的一种形式的能——机械能。
??? 1)运动物体能做功。就具有动能
??? 动能的大小跟哪些因素有关呢
??? 钢球把平面上的木块推得越远,做的功就越多,这是因为阻碍木块运动的摩擦力是一定的,推得越远说明克服摩擦力做的功越多,表示钢球推木块前具??的动能越大。然后做同一个钢球从不同高度滚下的实验,从不同高度滚下的钢球的速度不同,得出:钢球速度越大,动能越大的结论;最后做质量不同的钢球从同一高度滚下的实验,引导学生观察得出:不同质量的钢球从同一高度滚下的速度是相同的,从而得出:质量越大,动能越大。
??? 总结:运动物体的动能,与物体质量和运动速度两个因素有关。质量相同时,速度越大,动能越大;速度相同时,质量越大,动能越大。
??? 动能由质量和速度两个因素决定,且是随任一因素增大而增大的。因此在比较物体的动能大小时:①当一个量相等,另一个较大时,则动能较大。②当两个量都较大时,动能亦较大。③当一个量较大,另一个量较小,则无法判断动能的大小。
??? 2)被举高的物体具有能量
??? 例如,举高的重锤落下来打桩,拦河坝把水位升高,水流下来可以冲动水轮机等
??? 如果不把重锤举高,重锤就不能把木桩打入地里做功;如果没有重力作用,铁锤就不会落下来。因此被举高的物体具有的能量叫做重力势能。
??? 重力势能的大小与哪些因素有关呢?
??? 由重锤打桩得出:物体的质量越大,举得越高,重力势能就越大。
??? 发生弹性形变的物体具有弹性势能
??? 弹性形变越大,弹性势能就越大
??? 3)动能和势能可以互相转化,如果没有摩擦阻力则动能和势能的转化过程中,机械能的总量保持不变
??? (1)在动能和势能的相互转化过程中,必定有动能和势能各自的变化,而且是此增彼减。
??? (2)动能的增减变化,要以速度增减来判断。
??? (3)重力势能的增减变化,要以物体离地面高度的增减变化来判断。
??? (4)判断弹性势能的增减,要根据弹性形变大小的变化。
?
二. 1. 物质内部大量粒子在做无规则运动——热运动。
? 2. 温度越高,粒子的无规则运动(热运动)越剧烈。
??? 内能:物体内部大量做热运动的粒子所具有的能。
??? 无论是高温物体还是低温物体,都具有内能。物体的温度升高,内能增大,温度降低,内能减小。
??? 区别:内能与机械能。
??? 1)内能与机械能是两种不同形式的能量。
??? 2)一切物体都有内能,内能与物体内部的分子热运动以及分子间的相互作用情况有关,内能大小与温度有关。
??? 而机械能则决定于整个物体的机械运动情况,与物体的运动速度和高度等有关。
?
三. 做功可以改变内能
? 1. 克服摩擦做功、压缩气体做功
??? (1)克服摩擦做功:(如图所示)可以看到U型管中的墨水左降右升。
??? (2)压缩气体做功:实验时看到棉花燃烧起来。
??? 解释:(1)在摩擦生热的过程中,克服摩擦做了功,使物体的内能增大,温度升高;
??? (2)活塞压缩空气做功,使空气内能增大温度升高,达到棉花的燃点使棉花燃烧。(摩擦和压缩气体都可以说是对物体做了功)
??? 结论:对物体做功,可以使物体的内能增加。
??? 演示实验:气体对外做功实验
??? (1)生活例子:开啤酒瓶,观察瓶口发生的现象。
(2)如图所示,加热试管中的液体,沸腾时,可以看到塞子被冲出。
??? 解释:瓶内的气体推动瓶塞做功时,内能减少,温度降低,使水蒸气凝成小水滴。
??? 结论:物体对外做功,本身的内能就会减少。
??? 小结:从能的转化看,通过做功改变物体的内能,实质上是其他形式的能与物体内能相互转化的过程。功可以用来度量内能改变的多少。
??? 联系与应用:
??? (1)为什么气温随高度的增大而降低?
??? ——地面附近密度较小的空气吸收太阳辐射膨胀而上升,推挤周围空气对外做功,内能减小,温度降低;当上层气团因放出热量温度降低而下沉时,气团收缩,外界空气挤压气团,对气团做功,使气团的内能增大,温度升高。
??? (2)为什么用气筒给自行车打完气后,摸一下气筒的外壁,会变热?
??? 当我们给充足气的轮胎放气时,能看到在气门芯
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