师:上一节课我们学习了内能是能量的一种形式,构成物体的所有分子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,用字母J表示。今天我们继续学习改变物体内能的方法。为了让大家立刻感受到内能的变化,请同学们伸出双手,和我一起想办法,让手热起来。你能想到什么方法?我们听听同学们的回答。

  生:对着手哈气能使手暖起来。

  师:手变暖了,手的内能增加了。那手增加的内能是什么物体的什么能转化或转移而来的呢?你想到吗?我们听听同学们的回答。

  生:我认为手增加的内能是哈出来的热气的内能转移过来的。

  师:哈出来的气体温度比手的温度高,温度较低的手和温度较高的气体接触发生热传递。在热传递的过程中,传递内能的多少叫做热量,热量的单位也是焦耳。刚才的体验中,高温的气体放出热量,内能减少,低温的手吸收热量,内能增加。在热传递过程中,物体吸收或放出的热量越多,它的内能变化越大。生活中有许多利用热传递改变物体内能的例子。书本上第8页所说的,冬天用暖水袋取暖,人体逐渐感到暖和,热水袋慢慢凉下来;发烧时用冷毛巾给人体降温,一段时间后,毛巾温度升高,体温降低。这些都是通过热传递改变物体的内能。热传递可以改变物体的内能,那还有没有什么方法也可以改变物体的内能呢?要得到这个问题的答案,首先要解决我们如何知道物体的内能发生改变。上一节课我们知道物体内能是构成物体所有分子的分子动能和分子势能的总和。但是宏观上我们如何知道物体的内能发生变化呢?我们选取密封在注射器内一定质量的气体作为研究对象。一定质量的气体分子数目不变,由于气体分子间距离很大,分子间作用力忽略不计,气体分子势能为零。气体分子动能的变化决定着气体内能的变化。所以我们只要测量出气体温度,通过气体温度的变化,就可以知道气体内能的变化。下面我来介绍一下我的实验装置。

  我用注射器密封一定质量的气体,将热电偶温度计的测温探头也密封到注射器内部,这样就可以测量气体的温度,从而知道气体内能的变化。为了研究迅速压缩桶内气体是否能够使气体的内能发生改变,首先我要迅速压缩。当我迅速压缩气体做功的时候,桶内气体与外界几乎没有热传递发生。下面我们来看实验。

  (由于实验过程很快,连续播放几次)

  师:看清楚了吗?再来一次,大家有没有观察到压缩前和压缩后气体温度的变化?我们来看一下压缩前气体的温度是27.4摄氏度,压缩后气体的温度是29.9摄氏度。实验中桶内气体温度上升,气体分子动能增大,由于气体分子势能为0,分子数目不变。所以桶内气体内能增大。

  我对气体做了功,气体的内能增大了,所以迅速压缩桶内气体,对气体做功,气体内能增大,证明做功可以使物体的内能增大。当我准备这个实验的时候,我还发现松手后活塞会回弹,同时观察到气体温度下降,气体的温度下降说明气体分子动能减少,气体内能减少。之前我们通过热传递的方法是可以使物体的内能增大或减少,那这里的气体内能减少是不是由于热传递导致的?有没有可能是通过做功使气体的内能减少?为了研究这个问题,我们就必须要保证实验过程中不发生热传递。刚刚我们迅速压缩气体做功,气体和外界不发生热传递,那么这一次我迅速拉伸活塞,让桶内气体迅速膨胀,桶内气体与外界也几乎不发生热传递。下面我们来观看一下实验,迅速拉伸使气体膨胀,大家有没有观察到气体温度的变化?

  (展示实验)

  师:我们观察到气体膨胀对外做功前,它的温度是27.0摄氏度。拉伸活塞使气体迅速向外膨胀,我们发现气体温度下降为24.5摄氏度。整个过程非常迅速,气体没有与外界发生热传递。而实验中我们观察到桶内气体温度下降,说明气体的分子动能减少,气体分子势能为0,分子数目不变,所以桶内气体内能减少了。气体膨胀,向外做功,我又观察到气体的温度下降,内能减少,所以做功也可以使气体的内能减少。

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《9年级上册物理 第13章 改变内能的方法(第二节)第2课时 逐字稿-2,927字 第5版》.docx
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