实验对比思路明晰_实验设计-查字典物理网

实验对比思路明晰

查字典物理网 2012-12-29

改变物体的内能的方法有两种：做功和热传递。其中做功可以分为两种，对物体做功和物体对外做功。这两种方法教科书上分别做了两个实验来验证，但由于两个实验有些相似的地方，很容易把它们记混淆，我们在这里把这两个实验做一个对比，就可以很清楚地看到这两个实验相同的地方和不同的地方。

实验一：对物体做功实验（如下图）

实验方法：在厚壁玻璃筒里放一团醮有乙醚的棉花，把活塞迅速压下去，观察瓶内的现象。

实验现象：棉花燃烧起来

原因：活塞迅速压下去，活塞压缩空气对空气做了功，使空气的内能增大，温度升高，达到了棉花的着火点，使棉花燃烧了起来。

实验结论：对物体做功，使物体的内能增大。

实验实质：机械能转化为内能

实验二：物体对外做功实验（如下图）

实验方法：在大口的玻璃瓶内装一些水，水的上方有水蒸气。给瓶内打气，当瓶塞跳起时，观察瓶内的现象。

实验现象：当瓶塞跳起时，瓶内出现了“白雾”。

原因：瓶内空气推动瓶塞做功，空气的内能减小，温度降低，使水蒸气液化形成小水滴。

实验结论：物体对外做功，本身的内能减小。

实验实质：内能转化为机械能。

由于实验二中先向瓶中打气，所以学生经常误会认为这是在压缩空气，使空气内能增大。在这里我们先向瓶内打气的目的是让瓶内的空气增多（增大瓶内压强），当瓶内的空气多到瓶子装不下的时候，就把塞子冲了出来。我们观察的是当塞子跳起来后瓶内出现的现象，而不是向瓶中打气时的现象。

把这两个实验综合在一起我们可以看到，做功改变物体的内能其实是内能和机械能的相互转化。

这里的实验二我们也可以利用身边的器材来做类似的实验：

【2009·重庆市】物理老师在课堂上用瓶壁较薄的矿泉水瓶做了如下演示：首先旋紧瓶盖，接着两手分别握住瓶的上、下部分，使劲拧紧瓶的下部，使其严重变形压缩瓶内空气，然后迅速旋开瓶盖，可看到瓶盖飞出数米远，瓶口和瓶内有“白雾”产生（如图）。

当瓶盖被冲出时，我们看到矿泉水瓶内出现“白雾”是因为瓶内的空气推动瓶盖做功，内能减小，温度降低，瓶内水蒸气液化形成的小水滴。

做功改变物体内能的事例生活中还有很多，水烧开后壶盖会被顶起，是水蒸气对壶盖做功，本身内能减少，内能转化为机械能。摩擦生热是机械能转化为内能。我们把这些例子归纳整理后，做功改变物体内能的相关知识我们就能够地掌握地很牢固了。

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