浅谈热学及教学

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1、浅谈热学及教学内容摘要:热学是研究大量分子的集体所表现出来的现象和规律。学习热学可以使我们对物质的结构,物质的特性和物质的运动有更深一步的认识。同时,热学与国民经济的关系也极为密切，日常生活，工农业生产的很多方面都与热现象有关，从古老的蒸汽机到近代的火箭、现代的火车都属于热学的研究和应用范畴。但是，热学涉及了物质深一层的结构，微观粒子的运动物态相变，系统内能的改变等相当复杂，将深入细致的研究需要有更高的数学基础和理论知识。但目前来说，对于热的基本概念和理解、简单热量的计算，理想气体状态方程必须要了解并运用到现实生活中，这是非常重要的。关键词：温度内能热量理想气体高等教育

2、成人考试函授教育毕业论文浅谈热学及教学专业物理教育班级2006物理本科姓名陈玉福学号指导老师李银轮联系电话13997015873完稿日期2008年7月10日1.从“热”字看热学的几个基本概念：在日常生活中，“热”是一个具有多种含义的字。即使在物理学中的不同场合下，它也有不同的含义。如：在下面几句话中包含一个“热”字；“电烙铁通电以后，很快就热起来了”。“热机的应用是很广泛的”。“热和功有相当性”。“热与日常生活有密切关系，如布朗运动，湿衣服在通风向阳处容易变干”。以上几句话中的“热”字各表示什么意思呢？第一句话里的“热”字表示冷热程度，即表示温度升高的意思；第二句话里的

3、“热”字，是利用燃烧的热能（内能）转化为机械能的机器，因此，这里的“热”字实际上表示内能的意思；第三句话里的“热”字表示热量，即热量和功具有相当性；第四句话里的“热”字表示的是物质运动的一种形式，是大量分子不停地运动所表现出来的热现象。温度、内能、热量、热现象、都是与大量分子运动有关的，虽然有一定的联系，但它们的含义是各不相同的，绝不能混淆。温度是物体的冷热程度，其本质是物体内部的分子运动的剧烈程度。温度越高，分子运动的越激烈，分子运动速度就越大，从而它们的平均动能也越大。可见，用来表示冷热程度的温度，实质上是物体内分子平均动能的一种量度。由于温度的高低最直接反映物体内

4、分子的热运动的情况，所以把温度当作描写物体热运动状态的一个最基本的参量，整个热学都跟温度这个物理量有关。内能是物质内所有分子所具有的动能、势能的总和。而分子的动能与温度有关，分子的势能与分子间的距离有关，在温度与体积一定的条件下，分子数越多，内能越大。热量（能量）是物体内能的变化的一种程度。众所周知，“能量”是研究物理学过程中引入的基本概念。在高中，其引入方法的具体例子是在学习力学中的功能原理（mv22）-(mv12)=w时学到的。并且，学习了动能是物体的状态量，功是非状态量。而且，以后凡是做“××能量”时都可以定义为状态量。由于学生对这些热学基本要领往往搞不清楚，似是

5、而非，因此在教学过程中可以围绕这些要领提出一系列思考问题。例如：一个物体温度升高，内能是否一定大呢？有的学生可能认为存在这种关系，但实际上并不一定。物体的温度只反映物体的冷热程度，而内能的大小还决定于物体所含分子数的多少和所占有的体积。对于一个确定的物体，一般来说，温度升高时，一方面分子的动能在增加，另一方面由于温度的升高体积膨胀，从而分子间距离增大，分子势能增加，因此，温度升高时，物体内能也随着增加。如果两个物体温度相同，由分子数多的物体具有的内能大。某一物体虽然温度较低，但由于分子数多，内能也可以比较大；而某一物体虽然温度较高，但由于分子数少，内能也不见得大。一根点

6、燃又熄灭的火柴，火柴棍发红颜色的地方温度高达500℃度以上，但内能并不大。因此，对不同的物体，不能简单地用温度的高低来判断内能的大小。又如，物体内能大，传递的热量是否一定多呢？这也要具体分析，热量所反映的不是内能的绝对大小，而是物体内能的改变，在单纯热传递的过程中，内能改变的多，传递的热量就多。至于热现象，是指凡与温度有关的物体一系列性质的变化，统称为热现象。如物体的热胀冷缩、物体的热传递、物体状态的变化、物体的热电效应、电磁学性质的改变以及热机中工作物质在工作过程中所表现的现象等等。2.教法研究要注重实验，唤起学生已有的感性认识，观察、分析实验现象和实验结果，从而建立

7、概念，得出结论。例如：关于温度的概念和温度的测量，我们可以从最简单实验入手。取一盆冷水在下面加热，让学生在加热的不同阶段把手伸入小中，于是学生从感觉上认识到从冷到微温，温和，热以至最后烫手。那么，凭感觉可以准确的判断温度的高低吗？我们取一杯20—30℃的水，让一个学生第一次先把手放在冰块上摸一会儿，放入水中，他会觉得摄氏二十多度的水是热的；第二次让这个学生先把手放入60—70℃的水中呆一会儿再让放入试验水中，他又会觉得二十多度的水是凉的，这是由于相对温差在感觉上造成的错觉。于是我们引导学生，要想准确的测量温度，必须借助物质由于冷热变化而引