1、二、物体的内能教学建议1.提出问题:(1)分子的热运动永不停息,毫无规则,分子的热运动速率是否会相同?(2)研究单个分子的动能有无意义?复习初中学过的“温度是表示物体冷热程度的物理量”,这种说法带有一定的主观性,可举例说明。引出“温度是物体分子热运动平均动能的标志”。这里有两层含义应让学生知道,一是用宏观量(温度)表示微观量(分子热运动平均动能);二是统计观点,体会热学的研究方法。2.提出问题:分子间有无空隙?举例说明,如扩散现象、物体可以被压缩等。然后演示酒精与水混合后总体积减小,提出问题让学生思考。(1)说明什么问题?(2)是否酒精分子钻入到了水分子的空隙,或水分子钻入到了酒精分子的空隙?
2、若是那样,实验中会发生什么现象?最后得出体积减小的原因是分子间的距离发生了变化。3.分子力的演示最好一次成功。铅块下可以挂一个砝码,甚至可以挂较重的物体,如学生的书包,学生会感到吃惊。演示完之后要让学生看一下两个端面上的痕迹,并不是两个铅块端面上的所有分子都接触了,其实只是很少的几个点接触,从而说明,当分子间的距离很小时分子力是很大的。4.对分子间同时存在着相互作用的引力和斥力,学生理解起来有一定的困难,觉得不可思议。可以通过固体既有抗拉性,说明分子间有引力;同时又具有抗压性,说明分子间又存在着斥力,只是在不同的条件下表现不同。可以用下图的模型加以“类比”分析。图中,弹簧是被压缩的,橡皮条是被
3、拉长的,两个小球处于平衡。当向中间压缩两个球时,表现为向外的“斥力”增加,而向外拉两个球时,表现为“引力”增加。但要向学生说明分子间并不是这样的,只是为了便于理解,我们做了一个类比。5.理解分子力曲线也是难点,把上面的问题讲清了,分子力的曲线好接受一些。要使学生看懂教材中示意图1.23,知道以下几点:(1)r0=10-10 m,平衡位置的含义。(2)r10-10 m时,若分子间的距离增加,分子间的斥力和引力都减小,斥力比引力减小得快,也说明和上面模型的区别。(3)理解当r10-9 m,即 r10r0时,分子间的距离可以认为等于0的含义,说明为什么打碎的物体很难复原。6.与传统教材比较,分子的势
4、能降低了要求,即对于分子的势能随分子间距离如何改变没做要求。对分子势能教材中是从与重力势能类比引入的,这样处理便于理解。进一步类比,物体和地球间的相对位置改变了,重力势能要改变,是因为重力做了功;分子间距离改变时,分子力做功也会引起分子间势能的改变。分子间距离的改变宏观上表现为物体体积的改变,所以分子的势能跟物体的体积有关。为什么气体的分子势能可不考虑?可结合分子力曲线,引导学生自己得出。7.物体的内能是所有分子做热运动的动能和分子势能的和。要强调分子热运动的动能和分子的势能都是微观量,由微观状态决定。机械能是由物体机械运动决定的,物体运动的动能和势能都是宏观量,二者不要混淆。教材中“问题和练
5、习”的第3题就是这样的问题,一定要把这个习题讲清楚,使学生知道物体的内能和机械能是两码事、两个不同的概念,以加深对物体内能的理解。资源参考科学家揭开壁虎飞檐走壁之谜生活中有些现象常常令人困惑不解,例如,一种长约10 cm、背呈暗灰色的爬行纲四足小动物壁虎,能在光滑如镜的墙面或天花板上穿梭自如,捕食蚊、蝇、蜘蛛等小虫子而不会掉下来。科学家通过实验发现,壁虎能够在一些竖立的抛光玻璃表面以1 m/s的速度向上高速攀爬。而且“只靠一个指头”就能够把整个身体稳当地悬挂在墙上。它除了能在墙上竖直上下爬行外,还能够倒挂在天花板上爬行,这一绝技更令其他动物望尘莫及。多少年来,许多人习惯地认为,壁虎飞檐走壁靠的
6、是四个脚掌上神奇的吸盘,美国加利福尼亚大学伯克利分校的科学家罗伯特福尔等人经过研究发现,看上去不起眼的壁虎,居然是自然界数一数二的“应用物理大师”。它脚底的力量,竟然来自宇宙中最基本的物理学原理分子引力。靠着这种力量,一只身长6 cm的壁虎,用它不过几平方毫米大小的脚掌,能够提起重达40 kg的重物!分子引力,也叫范德瓦尔斯力,是中性分子彼此距离非常近时产生的一种微弱引力。由于这种引力过于微弱,通常没有人加以注意。比如,当我们把手贴到墙上时,也会产生分子引力,但由于实际接触面积太小,可能只有数千个接触点,人的手掌不会被吸附到墙壁上。但壁虎就不一样了,它的每只脚底部长着数百万根极细的刚毛,而每根
7、刚毛末端又有约4001 000根更细的分支。这种精细结构使得刚毛可以与物体表面分子间的距离达到非常近,从而表现出明显的分子引力。虽然每根刚毛产生的力量微不足道,但累积起来就很可观。根据计算,一根刚毛能够提起一只蚂蚁的重量,而100万根刚毛虽然占地不到一个小硬币的面积,但可以提起约200 N的重量。如果壁虎同时使用全部刚毛,就能够支持约1 250 N的重量。科学家说,壁虎实际上只使用一个脚,就能够支持整个身体。壁虎又是怎样自如地控制脚上的吸力呢?科学家用显微摄像机录下壁虎在玻璃上爬动的情况,发现当壁虎试图移动脚掌时,需要付出比吸住附着物时高600倍的力量,并将脚趾伸展到30以上才能达到目的,这就如同人们扯下粘贴的胶带时所做的一样。而且,即使在真空环境下,它脚上的黏着力也不会失灵,这说明壁虎不必分泌任何物质以维持附着力;也不需要借助空气负压“吸”住物品。
