第二章 分子运动论 内能
第四节 做功和内能的改变
(一) 教学目的
使学生知道做功可以改变物体内能的一些事例；知道可以用功来量度内能的改变，能用做功和内能改变的关系来解释摩擦生热等常见的物理现象。
(二)教具
压缩空气引火器，机械能转化热能演示器，无色玻璃瓶，橡胶瓶塞，打气筒等。
(三)教学过程
1. 复习
提问(1)什么叫做物体的内能?(2)物体的内能跟什么有关?
2.引入新课
物体的内能跟物体的温度有关，温度越高，物体的内能越大。也就是说当物体的温度发生了变化时，它的内能就发生了变化。如何改变物体的温度，同学们能够从生活实际上举出许多的事例。今天我们先研究一种改变内能的方法--做功。
3.进行新课
(1)对物体做功，物体的内能会增大。
演示实验：压缩空气引火实验。出示压缩空气引火器，简单介绍它的构造。取绿豆粒大小的一块干燥硝化棉，用镊子把棉花拉得疏松一些，放入玻璃筒底。将活塞涂上少许蓖麻油(起润滑和密封作用)，放入玻璃筒的上口。此时要提醒学生注意观察筒内的棉花。迅速地压下活塞，可看到硝化棉燃烧发出的火光。
实验后，组织学生议论"实验现象说明了什么"，从而得出压缩空气做功，使空气内能增大，温度升高引起棉花燃烧。实际这种现象在日常生活中，同学们也遇到过。例如，在给自行车轮胎打气时，打气筒也会变热，这也是由于压缩空气的缘故。用其他的方法对物体做功，也能使物体内能增加，摩擦生热就是一个例子。让学生解释课本图2-9、图2-11的事例，并列举其他事例。
归纳学生所举事例，得出对物体做功，物体的内能就会增大。
同学们所举的事例都是做功使物体的内能增加，做功能不能使物体的内能喊小呢?
(2)物体对外做功时，本身的内能会减小。
演示实验：气体膨胀温度降低的实验。
按照课本图2-12所示，事前组装好仪器。课前在瓶内装入少量的水。实验时告诉学生，由于水的蒸发，瓶内存在水蒸气。由于水蒸气是无色透明的，所以水蒸气是看不到的。提醒学生注意观察瓶塞跳起时容器中有什么现象。
实验结果，当塞子跳起时，瓶内出现了雾。引导学生分析实验现象。进而得出物体对外做功时，本身的内能会减小。
(3)用功来量度内能的改变。做功可以改变物体的内能，对物体做的功越多，物体的内能增加得越多，物体对外做的功越多，物体的内能减小得也越多，所以，我们可以用功来量度内能的变化。这样内能的单位跟功相同，也是焦耳。如果对物体做了2焦的功，物体的内能会增加2焦。
其实各种形式的能，都可以用功来量度，因此国际单位制规定：各种形式的能的单位都是焦耳。
(4)小结
通过课本本章刊头画的实验演示和本节的"想想议议"，小结本节的内容。该实验是机械能和内能相互转化的演示实验。把薄壁金属筒固定在桌子上之后，注入约1／４容积的乙醚，立刻塞上塞子。用稍宽一点的布带，在金属筒下端绕二圈，然后迅速地来回拉布带，一会儿塞子就被冲起，引导学生解释所看到的现象。外力克服摩擦力做功，使金属筒温度升高、内能增加，并引起筒内乙醚的蒸发。最后由于乙醚蒸汽压强不断增大，而将塞子冲起。告诉学生，在此过程中，克服摩擦做功，转化为内能。
此实验中的另一个现象，往往被学生忽视。即当塞子被冲起时，在管口附近也有淡淡的雾出现。应引导学竹注意这一现象，并加以解释。这是由于气体膨胀对外做功时内能减少、温度降低，从而使筒口周围的水蒸气凝成水珠。此现象恰好说明了：物体对外做功时，本身内能会减小。此过程中气体的内能转化为机械能。
通过实验和议论，使学生进一步明确，做功能改变物体的内能。并且对物体做功时，有机械能转化为内能，物体内能增加。物体对外做功时，有内能转化为机械能，物体内能减少。
(四)说明
1. 压缩空气引火实验难度较高，有几个关键要注意：
(1) 密封性要好，主要是活塞与管壁的密封。当把活塞从管内拉出时，感到阻力比较大，且当活塞离开管口的瞬间能听到"嘭"的响声。这种情况可认为密封较好。实验时应在活塞上涂少许蓖麻油，起密封和润滑作用。
(2) 管内保持足够的氧气。实验时可用尖嘴吹风球，向管内注入新鲜空气。
(3)所用燃料燃点要低，普通棉花难于压燃。实验中要用硝化棉。硝化棉可以自制。取浓硝酸和浓硫酸，按体积比１∶２先后倒入烧杯内混合，使其温度保持在30℃左右。将脱脂棉浸入混合酸内，约15分钟左右，取出棉花用清水反复冲洗，直至没有酸性。挤干后放在阴暗处晾干，保存时应放在密封瓶内，保持干燥。
2.气体膨胀做功的实验，打气时速度不宜太快。通常打气筒止回阀不太灵活，打气速度就不能慢，建议在瓶塞上装一个自行车轮胎上的气门嘴。打气时气门嘴的乳胶管膨胀，能使学生观察到进气的现象。
3.做功改变物体内能的过程，也都有能量的转化。课本只在"想想议议"的问题中提出能量的转化。能从能量转化的角度认识内能的改变，虽非本节课的重点，但能使学生有个初步的认识，有利于后面学习能量守恒定律。所以在"想想议议"的讨论中，增加了能量转化的内容。
第六节 比热容
(一)教学目的
1.知道什么是物质的比热容，知道比热的单位及其读法。
2.知道比热是物质的特性之一，会查物质的比热表。
3.会根据水的比热较大这一特性来解释一些有关的简单现象。
(二)教具
烧杯，电加热器，空气温度计，水，煤油等。
(三)教学过程
1.复习
提问：热传递的实质是什么?什么叫做热量?为什么热量的单位跟功的单位相同?
2.引入新课
利用热量单位卡的规定引入新课。
从热量单位卡的规定，我们知道使1克水升高1℃需要吸收的热量是1卡。这个规定中限定了1克的水，限定了温度升高1℃。可见水的质量越多，升高温度的度数越多，需要吸收的热量越多。其实大家也都有这方面的经验。
举例说明物体吸热的多少跟物体的质量和物体温度升高的度数有关。
卡的规定中，还限定了升温的物质是水。那么，其他物质，在质量相等、温度升高的度数也相等时，吸收的热量是不是跟水一样多呢?
3.进行新课
(1)演示实验：出示盛有等质量的水和煤油的两只烧杯。告诉学生杯内水和煤油的质量是相等的，但我们明显地看出两者的体积不相同，这是为什么?(请学生回答：水和煤油的密度不同。)不同的物质其密度不同，密度是物质的属性。
介绍电加热器(俗称"热得快")，强调电加热器每一秒钟放出的热量是一定的，两个电加热器是相同的，在相同的时间里它们放出的热量也是相等的。
请两名同学帮助观察温度计，并随时报告温度。
实验结果：煤油温度升得快。这表明质量相等的水和煤油在温度升高的度数相同时，水吸收的热量比煤油多。
(2)比热容：换用其他物质，重复上述实验，得到的结果是类似的。就是说，质量相等的不同物质，在温度升高的度数相同时，吸收的热量是不同的。这跟我们在测量物体质量时，遇到的情况相似；相同体积的不同物质，质量不相同。当时为表示物质的这一特性，引入了密度的概念--某种物质单位体积的质量。那么，现在我们应该怎样表示上述实验所反映的物质特性呢?(启发学生讨论，在此基础上归纳出比热容的概念)
单位质量的某种物质温度升高1℃吸收的热量叫做这种物质的比热容，简称比热。
比热是通过比较单位质量的某种物质温升1℃时吸收的热量，来表示各种物质的不同性质。
(3)比热的单位：在国际单位制中，比热的单位是焦／（千克·℃)，读作焦每千克摄氏度。
如果某物质的比热是a焦／（千克·℃)，它是说单位质量的该种物质，每升高1℃时(或降低1℃时)，吸收(或放出)的热量是a焦。
(4)比热表
比热是物质的一种特性，各种物质都有自己的比热。物理学中，常把由实验测定的物质的比热，列成表格，便于查找。
课本中列出了几种物质的比热，请同学们查出铝的比热及它的单位。你能具体地说明铝的比热的物理意义吗?(提问)
从表中还可以看出，各物质中，水的比热最大。这就意味着，在同样受热或冷却的情况下，水的温度变化要小些。水的这个特征对气候的影响很大。在受太阳照射条件相同时，白天沿海地区比内陆地区温升慢，夜晚沿海地区温度降低也少。所以一天之中，沿海地区温度变化小，内陆地区温度变化大。在一年之中，夏季内陆比沿海炎热，冬季内陆比沿海寒冷。
水比热大的特点，在生产、生活中也经常利用。如汽车发动机、发电机等机器，在工作时要发热，通常要用循环流动的水来冷却。冬季也常用热水取暖。(分析课本图2-15，2-16，说明利用水取暖和冷却的原理)
4.小结
通过一些具体问题的讨论，使学生进一步理解比热的概念。
(1)在做课本图2-14的实验时，把水改换成蓖麻油，那么煤油和蓖麻油哪一个升温快?为什么?
(2)把质量相同的铝块、铜块、铅块放到沸水中加热，当沸水再次沸腾后，取出金属块，并把它们放到石蜡块上。它们都能使石蜡熔化，那么哪个金属块熔化的石蜡多呢?
(四)说明
1. 比热容是重要的物理概念，但比较抽象。教学中应本着"以旧引新"的原则，运用学生已有的知识(如卡的规定、物质的密度等)，层次分明地引入比热的概念。重要的是让学生认识到，质量相同的不同物质，温度升高1℃所需要吸收的热量不同。课本图2-14的实验是学生形成这一认识的基础。为提高演示效果，实验中用的温度计，最好选用气体温度计。虽然气体温度计不够准确，但从反映升温快慢来看，气体温度计的效果是很明显的。气体温度计可借用压强计改造(见第一册图10-11所示的压强计)，只需将金属盒改为封闭的试管。使用时将试管浸入被测温的液体。压强计U型管两边的液面高度差，可以反映温度的变化。
2.比热是热量计算的基础，重要的是让学生理解比热的物理意义。比热是物质的特性之一。不同的物质，具有不同的比热。比热反映了使单位质量的某种物质，升高1℃所吸收的热量不同。教学中应通过师生共同议论，帮助学生理解比热的意义