如何理解初中物理内能的概念及规律

来源:用户上传      作者:段学良

　　【摘要】内能的理解主要从分子热运动相关的物质的构成、内能的利用相关的热机、热机效率、能量守恒定律等方面理解。内容全面、丰富，有很多独到的见解。对拓展学生思维，培养学生思维习惯，提高学生分析问题、解学问题能力很有帮助。
　　【关键词】内能;初中物理;概念;规律
　　【中图分类号】G633.7【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2020）07-0201-01
　　很多学生在考试之后总会说，老师：我复习的知识，咋没有考到呢？我的选择题这次又错了好多哦。究其原因，是我们的学生只是记住了知识点，但对知识点的理解把握不住，对知识点可从哪些方面理解把握不住。实际上，我们教师无论采用何种方法，归根到底是要学生知道这个知识点怎样理解。这对拓展学生思维，培养学生思维习惯、解题习惯和解题技巧大有益处。实际上，一个知识点怎样出题来源于一个知识点从哪些方面理解。下面是我在这些年初中物理教学中对如何理解功和能概念及规律的总结。
　　一、分子热运动
　　1.物质的构成：（1）由分子或原子组成;（2）分子（肉眼看不见）能保持物质原来的性质;（3）分子还可继续分下去，无最小微粒的说法;（4）物质——分子——原子——原子核（质子和中子）和电子。（5）分子有固体、液体、气体分子。
　　2.扩散：（1）概念：不同物质的分子彼此进入对方的现象;（2）不是物质运动，专指分子运动;（3）固、液、气体分子都能发生这种现象;（4）扩散与温度有关，温度越高，扩散现象越明显。所有物质的分子都在不停地做无规则运动。
　　3.分子间有相互作用：（1）一切物质分子间都同时存在相互作用的引力和斥力;（2）以分子直径10-10m为标准：当分子直径大于10-10m时，引力大于斥力，表现为引力;当分子直径小于10-10m时，引力小于斥力，表现为斥力;当分子直径等于10-10m时，引力等等于斥力，既不表现为引力，也不表现为斥力;当分子直径远大于10-10m时，作用力表现很微弱;如：压缩固体和液体很困难，说明分子间有斥力。将两块铅压紧后下面能吊起重物，说明分子间有引力。铁丝很难折断，说明分子间有引力。玻璃打碎后很难复原，说明分子间作用力很微弱。
　　二、内能
　　1.概念：（1）内能是专指分子具有的能;（2）内能是物体内所有分子具有的能，不是一个或几个分子具有的;（3）分子也有动能和势能。
　　2.内能的有无：一切物体任何时候都有。
　　3.内能的影响因素：一是质量，二是温度，或者理解为：一是分子热运动，二是分子间作用力。
　　4.内能与温度的关系：物体内能增大或减小，但温度可能不变（晶体熔化或水沸腾）。
　　5.内能与机械能的关系：a.物体具有内能的同时，也可以有机械能。物体可以没有机械能，但一定有内能（水平面上静止不动的物体）;b.机械能与物体机械运动情况有关，内能与物体分子热运动和分子间相互作用情况有关;c.机械能是从宏观角度研究，内能是从微观角度研究;d.内能和机械能在一定条件下可相互转化;e.不能说速度越大，内能越大。也不能说物体受到力越大，内能越大。
　　三、改变内能的方式
　　1.热传递：
　　（1）条件：温度差，不是质量差，不是内能差;
　　（2）实质：内能的转移，不是温度转移;
　　（3）方向：从高温物体到低温物体;
　　（4）热传递的过程如图。
　　2.做功：
　　（1）对物体做功，物体内能增大（压缩气体）;（2）物体对外做功，物体的内能减小（给试管里水加热，冲开软木塞）;（3）做功和热传递是等效的。
　　四、热量的计算
　　1.公式：Q吸=CmΔt=Cm（t末-t初）
　　;Q放=CmΔt=Cm（t初-t末）
　　;Q吸=Q放（无热量损失）或Q吸=ηQ放（有热量损失）
　　;Q放=qm或qv（烧柴或气——化学能转化为热能）
　　;Q放=I2Rt（烧电——电能转化为热能）
　　2.注意“升高到”“升高”“升高了”的含义，“升高到”是指末温度，“升高”“升高了”是指变化的温度。
　　3.如果水在标准状态下加热到沸腾，则说明水的末温度是100℃。
　　4.给水加热时，需要的热量，包括水吸收的热量、锅吸收的热量，还包括损失的热量。
　　五、内能的利用
　　1.热机
　　（1）原理：内能向机械能转化。
　　（2）种类：内燃机、蒸汽机、喷气发动机、汽轮机。
　　（3）每一工作循环，活塞往复两次，曲轴转动两周，对外做功一次。
　　（4）柴油机和汽油机区别：a.汽油机燃料是汽油和空气，柴油机燃料是空气;b.汽油机是点燃式（顶部有火花塞），柴油机是压燃式（顶部有喷油嘴）;c.柴油机功率比汽油机功率大;d.柴油机和汽油机都有吸气、压缩、做功、排气四个冲程。
　　2.热机效率
　　（1）热值
　　a.概念：燃料必须要完全燃烧。
　　b.公式：q=或
　　c.物理意义：q木柴=3.4×107J/kg表示1Kg木柴完全燃烧放出的热量是3.4×107J
　　d.热值是物质一种特性。不同物质，热值一般不同。同种物质，热值不变，与Q放或m等无关。热值与物质种类和状态有关。
　　（2）提高熱机效率的方法
　　a.增大与氧气接触面积
　　b.提高废气利用率
　　c.利用效率高的热机（汽油机20%-30%;柴油机30%-45%）
　　（3）能量流失：废气（大）、散失、摩擦
　　（4）公式：η===
　　参考文献：
　　[1]胡仓兵.永不消失的内能，《中学生数理化（初中版）（中考版）》-2012-12-01;
　　[2]新课标人教版九年级物理教案（全册）58105-豆丁网+《互联网文档资源（http：//www.docin.com/p-1149509934.html）》-2017;
　　[3]谭东明.初中物理概念课教学策略的思考，《中学物理》.2015-03-10;
　　作者简介：
　　段学良（1968年2月-），男，汉族，四川仁寿人，本科，一级教师，研究方向：初中物理教学。
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