【高中物理】高中物理人教版选修3-3教案-《热和内能》2.doc

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1、 热和内能 拓展资料“热”是什么？热是什么？自古以来就有不同的看法十六世纪以后，热的本质的问题又引起了科学家和研究人员的注意“热”是一种运动？培根从摩擦生热等现象中得出“热是一种膨胀的、被约束的而在其斗争中作用于物体的较小粒子之上的运动”，这种看法影响了许多科学家波义耳看到铁钉被捶击后会生热，想到铁钉内部产生了强烈的运动，所以认为热是“物体各部分发生强烈而杂乱的运动”；笛卡尔把热看作是物质粒子的一种旋转运动胡克用显微镜观察了火花，认为热“并不是什么其他的东西，而是一个物体的各个部分的非常活跃和极其猛烈的运动”牛顿也指出物体的粒子“因运动而发热”洛克甚至还认识到“极度的冷是不可觉察的粒子的运动的

2、停止”俄国学者罗蒙诺索夫在十八世纪四十年代提出了两篇关于物理学的论文，第一篇是关于热力学基础的，题为关于热和冷的原因的思索（1746）；第二篇是关于分子运动论的，题为试论空气的弹力（1748）在这两篇论文中，罗蒙诺索夫提出了如下的见解：“热的充分根源在于运动”，即热是物质的运动，运动着的是物体内那些为肉眼所看不见的细小微粒；微粒本身是球状的，因为只有这样，固体变热时才能保持它的外形；热量从高温物体传给低温物体的原因，是由于高温物体中的微粒把运动传给低温物体中的微粒造成的，而且给出的运动的量与接受的运动量相等，一物体使另一物体变热时，它自身便会变冷，这就肯定了运动守恒在热现象中的正确性；气体分子

3、的运动呈现一种“混乱交错”的状态，是杂乱无规则的“热”是一种物质？但总的说来，热是运动的观点尚缺乏足够的实验根据，所以还不能形成为科学理论随着古希腊原子论思想的复兴，热是某种特殊的物质实体的观点也得到流传法国科学家和哲学家伽桑狄认为，运动着的原子是构成万物的最原始的、不可再分的世界要素，同样，热和冷也都是由特殊的“热原子”和“冷原子”引起的它们非常细致，有球的形状，非常活泼，因而能渗透到一切物体之中这个观念，把人们引向“热质说”波义耳也动摇于热的运动说和热质说之间在考察放在真空容器中的一块炽热的铁可以使器壁感受到热的现象时，他认为这似乎只能用“热”自己传过来加以解释波尔哈夫认为，热的本源是钻在

4、物体细孔中的、具有高度可产塑性和贯穿性的物质粒子，它们没有重量，彼此间有排斥性，而且弥漫于全宇宙1789年，拉瓦锡还将“热质”和“光”列入无机界二十三种“元素”之中布莱克是热质说的一个重要倡导者他虽然相信最终会发生现热“将不是化学的，而是力学的”，但他又很难否定热质说他觉得热是运动的学说还有不少困难例如，如果说热是物质内部粒子的运动，那么密度大的物质由于其内部粒子吸引力强而不易振动，比热就应越大，但为何水银的比热反而比水的比热小呢？对于“潜热”，用粒子的机械运动更难作出解释所以布莱克宣称他“不能形成这种内部振动的概念”，而采取了热是某种特殊物质的观点热质说简易地解释了当时发现的大部分热学现象：

5、物体温度的变化是吸收或放出热质引起的；热传导是热质的流动，对流是载有热质的物体的流动，辐射是热质的传播；物体受热膨胀是因为热质粒子间的相互排斥；物质状态变化时的“潜热”是物持粒子与热质发生“准化学反应”的结果；摩擦或碰撞的生热现象，是同上于“潜热”被挤压出来以及物质的比热变小的结果；等等由于热质的物质性，所以它也遵从物质守恒定律，这是混合量热法的理论根据在热质说观点的指导下，热学研究所取得的主要进展有：布莱克发现了比热和“潜热”；瓦特从理论上分析了旧蒸汽机的主要缺陷而引导他改进了蒸汽机；傅立叶依据这一物理图象建立了热传导理论；卡诺从热质传递的观点出发于十九世纪初提出了消耗从热源取得热量而得到功

6、的理论热质说的成功，使人们相信它是一个正确的学说，从而压倒了热是运动的看法而在十八世纪到十九世纪初居于统治地位“热”还是一种运动？但是，到了十八世纪末，热质说受到了严重的挑战1798年，出生于美国，后来加入英国国籍的物理学家本杰明汤普逊即伦福德伯爵向英国皇家学会提出了一个报告，说他在慕尼黑监督炮筒钻孔工作时，注意到炮筒温度升高，钻削下的金属屑温度更高的现象，他提出了大量的热是从哪里来的这个问题他在尽量作到绝热的条件下进行了一系列钻孔实验，比较了钻孔前后金属和碎屑的比热，发现钻磨不会改变金属的比热他还用很钝的钻头钻炮筒，半小时后炮筒从60度F升温到130度F，金属碎屑只有五十多克，相当于炮筒质量

7、的九百四十八分之一，这一小部分碎屑能够放出这么大的“潜热”吗？他在笔记中写道：“看来在这些实验中，由摩擦产生热的源泉是不可穷尽的不待说，任何与外界隔绝的物体或物体系，能够无限制地提供出来的东西，决不可能是具体的物质实体；在我看来，在这些实验中被激发出来的热，除了把它看作是运动以外，似乎很难把它看作为其他任何东西”六年以后，热质论者还在辩解说伦福德实验中的热是从周围的“热质海洋”中吸收来的1799年，英国化学家戴维进行了这样的实验：在一个同周围环境隔离开来的真空容器里，利用钟表机件使里面的29度F的两块冰互相摩擦而熔解为水在这个实验中，“热质海洋”被外面的冰壁隔绝，而摩擦的冰块只能吸收“潜热”熔

8、解为水，是不可能挤出“潜热”的；冰在熔解后又变成了比热更大的水因此，在这里，“热质守恒”的关系不再成立了戴维由此断言“热质是不存在的”在对粒子振动的思想犹豫了一段时间之后，1812年他终于明确提出：“热现象的直接原因是运动，它的转化定律和运动转化定律一样，同样是正确的”伦福德和戴维的实验都支持了热是运动的看法，但这并没有结束热质说的历史只有托马斯杨在他1807年的那本书中对热质说进行了驳斥但依然有很多其他人坚持着热持说直到1848年，W汤姆逊还从热质说的观点对焦耳的研究结果提出过质疑热传递与热传导 有许多人在学习物理、解答物理习题时，常把热传递与热传导混为一谈，认为热传递与热传导描述的是同一物

9、理过程，殊不知它们是两个不同的概念。 由内能与热能一节以及热、热运动与热现象的阐述可知，物体的内能就是组成物体全部分子、原子的动能、势能和内部电子能等总和，物体内能的改变可以通过分子、原子有规则运动的能量交换来达成，也可以通过分子、原子的无规则运动的能量交换来达成（或者是两者兼有）。前者能量交换的方式就是作宏观机械功的方式，后者能量交换的方式就是所谓的热传递。更确切地讲，所谓热传递就是没有作宏观机械功而使内能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分的过程。它通过热传导、对流和热辐射三种方式来实现。实际热传递过程中，这三种方式常常是相伴进行的，重要的是看哪一种方式占主要地位。

10、在热力学中，把除了热传递以外的其他一切能量转移方式都归于作功。所以，热传递和作功是能量转移的两种方式，除此之外没有其他方式。 由以上论述可知，热传递是能量传递的一种方式，它具体又包括热传导、对流和热辐射三种形式。为了帮助大家能把热传递与热传导更好地加以区别，下面我们有必要对热传导、对流和总辐射分别作论述。 热传导指的是物质系统（气体、液体或固体），由于内部各处温度不均匀而引起的热能（内能）从温度较高处向温度较低处输运的现象。 热传导的实质是由大量分子、原子或电子的相互碰撞，而使热能（内能）从物体温度较高部分传到温度较低部分的过程。热传导是固体中热传递的主要方式，在气体、液体中它往往与对流同时发

11、生。各种物质的热传导性能不同，热传导过程的基本定律是博里叶定律。 对流作为热传递的一种途径，是流体（气体、液体）中热传递的主要方式。它是指流体中较热部分和较冷部分在流体本身的有序的循环流动下的相互搀和，使温度趋于均匀从而达到热能（内能）传递的过程。 对流往往自发产生，这是由于温度不均匀性所引起的压力或密度差异的结果。 至于热辐射，它是指受热物体以电磁辐射的形式向外界发射并传送能量的过程。物体温度越高，辐射越强。与热传导、对流不同，热辐射能把热能以光的速度穿过真空，从一个物体传给另一个物体。任何物体只要温度高于绝对零度，就能辐射电磁波，波长 为0440微米范围内的电磁波（即可见光与红外线）能被物

12、体吸收而变成热能，故称为热射线。因电磁波的传播不需要任何媒质，所以热辐射是真空中唯一的热传递方式。例如，太阳传给地球的热能就是以热辐射的方式经过宇宙空间而来的。 由此可见，热传导与热传递是两个从属关系概念，热传递概念的外延明显宽于热传导概念的外延，故热传递是一个属概念，而热传导是一个种概念。推动世界的蒸汽近代蒸汽动力技术的产生,主要源于当时的社会生产的直接推动和当时的实验科学的长期孕育英国资产阶级革命为资本主义的发展扫清了道路，在工厂手工业的迅速发展中，社会需要促使了早期蒸汽机的问世在十六世纪末和十七世纪初，包尔塔进行了蒸汽压力实验，托里拆利和巴斯噶等进行了大气压力实验，那末格里凯进行了真空作

13、用实验这三大实验基础的相继形成，使人们得以从实验上开始认识蒸汽、大气和真空的相互作用而这些重大的实验成果也就为早期蒸汽动力技术的产生奠定了牢固的实验科学基础最先把蒸汽动力技术的设想付诸实施的，是法国著名物理学家、工程师巴本（Denis Papin 1647-1712）从1674年开始，巴本即致力于蒸汽泵的实验设计经过一段时间的实验研究与理论探索，他从欧洲当时的炼铁场广泛使用的那种活塞式风箱中受到启发，认为有可能把风箱变为汽缸，而把风箱中的活塞变为汽缸中的活塞在实验时，他先将汽缸的底部注入少量的水，再把汽缸放到火上加热当汽缸内的水沸腾后，蒸汽即推动活塞慢慢上升；然后，又把火从汽缸下抽掉，汽缸内的

14、蒸汽即慢慢冷凝由于蒸汽的冷凝，汽缸内产生真空，在大气压力的推动之下，活塞又慢慢下降通过这一实验，使巴本认识到，利用蒸汽压力、大气压力、真空作用的交互作用，完全可以推动汽缸内的活塞及其活塞杆作往返的直线运动而这种运动所产生的机械动力可以带动其他机械的运动在发明带有活塞的蒸汽泵之后，考虑到蒸汽压力大可能会使汽缸爆炸，巴本又在1680年发明了安全阀这样，第一台可以把热能转变为机械能的实验型的蒸汽泵，就于1680年在英国试验成功了继巴本之后，在近代蒸汽动力技术的发展中做出重要贡献的是英国机械工程师赛维利（T.Savery 1650-1715）赛维利的蒸汽泵的设计原理源于包尔塔的蒸汽力原理他的蒸汽泵的主

15、要构件，是汽缸与锅炉赛维利的汽缸与巴本的汽缸很不相同赛维利的汽缸未采用活塞，只是在其中接有吸水管、排水管和进汽管当蒸汽从锅炉经过汽管进入汽缸后即使这部分蒸汽冷却，而冷却后造成的真空就把矿井中的水从吸水管中吸进来，此时再将蒸汽注入汽缸，这部分进入汽缸的蒸汽所产生的压力就把水从排水管中排放出来后来，赛维利研究了巴本的蒸汽泵，在他的蒸汽泵中也采用了安全阀1695年，赛维利制造出了几台这样的蒸汽泵这是近代蒸汽动力技术的第二次突破后来，纽可门研究了赛维利蒸汽泵，他认为赛维利蒸汽泵有两大缺点一大缺点是热效率太低纽可门在设计上作了重要革新：他不让冷却水直接进入汽缸，而是把冷却水通过一个细小的龙头向汽缸内进行

16、喷溅另一大缺点是赛维利蒸汽泵基本上还是一种水泵，而不是典型的动力机针对这一点，他在赛维利蒸汽泵中引入了巴本的活塞装置，这样蒸汽压力、大气压力和真空即可在交互作用下推动活塞装置，蒸汽压力、大气压力和真空即可在交互作用下推动活塞作往复式的机械运动而这种机械运动一旦传递出去蒸汽泵也就成为了蒸汽机由于进行了上述三次研究和革新，一台近代蒸汽机的完整蓝图基本上设计出来了1705年，纽可门、考利和赛维利一道，终于试制出了第一台真正算得上是动力机的蒸汽机从巴本蒸汽泵到纽可门蒸汽机的早期蒸汽动力技术的发展，已最初向人类社会预告了即将兴起的第一次工业革命的信息，特别是预告了蒸汽时代的即将到来在工业革命中，大量的发

17、动机被应用，这促使作为机械员的瓦特对改进蒸汽机产生了兴趣瓦特自1764年开始改进纽可门蒸汽机的工作他回忆说：当年格拉斯哥大学把修理一台纽可门蒸汽机的任务交给我在修理的过程中，我深感它的不足，所以决心动手研制一种性能较好的蒸汽机 瓦特当时告诉记者，纽可门蒸汽机有两大缺点：燃料耗量大而效率低，另外就是它只能作往返的直线动作因此，除了用于矿井抽水之外，纽可门蒸汽机没有其他用途了，而它浪费的蒸汽可达八成以上经过一番努力，瓦特发现了纽可门蒸汽机效率低的原因与解决方法：既然蒸汽具有弹性，只要把汽缸和另一个容器相连接，让蒸汽接入其中，就不需一再冷却汽缸，浪费了许多热量了瓦特紧接着设计了一个与汽缸分离的冷凝器

18、，并在汽缸外面加了绝热套，使汽缸保持在高温工作状态一台运作正常的蒸汽机终于出炉了！在缺乏资金的情况下，瓦特当时向一名工厂老板贷款，但由于机件陈旧不合标准，冷凝器因蒸汽机不断从活塞旁漏汽而无法正常操作，使得工厂老板停止对他的资助幸好瓦特得到著名铁商博尔顿的赏识，出资与他成立了博尔顿-瓦特公司，让他在无后顾之忧的情况下，专心从事蒸汽机的实验和生产瓦特在新设计的蒸汽机上安装曲轴、连杆等器件，使它更为自动化这些重大的改进，使工厂和交通运输等方面都能使用蒸汽机因此蒸汽动力的巨大潜能被逐渐的发掘了出来纽可门蒸汽机问世以后，就被广泛的应用于社会生产的各个行业但是在世界上引起重大变革的是瓦特蒸汽机 当然，瓦特

19、蒸汽机的历史影响是在它问世后半个多世纪内逐渐发生的然而，它的历史影响正是以它的发明问世为历史起点的从八十年代初开始，以蒸汽机为主要标志的第一次工业革命，首先在英国，然后在西方各国迅猛发展起来在生产方式上，瓦特蒸汽机的发明，为最终实现由工场手工业向机器大工业的变革提供了强大的杠杆自此之后，首行在英国，其后在法国、德国、荷兰、瑞典等国家，都先后实现了由工场手工业转变为机器大工业的这场生产方式的大变革由于生产方式的变革，整个社会生产面貌也为之一新当瓦特蒸汽机革新成功以后，英国当时正急切需要动力的第一次工业革命得到了适用广泛的强大的动力机，从此，第一次工业革命以更加迅猛的声势向前发展 采矿业，纺织业和

20、冶金业是当时的工业革命的主要行业在采矿业中，1783年，英国著名的康沃尔采矿中心的所有纽可门蒸汽机几乎全部为瓦特蒸汽机的取代随后，在其他金属矿区、在煤矿，原有的纽可门蒸汽机也相继被瓦特蒸汽机所取代在纺织业中，1785年，诺定昂郡建立了英国的第一座蒸汽纺织厂由于采用瓦特蒸汽机作为原动机，使纺织厂打破了必须建在河谷地区的地理条件的限制，使纺织业的发展进入了一个新的时期 在冶金业中，从1790年开始，许多炼铁厂相继采用蒸汽机来开动更大的鼓风机，来为更大的高炉提供更大的风力在此之前，炼铁工人达比已在1780年发明焦炭炼铁法新的燃料加上新的动力，使高炉越建越大，产量越来越高1788年，英国的生铁产量为6

21、1300吨，而在各炼铁厂相继采用蒸汽机后，到了1796年，英国的生铁产量即猛增到125000吨 由于社会生产对瓦特蒸汽机制需求量越来越大，这也使以蒸汽机的制造为主体的机器制造业也随之发展起来自此之后，车床、刨床、钻床、磨床等各种机床制造工业以及纺织，采矿、冶金、运输等各种工种工作机的制造业也相应地发展起来以农业机械为例，在十八世纪末和十九世纪初，在英国的许多大农场就相继出现了播种机、收割机、打谷机、割草机等多种农业机械尽管这些最农业机械都是以人力或畜力为动力的，但它们却是瓦特蒸汽机在推动第一次工业革命的深入发展中结出的技术果实这说明，第一次工业革命的风暴不但在工业领域迅速发展，而且迅速地波及到

22、工业以外的其他领域 另外，在科学技术上，在生产关系上，瓦特蒸汽机的发明也起到了重要作用瓦特蒸汽机的发明，第一次大规模地把热能转变为机械能，这就直接推动了科学、热力学和能量转化方面的基础理论的研究，同时了直接推动了纺织、采矿、冶金、机械等各类技术科学的发展 瓦特蒸汽机的发明，也为生产关系的革命提供了有力的杠杆自此之后，由于机械大工业的迅速发展，社会日益分成两大明显对立的阶段：无产阶级和资产阶级机器大工业反无产阶级一次又一次抛向街头，无产阶级革命也就一次又一次发生，从而把西欧一些主要资本主义国有推向了一个新的社会发展阶段高中物理考试答题技巧及注意事项在考场上，时间就是我们致胜的法宝，与其犹犹豫豫不

23、知如何落笔，倒不如多学习答题技巧。那么，高中物理考试答题技巧及注意事项有哪些呢？下面和小编一起来看看吧！高中物理考试答题技巧选择题的答题技巧解答选择题时，要注意以下几个问题：（1）注意题干要求，让你选择的是“不正确的”、“可能的”还是“一定的”。（2）相信第一判断：只有当你发现第一次判断肯定错了，另一个百分之百是正确答案时，才能做出改动，而当你拿不定主意时千万不要改。特别是对中等程度及偏下的同学尤为重要。切记：每年高考选择题错误率高的不是难题，而是开头三个简单题。不要再最简单的地方，轻敌栽坑！实验题的做题技巧（1）实验题一般采用填空题或作图题的形式出现。填空题：数值、单位、方向或正负号都应填全

24、面；作图题：对函数图像应注明纵、横轴表示的物理量、单位、标度及坐标原点。对电学实物图，则电表量程、正负极性，电流表内、外接法，变阻器接法，滑动触头位置都应考虑周全。对光路图不能漏箭头，要正确使用虚、实线，各种仪器、仪表的读数一定要注意有效数字和单位；实物连接图一定要先画出电路图（仪器位置要对应）；各种作图及连线要先用铅笔（有利于修改），最后用黑色签字笔涂黑。切记：游标卡尺、螺旋测微器、多用电表的读数历来都是考察的重点。切记：选择题有8-10分是送你的，但你可能拿不到（单位、有效数字、小数点后保留几位、坐标原点等）。（2）常规实验题：主要考查课本实验，几年来考查比较多的是试验器材、原理、步骤、读

25、数、注意问题、数据处理和误差分析，解答常规实验题时，这种题目考得比较细，要在细、实、全上下足功夫。（3）设计型实验重在考查实验的原理。要求同学们能审清题意，明确实验目的，应用迁移能力，联想相关实验原理。在设计电学实验时，要把安全性【所谓的安全不是对人来说，而是对仪器来说的】放在第一位，同时还要尽可能减小实验的误差【误差从偶然和系统两个方面考虑，系统免不了，偶然可减小】，避免出现大量程测量小数值的情况。计算题的答题技巧（1）仔细审题，明确题意。每一道计算题，首先要认真读题，弄清题意。审题是对题目中的信息进行搜索、提取、加工的过程。在审题中，要特别重视题中的关键词和数据，如静止、匀速、 最大速度、

26、一定、可能、刚好等。一个较为复杂的运动过程要分解成几个不同的阶段。否则，一旦做题方向偏了，只能是白忙一场。（2）敢于做题，贴近规律。解题就是建立起与未知数数量相等的方程个数，怎样建立方程呢？方程蕴含在物理过程中以及整个过程的各个阶段中，存在于状态或状态变化之中；隐藏在约束关系之中。应由题目中的物理现象及过程所对应的或贴近的物理规律，建立主体关系式。（3）敢于解题，深于研究。遇到设问多、信息多、过程复杂的题目，在审题过程中，若明确了某一阶段的情景，并列出了方程。要敢于先把结果解出来，这对完全理顺题意起着至关重要的作用。很多情况下第二阶段的情景要由第一阶段的结果来判定，所以第一阶段的结果成为打通障

27、碍的重要武器。（4）答题要规范，得分有技巧简洁文字说明与方程式相结合尽量用常规方法，使用通用符号分步列式，不要用综合或连等式对复杂的数值计算题，最后结果要先解出符号表达，再代入数值进行计算。高中物理考试注意事项高三学习成绩不好怎么办？看高考蝶变掌握逆袭方法。淘宝搜索高考蝶变购买！1.计算大题绝对不能空着即便你做不上来，也要写该部分对应课本中的基本物理公式。需要注意的是，必须带入题中的符号。比如说题目中电荷量是e，你在答题纸上写q往往就不会给分了。阅卷中我们老师们都严格遵守采点给分原则，也就是说，你写对了几个物理公式（与答案一样），即便没有计算，我们也给对应的分值。这是阅卷的规则，谁都不能改变。

28、2.重视画图解题过程中要受力分析、研究运动轨迹的，一定要画图，养成画图的好习惯。图像画出来虽然有时候是没分的，借助于图像来分析题意很方便。另外，物理题的答案并不是标准的，有的时候你写的与答案不一样，老师们怎么理解呢？看图是一个捷径。答题纸上的内容是给老师看的（是你和阅卷老师的对话），不要给老师们的阅卷制造困难，图一定要画。见到很多学生不画图，也没有个依据，就直接来个物理公式。我的第一感觉就是，莫非是抄别人的？相信判你卷子的老师也是一样的。3.物理试卷中几乎没有多选题四个选项都是对的物理多选题，基本上是不会有四个选项全对的，除非是非常老旧的题（90年代的高考题）。如果你物理成绩很差，我建议你把多

29、选题都当成单选来做，这样更有利于得分，特别是多选题的最后一道题。4.不会的暂时跳过，合理分配考试时间同学们在考场上要注意解题时间的分配，没有思路的题先跳过去。建议多选题的最后一道先跳过，实验题的最后一个空，解答题的最后一问更是要留到最后再做。原因不解释了，大家都知道，不过王尚老师想说的是，真正的在考场上认真去执行的同学还是少数。小编推荐：高考物理答题技巧5.看不懂题意的，联系课本考点物理题联系实际的很多，比如天体联系宇航的，磁场联系粒子加速度器的，等等。这些应用问题很难理解，一个诀窍就是联系课本的考点。高中物理wuli.in题万变不离其宗，考点还是源于课本。在考场上监考的时候王尚老师就发现很多同学在那里天马行空般的思考，完全脱离了课本，这样怎么能做出来呢？6.联系课堂上老师讲过的典型题和上面的建议类似，遇到难题，无从下手，就回忆下课堂上老师讲过的一些典型题，总是有类似的地方的。物理题本身就是有规律的，很多思考方法和切入点都是类似的。另外，笔者提醒同学们可以到物理自诊断学习系统中去看我们总结的解题思路，帮助你梳理考点，搞明白定理定律、物理公式的使用。