走出理解內(nèi)能的誤區(qū)

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中物理 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)

  內(nèi)能是初中熱學(xué)部分的重要概念之一,是初中物理教學(xué)中的一個難點。由于內(nèi)能的概念很抽象,并且與溫度、做功、熱傳遞之間存在著較為復(fù)雜的關(guān)系,所以學(xué)生對于內(nèi)能概念的理解往往是片面的,表現(xiàn)在處理具體問題時常有顧此失彼和捉摸不定的感覺。本文對于理解內(nèi)能的常見誤區(qū)進行簡要分析,供參考。

  誤區(qū)一:關(guān)于“吸收熱量和溫度”

  由于受到生活“經(jīng)驗”的干擾,大多數(shù)學(xué)生都認(rèn)為“物體吸收熱量溫度一定升高”。部分學(xué)生能夠理解“物體吸收熱量溫度可以保持不變”,但是很少學(xué)生對“物體吸收熱量溫度可以降低”表示認(rèn)同。

  事實上,在不涉及做功的情況下,物體吸收熱量有的溫度升高,還有的可以不變或降低。例如,一般情況,物體吸收熱量溫度升高。但是晶體熔化、液體沸騰的過程中吸收熱量溫度保持不變;汽化、升華的過程中吸收熱量的物體溫度降低,汽化、升華的物理過程都有致冷作用。

  誤區(qū)二:關(guān)于“溫度和內(nèi)能”

  教材中介紹物體的內(nèi)能和溫度有關(guān),溫度越高,物體內(nèi)部分子的熱運動越劇烈,物體的內(nèi)能就越大。所以學(xué)生容易產(chǎn)生“物體的溫度不變,內(nèi)能也就保持不變”的錯誤認(rèn)識。

  物體的溫度變化,內(nèi)能一定變化。但是物體的溫度不變,內(nèi)能可以不變,也可以增加,還可以減小。例如,一般情況下,物體的溫度不變,內(nèi)能不變;但是晶體在熔化過程中,吸收熱量,溫度保持不變,內(nèi)能增加;相反在凝固過程中,放出熱量,溫度保持不變,內(nèi)能減小。

  誤區(qū)三:關(guān)于“做功、熱傳遞和內(nèi)能”

  1.改變物體的內(nèi)能有兩種方式;做功和熱傳遞,并且做功和熱傳遞對于改變物體的內(nèi)能是等效的。初中學(xué)生的思維缺乏嚴(yán)密性,在解決具體問題時往往顧此失彼。例如,認(rèn)為“物體吸收熱量內(nèi)能一定增加,物體對外做功內(nèi)能一定減小”等。

  2.因為熱傳遞是內(nèi)能間的轉(zhuǎn)移,所以在沒有做功的參與情況下,物體吸收熱量內(nèi)能一定增加,放出熱量內(nèi)能一定減;但是在沒有熱傳遞的情況下,外界對物體做功,物體的內(nèi)能不一定增加,即機械能不一定轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。例如,用力提起物體,對物體做功使得物體的機械能增加,而內(nèi)能本身沒有變化。如果是做功使物體內(nèi)能變化。外界對物體做功物體的內(nèi)能增加,物體對外界做功內(nèi)能減小。常見做功使物體內(nèi)能增加的情況有:壓縮氣體做功,克服摩擦做功。物體對外做功使物體內(nèi)能減小的情況是氣體膨脹對外做功。

  誤區(qū)四:關(guān)于“熱量和內(nèi)能”

  有的學(xué)生認(rèn)為“熱量就是內(nèi)能”。

  熱量和內(nèi)能是兩個不同的物理量。熱量是在熱傳遞過程中傳送能量的多少,是一個過程量,只有在熱傳遞的過程中才有意義。不能說“物體含有熱量,具有熱量”。內(nèi)能是物體內(nèi)所有分子做無規(guī)則運動的動能和分子間相互作用的勢能的總和,它和物體的質(zhì)量、溫度等因素有關(guān)。一切物體都有內(nèi)能。

  誤區(qū)五:關(guān)于“機械能和內(nèi)能”

  1.部分學(xué)生認(rèn)為“物體的運動速度越大,它的內(nèi)能就越大”這個錯誤認(rèn)識是由于學(xué)生沒有把宏觀概念和微觀概念區(qū)分開的緣故。物體宏觀的機械運動情況決定物體的機械能,物體微觀的分子熱運動和分子間的相互作用決定物體的內(nèi)能。所以物體的運動速度和它的內(nèi)能沒有直接的關(guān)系。

  2.一個物體的內(nèi)能減少,一定有另一個物體的內(nèi)能增加”。這個錯誤的產(chǎn)生反映學(xué)生對于能量之間的轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移關(guān)系模糊不清,可以從以下幾個方面來認(rèn)識:

  首先,機械能和內(nèi)能可以相互轉(zhuǎn)化,主要通過做功來實現(xiàn)。例如,物體沿粗糙的斜面滑下;流星墜落和大氣層摩擦等情況下機械能都減小轉(zhuǎn)化為物體間的內(nèi)能。再如,壺內(nèi)熱汽推動塞子運動,自身內(nèi)能減小,轉(zhuǎn)化為塞子的機械能。

  其次,有時機械能不轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。例如,人造衛(wèi)星在大氣層外運動;忽略空氣阻力的物體的下落運動都只有動能和勢能間的相互轉(zhuǎn)化,而機械能的總量保持不變,不轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。

  再次,物體的內(nèi)能減少,可以轉(zhuǎn)化為機械能或其他形式的能。例如,熱蒸汽膨脹推動活塞運動,對外做功,自身內(nèi)能減小,部分轉(zhuǎn)化為活塞的機械能。部分轉(zhuǎn)化為活塞的內(nèi)能。

  來源:謝冬英物理工作室


本文來自:逍遙右腦記憶 http://www.yy-art.cn/gaozhong/910921.html

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