第2节 内能和热量
[教学目标] 一、知识与能力 1.知道分子运动的快慢与温度的关系. 2.了解内能的概念,能简单描述温度和内能的关系. 3.知道人类改变和利用内能的两种方式. 4.了解热量的概念,从能量转化的角度认识燃料的热值. 二、过程与方法 1.通过自主实验探究对比知道,物体温度越高,分子热运动越剧烈. 2.类比已经认识到的宏观能量<机械能、动能和势能>,认识物体内的微观能量——内能——分子动能和分子势能之和. 3.通过实例分析认识内能是一种重要的能量形式. 4.用能量的观点认识燃料这一人类目前利用得最广泛、最重要的能源;从能量转化的角度认识燃料的燃烧过程. 5.通过实例认识做功过程、热传递过程都是改变物体内能的过程. 三、情感、态度与价值观 1.认识内能与内能的改变与人类的生活、生产息息相关,具有普遍性,提高利用内能服务人类社会的意识. 2.认识使用燃料的价值,知道合理使用不同燃料对节约能源、保护环境的重要性. [教学重点] 认识一切物体都具有内能;认识到内能改变的两种方式是做功和热传递. [教学难点] 温度、内能、热量三个基本热学概念的联系与区别. [教学突破] 通过自主实验探究,为学生理解温度与内能的关系提供直观印象;通过对比分析理解内能是一个状态量,而热量是一个过程量,理解内能和热量的区别. [教学准备] ◆教师准备 多媒体材料<改变和利用内能的图片等>、粗铁丝、锤子、压缩空气引火仪等. ◆学生准备 烧杯两个、墨水笔、热水、冷水等. |
┃教学过程设计┃ 第1课时
教学过程 | 批注 |
一、复习提问,引入新课. 师:分子动理论的内容有哪些? 生:物体是由大量分子组成的,分子都在不停地做无规则的运动,分子间存在着引力和斥力. 师:什么叫做扩散?扩散现象能够表明什么? 生:由于分子运动,某种物质逐渐进入到另一种物质中的现象叫做扩散.扩散现象表明组成物质的分子都在不停地做无规则的运动,还表明分子间有间隙. 师:请同学们猜想,扩散的快慢与什么有关? 生:可能与物体的温度有关. 教师点拨:检验我们的猜想是否正确,最好的方法就是实验探究,请同学们讨论探究"温度对扩散的影响"的实验所需的器材和步骤. | 上一节课学习了扩散知识、分子动理论知识,这些知识是理解本节课内能概念的基础,所以本节课采用复习提问的方式引入新课. |
二、进行新课. <一>温度与热运动. 1.实验探究:温度对扩散的影响. <1>学生实验:把两滴红墨水分别滴入盛有冷水和热水的两个烧杯中. <2>现象:热水中红墨水扩散较快. <3>结论:物体的温度越高,扩散越快,说明构成物体的大量分子做无规则运动越剧烈. 2.温度. <1>定义:温度表示物体的冷热程度. <2>温度反映了构成物体的大量分子做无规则运动的剧烈程度. 3.热运动. 定义:物体内部大量分子的无规则运动叫做热运动. 内能与什么有关<二>物体的内能. 问题1:哪些物体有动能?它们的共同特征是什么? 生:运动的汽车、奔跑的骏马、飞翔的小鸟等都有动能.它们的共同特征是都在运动. 问题2:哪些物体具有重力势能?它们的共同特征是什么? 生:空中飞行的飞机、吊在空中的电灯、举高的重锤等都有重力势能. 教师点评:一切运动的物体都具有动能,而由分子动理论我们知道,构成物体的分子都在不停地运动,则分子由于运动也具有动能;具有重力势能的物体是因为物体和地球之间存在力的作用,且它们之间又有距离,而由分子动理论我们知道,分子间也存在相互作用的力,且分子间存在间隙,故分子间也存在势能. 1.内能的定义 物体内部所有分子的动能和分子间相互作用的势能的总和,叫做物体的内能. | 滴入红墨水的多少、两个烧杯中冷水和热水的多少要相等,滴入时间要相同,这样有利于学生对比观察. 因为分子很小,通常物体中含有分子的数目都是巨大的,单个分子或少数几个分子的运动不能称为热运动. 内能概念反映的是微观分子所具有的能量,比较抽象,学生对宏观物体具有的机械能已经有所了解,故可以采用联想对比的方法引入内能的概念,以便于学生接受. |
2.与物体的内能有关的因素 <1>物体内能的大小与物体的温度有关.同一物体,温度越高,内能越大. <2>内能还与物体内部分子的多少、种类、结构、状态等因素有关. 3.一切物体都有内能. 学生讨论活动:阅读并讨论教材第8页"南极的冰山有内能吗?". 学生回答:冰山的分子也在做热运动,所以冰山也具有内能. | 物体温度越高,物体内分子运动越剧烈,分子动能越大.内能的改变会影响物体内部分子的运动与结构的变化,从而引起热膨胀、熔化、凝固、蒸发等各种热现象. 由上一节学习的分子动理论学生已经知道,一切物体的分子都在不停地做无规则的运动. |
┃教学小结┃
[板书设计] 第2节 内能和热量<1> <一>温度与热运动 1.实验探究:温度对扩散的影响. 2.温度:温度表示物体的冷热程度. 3.热运动:物体内部大量分子的无规则运动叫做热运动. <二>物体的内能 1.内能的定义. 2.与物体的内能有关的因素. 3.一切物体都有内能. [教学探讨与反思] 本节课组织学生做好实验探究"温度对扩散的影响"是关键.通过宏观的物理情境来反映微观分子的特性.物体内能的大小除了与温度有关之外,还与物体含有分子的个数、种类、结构、状态等因素有关.一般说来,物体不同,其内能也不同;同一物体处于不同温度、不同体积时,其内能也不同,对此学生只要了解即可.如果学生想比较物体的内能大小,可以告诉他们,不同物体的内能初中生阶段不用比较大小;同一物体温度升高,则内能增大;同一物体温度不变时,内能可能不变,也可能增大,如零摄氏度的冰熔化成零摄氏度的水的过程中;也可能减小,如零摄氏度的水凝固成零摄氏度的冰的过程中. |
┃教学过程设计┃ 第2课时
教学过程 | 批注 |
一、学生举例,引入新课. 物体的内能跟物体的温度有关,温度越高,物体的内能越大,也就是说当物体的温度发生了变化时,它的内能就发生了变化.如何改变物体的温度,同学们能够从生活实际中举出许多的事例.<可以给学生举例讨论时间>今天我们先研究改变物体内能的方法有哪些. | |
二、进行新课. <三>改变内能的方式. 情境:教师出示一段粗铁丝. 提出问题:让粗铁丝的温度升高,内能增大,有哪些方法? 学生讨论交流可以采用的方法,并且可以具体试一试. 学生的举例可能有:①用火烤;②放入热水中;③用砂纸摩擦;④来回弯折;⑤用锤子敲打等. 1.改变物体内能的两种方式:一是热传递,二是做功. 2.热传递. <1>热传递现象:热传递过程中,高温物体温度降低,低温物体温度升高,直到温度相同时,热传递停止. <2>条件:物体间存在温度差异,或物体不同部分间存在温度差. <3>实质:内能的转移,内能从高温物体转移到低温物体,或从物体的高温部分传到低温部分. <4>方向:内能总是从高温物体传向低温物体,不存在内能由低温物体传向高温物体的现象. 3.做功和物体内能的改变. <1>对物体做功,物体的内能增加. <2>物体对外做功,物体的内能减少. 还可以采用图1-2-1所示的器材演示说明"物体对外做功,物体的内能减少"这一规律.事前组装好仪器,课前在瓶内装入少量的水.实验时告诉学生,由于水的蒸发,瓶内存在水蒸气.由于水蒸气是无透明的,所以水蒸气是看不到的.提醒学生注意观察瓶塞跳起时容器中有什么现象.分析现象:瓶塞跳起是水蒸气对瓶塞做功,那么水蒸气的内能就减小,温度就降低,水蒸气就液化成小水珠,就是我们看到有雾的产生. 4.热量:在热传递过程中,转移内能的多少叫做热量. <四>燃烧:放出热量. 多媒体展示篝火情境.还可以结合教材第10页图文内容展示篝火情境. 1.燃烧过程中的能量转化:燃料燃烧是一种化学变化,在燃烧过程中,燃料的化学能转化为内能. 2.讨论交流:认识燃料. 教师点拨:燃料根据其状态不同可以分为固体燃料、液体燃料、气体燃料.相同质量的不同燃料完全燃烧放出的热量不同.如1kg酒精完全燃烧放出的热量约是3.0×107J,1kg汽油完全燃烧放出的热量约是4.6×107J. 3.热值 <1>定义:1kg某种燃料完全燃烧放出的热量,叫做这种燃料的热值. <2>符号:q. <3>定义式:q=. <4>单位:J/kg. <5>物理意义:如酒精的热值为3.0×107J/kg,它表示1kg酒精完全燃烧放出的热量是3.0×107J. 学生活动:讨论交流教材第11页几种常见燃料的热值表格,并说明它们的物理意义. 可以让学生观察图片或视频材料:汽车尾气黑烟、锅炉烟囱的黑烟、炼焦、制炭等,指出燃料不完全燃烧将会降低燃料的利用率,不但浪费能源,还造成环境污染. | 用火烤、放入热水中,是通过热传递的方法使铁丝内能增大,学生可以通过生活经验感知.而用摩擦、敲打或弯折,是通过做功的方法使其内能增大,学生生活经验很少,可以让学生具体操作验证一下. 为了增加学生的直观效果,如果时间允许,教师还可以借助"压缩空气引火仪"演示"对物体做功,物体的内能增加"这一规律.取绿豆粒大小的一块干燥,用镊子把棉花拉得疏松一些,放入玻璃筒底.将活塞涂上少许蓖麻油<起润滑和密封作用>,放入玻璃筒的上口.此时要提醒学生注意观察筒内的棉花.迅速地压下活塞,可看到燃烧发出的火光.可以让学生解释原因:压缩空气做功,使空气内能增大,温度升高,引起棉花燃烧. (1)由于热传递过程中内能总是从高温物体传向低温物体,所以高温物体的内能减少叫做放出了热量,低温物体的内能增加叫做吸收了热量.在热传递过程中,总是存在着放热物体和吸热物体,物体放出或吸收的热量越多,它的内能的改变越大.<2>热量是过程量,不能说物体具有<含有>热量,更不能比较不同物体"含有"热量的大小. 表格中煤气和天然气的热值单位是J/m3,教师可以提醒说明它们的物理意义. 燃料的热值特指1kg燃料完全燃烧放出的热量,故不是任何物体都具有热值<如石头、钢铁等就没有>.热值是燃料的特性,燃料的热值与燃料的多少、是否完全燃烧无关.对于一种燃料,其热值不变. |
三、反思总结. 1.请学生反思自己本节课的学习情况,谈谈收获和体会. 2.教师利用板书小结. 3.课堂练习:一名学生板演,其他学生在练习本上完成教材第12页"自我评价"第3题. | |
┃教学小结┃
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