內(nèi)能教案高中
發(fā)表時(shí)間:2020-03-23《內(nèi)能》教學(xué)設(shè)計(jì)。
老師在新授課程時(shí),一般會(huì)準(zhǔn)備教案課件,大家應(yīng)該開始寫教案課件了。對(duì)教案課件的工作進(jìn)行一個(gè)詳細(xì)的計(jì)劃,可以更好完成工作任務(wù)!你們會(huì)寫適合教案課件的范文嗎?下面是小編為大家整理的“《內(nèi)能》教學(xué)設(shè)計(jì)”,僅供您在工作和學(xué)習(xí)中參考。
《內(nèi)能》教學(xué)設(shè)計(jì)
一、教學(xué)目標(biāo)
(一)知識(shí)與技能
1.了解內(nèi)能的概念,知道任何一個(gè)物體都具有內(nèi)能。
2.知道熱量的概念及單位。
3.結(jié)合實(shí)例分析,知道熱傳遞是改變物體內(nèi)能的一種方式,是內(nèi)能的轉(zhuǎn)移過程。
4.知道做功可以使物體內(nèi)能增加或減少的一些事例。
(二)過程與方法
會(huì)根據(jù)分子動(dòng)理論用類比的方法建立內(nèi)能的概念,能簡(jiǎn)單描述溫度和內(nèi)能的關(guān)系。
(三)情感態(tài)度和價(jià)值觀
了解用熱傳遞和做功改變物體內(nèi)能的方法在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用,會(huì)應(yīng)用相關(guān)知識(shí)解釋一些現(xiàn)象。
二、教學(xué)重難點(diǎn)
本節(jié)是由“內(nèi)能”、“物體內(nèi)能的改變”兩部分內(nèi)容組成的。內(nèi)能是構(gòu)成物體的所有分子,其熱運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)與分子勢(shì)能的總和。分子的概念就比較抽象,學(xué)生是通過宏觀現(xiàn)象來推測(cè)微觀機(jī)理建立的,而內(nèi)能的概念也非常抽象,內(nèi)能概念的建立是本節(jié)的一個(gè)重點(diǎn)和難點(diǎn);物體的內(nèi)能與溫度有關(guān),兩個(gè)溫度不同的物體會(huì)發(fā)生熱傳遞,在熱傳遞過程中轉(zhuǎn)移能量的多少就是熱量,它不是物體內(nèi)部所含有的量,而是一個(gè)變化量,要區(qū)分溫度、內(nèi)能、熱量之間的關(guān)系,所以對(duì)熱量概念的建立也是本節(jié)重點(diǎn)之一;另外改變物體內(nèi)能的途徑也是本節(jié)的教學(xué)重點(diǎn)。
重點(diǎn):內(nèi)能、熱量概念的建立,知道改變物體內(nèi)能的兩種途徑。
難點(diǎn):用類比的方法建立內(nèi)能的概念。
三、教學(xué)策略
內(nèi)能的概念比較抽象,學(xué)生難于直接接受和理解。在教學(xué)中可以結(jié)合機(jī)械能的知識(shí),可用對(duì)比的方法,物體由于運(yùn)動(dòng)而具有動(dòng)能,分子也在不停地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng),所以分子也具有動(dòng)能;彈簧被壓縮或拉伸時(shí)具有彈性勢(shì)能,分子間也存在相互作用的引力和斥力,所以分子間也存在分子勢(shì)能。內(nèi)能的大小與溫度有關(guān),可以通過物體溫度的變化來反映內(nèi)能的變化。內(nèi)能改變有兩種方法:做功和熱傳遞,這兩種改變內(nèi)能的方法在生活中經(jīng)常使用到,只是沒有上升到理論層面,可以給出生活中常見的內(nèi)能改變,對(duì)內(nèi)能改變方法進(jìn)行分類,從而總結(jié)出內(nèi)能改變的兩種方法。熱傳遞中轉(zhuǎn)移能量的多少就是熱量,它是一個(gè)過程量,反映內(nèi)能的變化量,要用“吸收”或“放出”來表述,而不能用“具有”或“含有”來表述,熱傳遞改變內(nèi)能是能量的轉(zhuǎn)移。做功改變物體內(nèi)能涉及兩個(gè)方面,對(duì)物體做功和物體對(duì)外做功,通過實(shí)驗(yàn)來證明做功可以改變物體的內(nèi)能,其中采用了轉(zhuǎn)化的方法,如壓縮空氣使其內(nèi)能增大,轉(zhuǎn)化為棉花的燃燒等。做功改變物體的內(nèi)能是能量的轉(zhuǎn)化。
四、教學(xué)資源準(zhǔn)備
多媒體課件、空氣壓縮引火儀、燒瓶、打氣筒、自行車車胎、橡皮管、玻璃管、水、暖水瓶。
五、教學(xué)過程
教學(xué)環(huán)節(jié)
教師活動(dòng)
學(xué)生活動(dòng)
設(shè)計(jì)意圖
創(chuàng)設(shè)情景
(5分鐘)
演示:給一個(gè)回力玩具汽車上緊發(fā)條,使其在水平桌面上運(yùn)動(dòng)。
小汽車的動(dòng)能是怎么來的?
學(xué)生觀察小車運(yùn)動(dòng),得出小車的動(dòng)能是由彈簧的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化而來的。
創(chuàng)造課堂情景,激發(fā)學(xué)生的興趣和求知欲。
引入新課
(5分鐘)
演示:從一個(gè)裝滿開水的暖水瓶中倒出一部分水,用軟水塞塞緊,注意觀察瓶塞。
推動(dòng)瓶塞的能量來自哪里?
水蒸氣具有能量,這就是我們要研究的內(nèi)能。
學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn),思考問題。
提出猜想,可能是來自于熱水(或熱的水蒸氣)。
結(jié)合實(shí)驗(yàn),提出問題,引入新課。
新課內(nèi)容(25分鐘)
內(nèi)能
展示具有動(dòng)能的物體的圖片和視頻。
物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量是動(dòng)能。分子具有動(dòng)能嗎?
展示具有勢(shì)能的物體的圖片和視頻。
彈簧由于發(fā)生彈性形變具有彈力,還具有彈性勢(shì)能。分子間有分子勢(shì)能嗎?
我們把動(dòng)能和勢(shì)能統(tǒng)稱為機(jī)械能,構(gòu)成物體的所有分子,其熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢(shì)能之和叫做物體的內(nèi)能。
內(nèi)能和機(jī)械能是同種能量嗎?你能說出它們的異同點(diǎn)嗎?
小結(jié):內(nèi)能是與機(jī)械能不同的一種能量。物體可以沒有機(jī)械能,但一定有內(nèi)能。因?yàn)榉肿釉诓煌5刈鰺o規(guī)則運(yùn)動(dòng),所以一切物體都具有內(nèi)能。
結(jié)合動(dòng)能的特點(diǎn),思考問題。
分子也具有動(dòng)能,根據(jù)分子動(dòng)理論的初步知識(shí),分子在不停地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)。
結(jié)合勢(shì)能的特點(diǎn),知識(shí)遷移得出:分子具有分子勢(shì)能,因?yàn)榉肿娱g也存在相互作用的引力和斥力。
根據(jù)前面的定義,學(xué)生討論。
機(jī)械能是與物體整個(gè)機(jī)械運(yùn)動(dòng)情況有關(guān)的能量。而內(nèi)能是與物體內(nèi)部分子的熱運(yùn)動(dòng)和分子之間的相互作用情況有關(guān),內(nèi)能是不同于機(jī)械能的另一種形式的能。
內(nèi)能和機(jī)械能的單位都是焦耳(J)。
學(xué)生進(jìn)行討論補(bǔ)充。
利用對(duì)比的方法得出內(nèi)能的概念,注重物理方法培養(yǎng)。
培養(yǎng)對(duì)比的物理方法。
內(nèi)能的大小
猜想:內(nèi)能大小可能與哪些因素有關(guān)?請(qǐng)說說你的猜想依據(jù)。
小結(jié):
1.內(nèi)能的大小與物體的溫度有關(guān)。同一物體溫度升高,內(nèi)能增大;溫度降低,內(nèi)能減小。
2.內(nèi)能還與物體的質(zhì)量、狀態(tài)等有關(guān)。
3.一切物體都具有內(nèi)能。
判斷下列物體內(nèi)能的變化。
1.太陽下的一瓶水,溫度升高。
2.一杯水喝掉一半。
3.水結(jié)成冰。
學(xué)生討論,進(jìn)行猜想,同學(xué)之間相互補(bǔ)充。
1.內(nèi)能可能與溫度有關(guān),因?yàn)闇囟仍礁?,分子運(yùn)動(dòng)越劇烈,分子動(dòng)能越大,內(nèi)能越大。
2.內(nèi)能可能與質(zhì)量有關(guān),因?yàn)橘|(zhì)量越大,物體所含分子數(shù)量越多。
學(xué)生根據(jù)影響內(nèi)能大小的因素判斷內(nèi)能的變化。
培養(yǎng)學(xué)生分析問題的能力。
物體內(nèi)能的改變──熱傳遞
如何判斷一個(gè)物體內(nèi)能大小的變化?
把剛煮熟的雞蛋從開水中拿出放入冷水中,判斷雞蛋和水的內(nèi)能的變化。并說出理由。
雞蛋和水的內(nèi)能發(fā)生了改變,它們之間發(fā)生了熱傳遞,通過熱傳遞改變了雞蛋和水的內(nèi)能。
熱會(huì)從高溫物體傳遞給低溫物體;高溫物體的溫度會(huì)降低內(nèi)能減少,低溫物體的溫度會(huì)升高,內(nèi)能增加。
在雞蛋和水的例子中,熱傳遞的方向?
熱量:
1.定義:在熱傳遞中,傳遞能量的多少。
2.單位:焦耳(J)。
3.物體吸收熱量時(shí)內(nèi)能增加,放出熱量時(shí)內(nèi)能減少。
4.內(nèi)能反映的是熱傳遞過程中內(nèi)能的變化量,只能用“吸收”或“放出”描述,不能用“具有”、“含有”等詞描述。
5.熱傳遞中轉(zhuǎn)移的是熱量,不是溫度。
你能舉出一些利用熱傳遞改變物體內(nèi)能的例子嗎?
討論:
結(jié)合問題,討論溫度、內(nèi)能和熱量的不同點(diǎn)。
一個(gè)物體的溫度升高,它的內(nèi)能增加。物體內(nèi)能增加,溫度是否一定升高?舉例說明。
小結(jié):內(nèi)能是能量的一種形式,也是某一時(shí)刻的狀態(tài)量,一切物體都具有內(nèi)能;熱量是一個(gè)過程量,要用“吸收”或“放出”來表述,而不能用“具有”或“含有”來表述。
物體的內(nèi)能與溫度有關(guān),物體溫度升高,內(nèi)能增大;溫度降低,內(nèi)能減小??梢愿鶕?jù)溫度的變化來判斷物體內(nèi)能的變化。
雞蛋的內(nèi)能減小,水的內(nèi)能增大。因?yàn)殡u蛋的溫度降低,水的溫度升高。
熱傳遞從高溫的雞蛋向水傳遞。
學(xué)生討論,舉例。
冬天利用熱水袋取暖、發(fā)燒時(shí)用冷毛巾給頭部降溫、夏天把食物放入冰箱冷藏等。
學(xué)生討論,進(jìn)行交流。
物體內(nèi)能增加,溫度不一定升高。如晶體在熔化時(shí),溫度不變,內(nèi)能是增加的;液態(tài)晶體在凝固時(shí),溫度不變,但要放熱,內(nèi)能減少。
提高學(xué)生的物理素養(yǎng)。培養(yǎng)思考、自學(xué)能力。
利用生活實(shí)例提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
培養(yǎng)學(xué)生合作學(xué)習(xí)的能力。
物體內(nèi)能的改變──做功
除了熱傳遞外,還有什么途徑可以改變物體的內(nèi)能?
投影做功改變物體內(nèi)能的圖片和視頻,這些圖片說明了什么?
分組實(shí)驗(yàn):怎樣使一段鐵絲的溫度升高、內(nèi)能增大?
器材:一段較粗的軟鐵絲、一個(gè)打火機(jī)、一張砂紙、熱水袋、小毛巾等
學(xué)生討論實(shí)驗(yàn)方法,并嘗試完成實(shí)驗(yàn)。
分析論證:你能給這些方法進(jìn)行分類嗎?
你還能舉出一些利用做功改變物體內(nèi)能的一些實(shí)例嗎?
得出結(jié)論:改變物體內(nèi)能有兩種方式:熱傳遞和做功。
演示實(shí)驗(yàn)
1.在一個(gè)配有活塞的厚玻璃筒里放一小團(tuán)硝化棉,把活塞迅速壓下去,觀察發(fā)生的現(xiàn)象。
(1)實(shí)驗(yàn)中硝化棉的作用
(2)實(shí)驗(yàn)中誰對(duì)誰做功?
通過實(shí)驗(yàn)可以知道,對(duì)物體做功,物體的內(nèi)能會(huì)增加,把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。
利用打氣筒給自行車車胎打氣,請(qǐng)一同學(xué)用手感覺氣筒外壁上下部分的溫度,形成此現(xiàn)象的原因?
由此可見,壓縮空氣做功使空氣內(nèi)能增大是氣筒外壁溫度升高的主要原因,摩擦在這里是次要的。
2.在燒瓶?jī)?nèi)盛少量水。利用打氣筒給瓶?jī)?nèi)打氣,當(dāng)瓶塞跳出時(shí),觀察瓶?jī)?nèi)的變化。
(1)描述觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,此現(xiàn)象形成的原因是什么?
(2)瓶?jī)?nèi)放水的作用是什么?
(3)實(shí)驗(yàn)中誰對(duì)誰做功?
本實(shí)驗(yàn)中通過水蒸氣液化形成水霧來反映氣體對(duì)外做功時(shí)內(nèi)能減少、溫度降低的,也是利用了轉(zhuǎn)化的物理方法。
通過實(shí)驗(yàn)可以知道,物體對(duì)外做功,內(nèi)能會(huì)減少,把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。
你能再舉出一些物體對(duì)外做功內(nèi)能減少的例子嗎?
學(xué)生觀察圖片和視頻,這些圖片說明了做功可以改變物體的內(nèi)能。
學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn),可能會(huì)出現(xiàn)下列方法:
1.用打火機(jī)去燒鐵絲,使鐵絲的溫度升高。
2.把鐵絲放在熱水袋上,用熱水袋焐鐵絲。
3.把鐵絲反復(fù)彎折,使鐵絲溫度升高。
4.用砂紙反復(fù)摩擦鐵絲,使鐵絲溫度升高。
……
方法1和2屬于一類,采用了熱傳遞的方法使鐵絲溫度升高、內(nèi)能增加。另外兩種方法采用做功的方法改變了鐵絲的內(nèi)能。
結(jié)合實(shí)際生活,學(xué)生舉例,如摩擦生熱、鉆木取火等。
學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn),思考提出的問題。
實(shí)驗(yàn)中利用硝化棉的燃燒反映了筒內(nèi)空氣內(nèi)能增加,溫度升高,采用了轉(zhuǎn)化的方法??諝鈨?nèi)能增加是因?yàn)榛钊麎嚎s筒內(nèi)空氣做功,把活塞的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為空氣的內(nèi)能。
打氣筒外壁下面溫度比上面的溫度高,主要的原因是壓縮空氣做功增加了內(nèi)能。
學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn),在瓶塞跳出時(shí),可以看見瓶?jī)?nèi)出現(xiàn)水霧。它是由瓶?jī)?nèi)水蒸氣遇冷液化形成的。利用打氣筒給瓶?jī)?nèi)打氣時(shí),壓縮瓶?jī)?nèi)空氣做功,空氣的內(nèi)能增加,溫度升高,瓶?jī)?nèi)的水汽化形成大量無色的水蒸氣;當(dāng)瓶?jī)?nèi)氣體沖開瓶塞時(shí),空氣推動(dòng)瓶塞做功,內(nèi)能減少,溫度降低,使水蒸氣液化形成小水滴。
學(xué)生結(jié)合實(shí)際生活,舉例。
如打開可樂瓶蓋時(shí),會(huì)在瓶口出現(xiàn)“霧”;把車胎內(nèi)的氣放掉時(shí),在氣門芯處出現(xiàn)小水珠等(可以進(jìn)行課堂實(shí)驗(yàn))。
培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力。
利用分類總結(jié)的方法得出做功可以改變物體的內(nèi)能。
結(jié)合實(shí)例,加強(qiáng)物理與生活的聯(lián)系
培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力。
培養(yǎng)利用物理知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。
培養(yǎng)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)、思考實(shí)驗(yàn)的能力。
結(jié)合實(shí)例加強(qiáng)物理與生活的聯(lián)系,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
討論:
1.利用熱傳遞和做功都可以改變物體的內(nèi)能,你能說說這兩種方法的異同嗎?
2.物體吸熱,內(nèi)能一定增加、溫度升高嗎?對(duì)物體做功,物體內(nèi)能一定增加嗎?
結(jié)合本節(jié)所學(xué)內(nèi)能,學(xué)生討論這兩個(gè)問題,也可以作為課后的思考題。
培養(yǎng)學(xué)生合作學(xué)習(xí)的能力。
總結(jié)(5分鐘)
課堂小結(jié):
1.通過這節(jié)課你學(xué)到了什么?
2.什么是內(nèi)能?物體的內(nèi)能大小與溫度的關(guān)系。
3.溫度、內(nèi)能與熱量這三個(gè)物理量的關(guān)系。
4.改變物體內(nèi)能的方法。
學(xué)生梳理本節(jié)課知識(shí)內(nèi)容。
1.本節(jié)主要內(nèi)容是內(nèi)能和內(nèi)能的兩種改變方法。
2.內(nèi)能是構(gòu)成物質(zhì)的所有分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能與分子勢(shì)能的總和。內(nèi)能的大小與溫度、質(zhì)量等因素有關(guān),同一物體溫度升高,內(nèi)能增加。
3.熱量是熱傳遞過程中轉(zhuǎn)移能量的多少,是能量的變化量。物體的溫度升高,內(nèi)能增大??梢酝ㄟ^物體溫度變化反映物體內(nèi)能的變化。
4.物體內(nèi)能的改變可以利用熱傳遞和做功的方法,這兩種方法在改變物體的內(nèi)能上是等效的。
培養(yǎng)學(xué)生總結(jié)歸納的能力。
作業(yè)布置
完成《動(dòng)手動(dòng)腦學(xué)物理》第1、2題。
按要求完成。
知識(shí)鞏固。
精選閱讀
物體的內(nèi)能教學(xué)設(shè)計(jì)
分子動(dòng)理論和物體的內(nèi)能·物體的內(nèi)能改變內(nèi)能的兩種方法·教案一、教學(xué)目標(biāo)1.在物理知識(shí)方面要求:
(1)知道分子的動(dòng)能,分子的平均動(dòng)能,知道物體的溫度是分子平均動(dòng)能大小的標(biāo)志。
(2)知道分子的勢(shì)能跟物體的體積有關(guān),知道分子勢(shì)能隨分子間距離變化而變化的定性規(guī)律。
(3)知道什么是物體的內(nèi)能,物體的內(nèi)能與哪個(gè)宏觀量有關(guān),能區(qū)別物體的內(nèi)能和機(jī)械能。
(4)知道做功和熱傳遞在改變物體內(nèi)能上是等效的,知道兩者的區(qū)別,了解熱功參量的意義。
2.在培養(yǎng)學(xué)生能力方面,這節(jié)課中要讓學(xué)生建立:分子動(dòng)能、分子平均動(dòng)能、分子勢(shì)能、物體內(nèi)能、熱量等五個(gè)以上物理概念,又要讓學(xué)生初步知道三個(gè)物理規(guī)律:溫度與分子平均動(dòng)能關(guān)系,分子勢(shì)能與分子間距離關(guān)系,做功與熱傳遞在改變物體內(nèi)能上的關(guān)系。因此,教學(xué)中著重培養(yǎng)學(xué)生對(duì)物理概念和規(guī)律的理解能力。
3.滲透物理學(xué)方法的教育:在分子平均動(dòng)能與溫度關(guān)系的講授中,滲透統(tǒng)計(jì)的方法。在分子間勢(shì)能與分子間距離的關(guān)系上和做功與熱傳遞關(guān)系上都要滲透歸納推理方法。
二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析
1.教學(xué)重點(diǎn)是使學(xué)生掌握三個(gè)概念(分子平均動(dòng)能、分子勢(shì)能、物體內(nèi)能),掌握三個(gè)物理規(guī)律(溫度與分子平均動(dòng)能關(guān)系、分子勢(shì)能與分子之間距離關(guān)系、熱傳遞與功的關(guān)系)。
2.區(qū)分溫度、內(nèi)能、熱量三個(gè)物理量是教學(xué)上的一個(gè)難點(diǎn);分子勢(shì)能隨分子間距離變化的勢(shì)能曲線是教學(xué)上的另一難點(diǎn)。
三、教具
1.壓縮氣體做功,氣體內(nèi)能增加的演示實(shí)驗(yàn):
圓形玻璃筒、活塞、硝化棉。
2.幻燈及幻燈片,展示分子間勢(shì)能隨分子間距離變化而變化的曲線。
四、主要教學(xué)過程
(一)引入新課
我們知道做機(jī)械運(yùn)動(dòng)的物體具有機(jī)械能,那么熱現(xiàn)象發(fā)生過程中,也有相應(yīng)的能量變化。另一方面,我們又知道熱現(xiàn)象是大量分子做無規(guī)律熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的。那么熱運(yùn)動(dòng)的能量與大量的無規(guī)律運(yùn)動(dòng)有什么關(guān)系呢?這是今天學(xué)習(xí)的問題。
(二)教學(xué)過程的設(shè)計(jì)
1.分子的動(dòng)能、溫度
物體內(nèi)大量分子不停息地做無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng),對(duì)于每個(gè)分子來說都有無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能。由于物體內(nèi)各個(gè)分子的速率大小不同,因此,各個(gè)分子的動(dòng)能大小不同。由于熱現(xiàn)象是大量分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的結(jié)果,所以研究個(gè)別分子運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能是沒有意義的。而研究大量分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能,需要將所有分子熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能的平均值求出來,這個(gè)平均值叫做分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能。
學(xué)習(xí)布朗運(yùn)動(dòng)和擴(kuò)散現(xiàn)象時(shí),我們知道布朗運(yùn)動(dòng)和擴(kuò)散現(xiàn)象都與溫度有關(guān)系,溫度越高,布朗運(yùn)動(dòng)越激烈,擴(kuò)散也加快。依照分子動(dòng)理論,這說明溫度升高后分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)加劇。用上述分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能來說明,就是溫度升高,分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能增大。如果溫度降低,說明分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能減小。因此從分子動(dòng)理論觀點(diǎn)來看,溫度是物體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能的標(biāo)志。“標(biāo)志”的含義是指物體溫度升高或降低,表示了物體內(nèi)部大量分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能增大或減小。溫度不變,就表示了分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能不變。其他宏觀物理量如時(shí)間、質(zhì)量、物質(zhì)種類都不是分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)志。但是,溫度不是直接等于分子的平均動(dòng)能。
另一方面,溫度只與物體內(nèi)大量分子熱運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)意義上的平均動(dòng)能相對(duì)應(yīng),對(duì)于個(gè)別分子或幾十個(gè)、幾百個(gè)分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能大小與溫度是沒有關(guān)系的。
我們知道,溫度這個(gè)物理量在宏觀上的意義是表示物體冷熱程度,而它又是大量分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能大小的標(biāo)志,這是溫度的微觀含義。
2.分子勢(shì)能
分子間存在著相互作用力,因此分子間具有由它們的相對(duì)位置決定的勢(shì)能,這就是分子勢(shì)能。
如果分子間距離約為10-10m數(shù)量級(jí)時(shí),分子的作用力的合力為零,此距離為r0。
當(dāng)分子距離小于r0時(shí),分子間的作用力表現(xiàn)為斥力,要減小分子間的距離必須克服斥力做功,因此,分子勢(shì)能隨分子間距離的減小而增大。這種情形與彈簧被壓縮時(shí)彈性勢(shì)能增大是相似的。如圖1中彈簧壓縮,彈性勢(shì)能Ep增大。
如果分子間距離大于r0時(shí),分子間的相互作用表現(xiàn)為引力,要增大分子間的距離必須克服引力做功,因此,分子勢(shì)能隨分子間的距離增大而增大。這種情況與彈簧被拉伸時(shí)彈性勢(shì)能增大是相似的。如圖1中彈簧拉伸,Ep增大。
從以上兩種情況綜合分析,分子間距離以r0為數(shù)值基準(zhǔn),r不論減小或增大,分子勢(shì)能都增大。所以說,分子在平衡位置處是分子勢(shì)能最低點(diǎn)。如果分子間距離是無限遠(yuǎn)時(shí),取分子勢(shì)能為零值,分子間距離從無限遠(yuǎn)逐漸減少至r0以前過程,分子間的作用力表現(xiàn)為引力,而且距離減少,分子引力做正功,分子勢(shì)能不斷減小,其數(shù)值將比零還小為負(fù)值。當(dāng)分子間距離到達(dá)r0以后再減小,分子作用力表現(xiàn)為斥力,在分子間距離減小過程中,克服斥力做功,使分子勢(shì)能增大。其數(shù)值將從負(fù)值逐漸變大至零,甚至為正值。分子勢(shì)能隨分子間距離r的變化情況可以在圖2的圖象中表現(xiàn)出來。從圖中看到分子間距離在r0處,分子勢(shì)能最小。
既然分子勢(shì)能的大小與分子間距離有關(guān),那么在宏觀上什么物理量能反映分子勢(shì)能的大小變化情況呢?如果對(duì)于確定的物體,它的體積變化,直接反映了分子間的距離,也就反映了分子間的勢(shì)能變化。所以分子勢(shì)能的大小變化可通過宏觀量體積來反映。
3.物體的內(nèi)能
(1)物體中所有分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和,叫做物體的內(nèi)能。一切物體都是由不停地做無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)并且相互作用著的分子組成,因此任何物體都是有內(nèi)能的。
提問學(xué)生:宏觀量中哪些物理量是分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能和分子勢(shì)能的標(biāo)志?
根據(jù)學(xué)生的回答,引導(dǎo)到一個(gè)確定的物體,分子總數(shù)是固定的,那么這物體的內(nèi)能大小是由宏觀量——溫度和體積決定的。如果不是確定的物體,那么物體的內(nèi)能大小是由質(zhì)量、溫度、體積和物態(tài)來決定。
課堂討論題:下列各個(gè)實(shí)例中,比較物體的內(nèi)能大小,并說明理由。
①一塊鐵由15℃升高到55℃,比較內(nèi)能。
②質(zhì)量是1kg50℃的鐵塊與質(zhì)量是0.1kg50℃的鐵塊,比較內(nèi)能。
③質(zhì)量是1kg100℃的水與質(zhì)量是1kg100℃的水蒸氣,比較內(nèi)能。
(2)物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)著機(jī)械能,熱運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)著內(nèi)能。任何物體都具有內(nèi)能,同時(shí)還可以具有機(jī)械能。例如在空中飛行的炮彈,除了具有內(nèi)能,還具有機(jī)械能——?jiǎng)幽芎椭亓?shì)能。
提問學(xué)生:一輛汽車的車廂內(nèi)有一氣瓶氧氣,當(dāng)汽車以60km/h行駛起來后,氣瓶?jī)?nèi)氧氣的內(nèi)能是否增加?
通過此問題,讓學(xué)生認(rèn)識(shí)內(nèi)能是所有分子熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能和分子勢(shì)能之總和,而不是分子定向移動(dòng)的動(dòng)能。另一方面,物體機(jī)械能增加,內(nèi)能不一定增加。
4.物體的內(nèi)能改變的兩種方式
(1)列舉鋸木頭和用砂輪磨刀具,鋸條、木頭和刀具溫度升高,說明克服摩擦力做功,可以使物體的內(nèi)能增加。如果外力對(duì)物體做功全部用于物體內(nèi)能改變的情況下,外力做多少功,物體的內(nèi)能就改變多少。如果用W表示外界對(duì)物體做的功,用ΔE表示物體內(nèi)能的變化,那么有W=ΔE。功的單位是焦耳,內(nèi)能的單位也是焦耳。
演示壓縮空氣,硝化棉燃燒。說明外力壓縮空氣過程,對(duì)氣體做功,使氣體的內(nèi)能增加,溫度升高到棉花的燃點(diǎn)而使其燃燒。
以上實(shí)例說明做功可以改變物體的內(nèi)能。
(2)在爐灶上燒熱水,火爐烤熱周圍物體,這些物體溫度升高內(nèi)能增加。這些實(shí)例說明依靠熱傳遞方式也可以使物體的內(nèi)能改變。物體吸收熱量,內(nèi)能增加。物體放出熱量,物體的內(nèi)能減少。如果傳遞給物體的熱量用Q表示,物體內(nèi)能的變化量是ΔE,那么,Q=ΔE。
熱量的計(jì)算公式有:Q=mcΔt,Q=ML,Q=mλ(后面的兩個(gè)公式分別是物質(zhì)熔解和汽化時(shí)熱量的計(jì)算式)。熱量的單位是焦耳,過去的單位是卡。
所以做功和熱傳遞是改變物體內(nèi)能的兩種方式。
(3)做功和熱傳遞對(duì)改變物體的內(nèi)能是等效的。
一杯水可以用加熱的方法(即熱傳遞方式)傳遞給它一定的熱量,使它從某一溫度升高到另一溫度。這過程中這杯水的內(nèi)能有一定量的變化。也可以采取做功的方式,比如用攪拌器在水中不斷攪拌,也可以使這杯水從相同的初溫度升高到同一高溫度,這樣,水的內(nèi)能會(huì)有相同的變化量。兩種方式不同,得到的結(jié)果是相同的。除非事先知道,否則我們無法區(qū)別是哪種方式使這杯水的內(nèi)能增加的。
因此,做功和熱傳遞對(duì)改變物體的內(nèi)能是等效的。
(4)雖然做功和熱傳遞對(duì)改變物體的內(nèi)能是等效的,但是這兩種方式的物理過程有本質(zhì)的區(qū)別。做功使物體內(nèi)能改變的過程是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程。而熱傳遞的過程只是物體之間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移,沒有能量形式的轉(zhuǎn)化。
課上練習(xí):
1.判斷下面各結(jié)論是否正確?
(1)溫度高的物體,內(nèi)能不一定大。
(2)同樣質(zhì)量的水在100℃時(shí)的內(nèi)能比60℃時(shí)的內(nèi)能大。
(3)內(nèi)能大的物體,溫度一定高。
(4)內(nèi)能相同的物體,溫度一定相同。
(5)熱傳遞過程一定是從內(nèi)能大的物體向內(nèi)能小的物體傳遞熱量。
(6)溫度高的物體,含有的熱量多,或者說內(nèi)能大的物體含有的熱量多。
(7)摩擦鐵絲發(fā)熱,說明功可以轉(zhuǎn)化為熱量。
答案:(1)、(2)是對(duì)的。
2.在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下,100℃的水吸收熱量變成同溫度的水蒸氣的過程,下面的說法是否正確?
(1)分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能不變,因而物體的內(nèi)能不變。
(2)分子的平均動(dòng)能增加,因而物體的內(nèi)能增加。
(3)所吸收的熱量等于物體內(nèi)能的增加量。
(4)分子的內(nèi)能不變。
答案:以上四個(gè)結(jié)論都不對(duì)。
(三)課堂小結(jié)
(1)這節(jié)課上新建立了三個(gè)物理概念:分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能、分子勢(shì)能、內(nèi)能。要知道這三個(gè)概念的確切含義,更為重要的是能夠區(qū)分溫度、內(nèi)能、熱量,知道內(nèi)能與機(jī)械能的區(qū)別和聯(lián)系。
(2)要掌握三個(gè)物理規(guī)律:分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能與溫度的關(guān)系、分子間的相互作用力與分子間距離的關(guān)系、做功與熱傳遞在使物體內(nèi)能改變上的關(guān)系。
(四)說明
這節(jié)課是概念性很強(qiáng)的課,又不是從物理實(shí)驗(yàn)或物理現(xiàn)象直接得出結(jié)論的課。對(duì)于概念要知道引入的目的、確切含義、與其他概念的區(qū)別和聯(lián)系。所以課上要講分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能、內(nèi)能、熱量等概念的意義,并且要通過實(shí)際例題,讓學(xué)生通過判斷、推理來加深對(duì)這些概念的認(rèn)識(shí)
《內(nèi)能的利用》復(fù)習(xí)教學(xué)設(shè)計(jì)
《內(nèi)能的利用》復(fù)習(xí)教學(xué)設(shè)計(jì)
復(fù)習(xí)目標(biāo)
1.了解熱機(jī)的構(gòu)造、種類、工作原理,能說出熱機(jī)工作時(shí)能的轉(zhuǎn)化。
2.從能量轉(zhuǎn)化的角度認(rèn)識(shí)燃料的熱值,會(huì)計(jì)算燃料完全燃燒時(shí)放出的熱量。了解熱機(jī)的效率。
3.能描述能量守恒定律,能用能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀點(diǎn)分析物理現(xiàn)象。能進(jìn)行有關(guān)能量轉(zhuǎn)化效率的簡(jiǎn)單計(jì)算。
復(fù)習(xí)過程
一、板書課題、出示目標(biāo)(1分鐘)
同學(xué)們,這節(jié)課我們復(fù)習(xí)熱學(xué)部分中內(nèi)能。請(qǐng)看復(fù)習(xí)目標(biāo)
二、完成學(xué)習(xí)目標(biāo)1、2(20分鐘)
1.自學(xué)指導(dǎo)(15分鐘)
認(rèn)真閱讀九年級(jí)物理教材P17---P24內(nèi)容,完成中考突破36頁考點(diǎn)1和考點(diǎn)2
2.學(xué)生自學(xué)
3.學(xué)生自學(xué)檢測(cè)
(1)如圖所示,在試管中裝些水,用軟木塞塞住,加熱使水沸騰,水蒸氣會(huì)把軟木塞沖出.在這個(gè)過程中,燃料的---能轉(zhuǎn)化為---能,傳給水和水蒸氣。水蒸氣把塞子沖出時(shí),水蒸氣的---能轉(zhuǎn)化為塞子的---能。
(2)下面關(guān)于汽油機(jī)與柴油機(jī)的說法中,不正確的是()。
A.汽油機(jī)與柴油機(jī)使用的燃料不同
B.柴油機(jī)采用壓燃式點(diǎn)火,汽油機(jī)采用點(diǎn)燃式點(diǎn)火
C.柴油機(jī)氣缸頂部有個(gè)噴油嘴,汽油機(jī)氣缸頂部有個(gè)火花塞
D.柴油機(jī)與汽油機(jī)除使用的燃料不同外,在構(gòu)造上完全相同
(3)四沖程汽油機(jī)在工作過程中,將燃?xì)獾膬?nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的沖程是()
A.吸氣沖程B.壓縮沖程C.做功沖程D.排氣沖程
(4)汽油機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)是由四個(gè)沖程組成的,圖中表示做功沖程的是()
(5)在柴油機(jī)的壓縮沖程中,氣體的溫度和內(nèi)能變化情況是()
A.溫度升高,內(nèi)能增大B.溫度降低,內(nèi)能減小
C.溫度不變,內(nèi)能不變D.溫度降低,內(nèi)能增大
4.學(xué)生自學(xué)展示,教師精講與點(diǎn)評(píng)(5分鐘)
三、完成學(xué)習(xí)目標(biāo)3(10分鐘)
1.自學(xué)指導(dǎo)(8分鐘)
認(rèn)真閱讀九年級(jí)教材P27---P29內(nèi)容,完成中考突破P36頁考點(diǎn)3
2.學(xué)生自學(xué)
3.學(xué)生自學(xué)檢測(cè)
(1)天然氣灶燒水,燃燒0.5m3的天然氣,使100kg的水從20℃升高到70℃。已知天然氣的熱值為q=7.0107J/m3。求:
①0.5m3天然氣完全燃燒放出的熱量Q放
②水吸收的熱量Q吸。
③燃?xì)庠畹男省?br> (2)我國是垃圾生產(chǎn)大國,垃圾的掩埋處理將占用大量土地,并污染土壤和水源,為各種菌毒、蚊蠅提供了理想的棲息和繁衍場(chǎng)所.據(jù)統(tǒng)計(jì),2012年某市城區(qū)生活垃圾達(dá)1.4105t.經(jīng)測(cè)算1t生活垃圾中,有一半為有機(jī)可燃物,每焚燒1kg這種有機(jī)可燃物放出的熱量與完全燃燒1kg干木柴相當(dāng).已知干木柴的熱值q=1.2103J/kg,水的比熱容c=4.2103J/(kg℃),那么
①若將2012年該市城區(qū)生活垃圾全部焚燒,可產(chǎn)生多少熱量?
②這些熱量若全部被水吸收,可將多少20℃的水燒開?
(3)如圖是一種太陽能汽車。太陽光照射到這輛車電池板上的輻射總功率為8103W,在晴朗的天氣,電池板對(duì)著太陽時(shí)產(chǎn)生的電壓為160V,并對(duì)車上的電動(dòng)機(jī)提供10A的電流。問:
①在這種情況下電動(dòng)機(jī)消耗的電功率是多大?
②太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的效率是多少?X|k|B|1.c|O|m
③你認(rèn)為太陽能汽車與我們現(xiàn)在使用的汽車相比,有什么優(yōu)點(diǎn)?
(4)中考突破P37頁1------9
4.學(xué)生自學(xué)展示,教師精講與點(diǎn)評(píng)(5分鐘)
四、當(dāng)堂訓(xùn)練(15分鐘)
中考新突破能力訓(xùn)練與中考經(jīng)典檢測(cè)題目
課后反思
內(nèi)能教案設(shè)計(jì)
第二節(jié)內(nèi)能
1課時(shí)新授課
【教學(xué)目標(biāo)】
知識(shí)與技能
1、了解內(nèi)能的概念,能簡(jiǎn)單描述溫度和內(nèi)能的關(guān)系。
2、知道熱傳遞可以改變內(nèi)能。
3、知道在熱傳遞過程中,所傳遞內(nèi)能的多少叫做熱量,熱量的單位是焦耳。
4、知道做功可以使物體內(nèi)能增加和減少的一些事例。
過程與方法
1、通過探究找到改變物體內(nèi)能的兩種方法。
2、通過演示實(shí)驗(yàn)說明做功可以使物體內(nèi)能增加和減少。
3、通過學(xué)生查找資料,了解地球的“溫室效應(yīng)”
情感、態(tài)度與價(jià)值觀
1、通過探究,使學(xué)生體驗(yàn)探究的過程,激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的興趣。
2、通過演示實(shí)驗(yàn)使學(xué)生養(yǎng)成觀察能力,并使學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)理解做功與內(nèi)能變化的關(guān)系。
3、鼓勵(lì)學(xué)生自己查找資料,使學(xué)生養(yǎng)成學(xué)生自學(xué)的能力。
【教學(xué)重點(diǎn)】
內(nèi)能、熱量概念的建立,改變物體內(nèi)能的方法。
【教學(xué)難點(diǎn)】
溫度、內(nèi)能、熱量概念的辨析。
【教學(xué)準(zhǔn)備】
教師用:多媒體、空氣壓縮器、乙醚、棉花、廣口瓶、帶導(dǎo)管的橡皮塞、打氣筒。
學(xué)生用:粗鐵絲、酒精燈、燒杯、熱水等。
【教學(xué)過程】
主要教學(xué)過程
教學(xué)內(nèi)容教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)
一、創(chuàng)設(shè)情境,引入新課
【播放視頻】:蒸汽火車和火箭升空
提出問題:推動(dòng)火車和火箭的能量來自哪里?從而引出新課。
(設(shè)計(jì)意圖:激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)的求知欲以及探求科學(xué)知識(shí)的興趣,體現(xiàn)出從生活走向物理的新課程理念。)
觀看視頻
思考
二、新課教學(xué)
(一)內(nèi)能的概念
1、物體內(nèi)部所有分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能與分子勢(shì)能的總和,叫做物體的內(nèi)能
2、一切物體都具有內(nèi)能,物體的內(nèi)能與物體溫度有關(guān)
3、內(nèi)能與機(jī)械能是兩種不同形式的能【知識(shí)回顧】
通過上節(jié)課的學(xué)習(xí),同學(xué)們你能回答出這些問題嗎?
1、物體由于______具有的能叫做動(dòng)能。
2、物體由于而具有的能叫做重力勢(shì)能。
決定重力勢(shì)能大小的因素:物體的_____和________。
3、物體由于而具有的能叫做彈性勢(shì)能。
決定彈性勢(shì)能大小的因素______。
4、分子熱運(yùn)動(dòng)的主要內(nèi)容有哪些?
5、分子運(yùn)動(dòng)的快慢與什么有關(guān)?
【觀察對(duì)比】
1、運(yùn)動(dòng)的籃球具有動(dòng)能,運(yùn)動(dòng)的分子具有動(dòng)能嗎?
小結(jié):分子作無規(guī)則運(yùn)動(dòng)而具有的能叫做分子動(dòng)能
2、樹上蘋果由于地球的吸引而具有勢(shì)能,分子間也存在相互吸引的力,分子具有勢(shì)能嗎?
小結(jié):互相吸引的分子具有勢(shì)能
3、被壓縮的彈簧的各部分互相排斥而具有勢(shì)能,互相排斥的分子之間有沒有勢(shì)能?
小結(jié):互相排斥的分子也具有勢(shì)能,所以由于分子間存在著相互作用力而具有的能叫做分子勢(shì)能。
【構(gòu)建概念】
最后由學(xué)生歸納得出內(nèi)能的概念。
【討論交流】
(1)一塊鐵由15℃升高到55℃內(nèi)能是否發(fā)生變化?
(2)0℃的冰,溫的火焰是否具有內(nèi)能?
(3)根據(jù)以上兩個(gè)問題,你可以得出什么結(jié)論?
結(jié)論:一切物體在任何情況下都有內(nèi)能,物體的內(nèi)能與物體溫度有關(guān),物體溫度升高,內(nèi)能增加。
【思維拓展】影響內(nèi)能大小的因素還有哪些呢?
(1)1kg的鐵塊和一個(gè)100g的鐵釘,溫度都是15℃,它們的內(nèi)能一樣大嗎?
(2)0℃的冰加熱熔化變成0℃的水,它的內(nèi)能一樣大嗎?
(3)根據(jù)以上兩個(gè)問題,你可以得出什么結(jié)論?
小結(jié):物體的內(nèi)能還與物體的質(zhì)量、體積和狀態(tài)有關(guān)
【思維拓展】?jī)?nèi)能和機(jī)械能是同一種形式的能嗎?
內(nèi)能:
分子具有的能;
與物體內(nèi)分子的熱運(yùn)動(dòng)及相互作用有關(guān)的能。
機(jī)械能:
物體作為整體所具有的能;
與物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)有關(guān)的能。
(設(shè)計(jì)意圖:培養(yǎng)學(xué)生分析問題,解決問題的能力及學(xué)會(huì)口頭表述自己的觀點(diǎn)。)
1、2、3小題回顧機(jī)械能便于同內(nèi)能進(jìn)行對(duì)比學(xué)習(xí)
4、5小題便于得出分子具有動(dòng)能和影響分子動(dòng)能大小的因素
通過對(duì)比法得出分子具有動(dòng)能
分析、討論的出:由于分子的相互吸引或推斥,分子具有勢(shì)能。
理解內(nèi)能的概念
討論交流:
(1)一塊鐵由15℃升高到55℃內(nèi)能增加。
(2)冰冷的冰塊雖然溫度很低,但其內(nèi)部的分子仍在做無規(guī)則運(yùn)動(dòng),所以它具有動(dòng)能.燃燒的火,溫度很高,分子運(yùn)動(dòng)很劇烈,也具有內(nèi)能。
1kg的鐵塊內(nèi)部分子的個(gè)數(shù)多,所以它的內(nèi)能大。
雖然它們的溫度沒有改變,但物質(zhì)由固態(tài)變成液態(tài),分子間的勢(shì)能增大。
分組討論、交流得出:內(nèi)能是不同于機(jī)械能的另一種形式的能。
(二)改變物體內(nèi)能的方法
1.做功改變物體的內(nèi)能
(1)對(duì)物體做功,內(nèi)能增大,溫度升高
(2)物體對(duì)外做功,內(nèi)能減小,溫度降低
2.熱傳遞
條件:存在溫度差;
實(shí)質(zhì):內(nèi)能的轉(zhuǎn)移
熱量:傳遞內(nèi)能的多少
單位:焦耳(J)
過渡:
物體的內(nèi)能與物體溫度有關(guān),物體溫度發(fā)生變化,內(nèi)能就會(huì)發(fā)生變化,那么如何改變物體的內(nèi)能?
【出謀獻(xiàn)策】
普通的一根鐵絲,我們能通過哪些方法使它的溫度升高?(即使它的內(nèi)能增加)
(1)兩人一組討論,想出盡可能多的方法。
(2)進(jìn)行分類,并說出分類的依據(jù)。
結(jié)論:做功和熱傳遞都能改變物體的內(nèi)能
(設(shè)計(jì)意圖:由感性認(rèn)識(shí)歸納出結(jié)論,通過探究實(shí)驗(yàn),達(dá)到使學(xué)生自主學(xué)習(xí)的目的,激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣。)
【回歸生活】
在我們的生活中哪些是通過做功改變物體內(nèi)能的?
小結(jié):“摩擦生熱”是通過做功的方式,把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,使物體溫度升高,內(nèi)能增大
過渡:
除了克服摩擦,對(duì)物體做功,內(nèi)能增加,溫度升高外,還有別的方法對(duì)物體做功,內(nèi)能增加?
(設(shè)計(jì)意圖:體現(xiàn)出從生活走向物理,從物理走向社會(huì)的理念。)
【演示實(shí)驗(yàn)一】壓縮空氣點(diǎn)火
教師演示實(shí)驗(yàn),把活塞迅速壓下去,讓學(xué)生觀察發(fā)生的現(xiàn)象,并思考:
(1)我們觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是:;
(2)物體燃燒的條件是溫度,達(dá)到著火點(diǎn)(燃點(diǎn));
(3)迅速向下壓活塞,空氣的內(nèi)能,這是通過的方式改變空氣的內(nèi)能。
小結(jié):壓縮空氣做功,機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,使空氣的內(nèi)能增大,溫度升高。
【回歸生活】在我們的生活中哪些是通過對(duì)物體做功改變內(nèi)能的?
過渡:
既然壓縮空氣,對(duì)空氣做功,內(nèi)能增加,那么,反過來空氣膨脹對(duì)外做功,會(huì)出現(xiàn)什么情況?
(設(shè)計(jì)意圖:培養(yǎng)學(xué)生逆向思維能力,樹立辯證思想。)
【演示實(shí)驗(yàn)二】氣體膨脹對(duì)外做功
教師演示實(shí)驗(yàn),,讓學(xué)生觀察當(dāng)瓶塞跳出時(shí),瓶?jī)?nèi)的變化。并思考:
當(dāng)瓶塞跳飛出時(shí),是對(duì)_____做功,的內(nèi)能減少,溫度降低,水蒸氣遇冷,(填物態(tài)變化名稱)成小液滴,于是就觀察到“白霧”現(xiàn)象。
小結(jié):物體對(duì)外做功,內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,物體的內(nèi)能減少,溫度降低
【想一想】
生活中哪些地方是通過熱傳遞的方式改變物體內(nèi)能的呢?
引導(dǎo)學(xué)生通過分析,得出熱傳遞的定義:
熱傳遞:是熱從溫度高的物體傳到溫度低的物體,或者從物體的高溫部分傳到低溫部分的過程。
引導(dǎo)學(xué)生分析:在熱傳遞過程中,高溫物體的內(nèi)能、溫度如何變化,是吸熱還是放熱?低溫物體又是發(fā)生哪些變化。
(1)發(fā)生條件:存在溫度差
發(fā)生熱傳遞的唯一條件是存在溫度差,與物體的狀態(tài),物體間是否接觸都無關(guān)。
(2)實(shí)質(zhì):內(nèi)能的轉(zhuǎn)移
內(nèi)能從高溫物體轉(zhuǎn)移到低溫物體,或從同一物體的高溫部分轉(zhuǎn)移到低溫部分。
(3)熱量
熱傳遞過程中,傳遞內(nèi)能的多少叫做熱量,用字母Q表示,單位:焦耳(J)。
一根鐵絲要使它的溫度升高,可以通過做功的方式,也可通過熱傳遞的方式,所以:做功和熱傳遞在改變內(nèi)能上是等效的,做功的實(shí)質(zhì)是能量之間的轉(zhuǎn)化,熱傳遞的實(shí)質(zhì)是能量的轉(zhuǎn)移。
【提煉升華】
溫度、內(nèi)能、熱量三個(gè)物理量之間的辨析
項(xiàng)目
內(nèi)容溫度內(nèi)能熱量
區(qū)別定義物體的冷熱程度物體內(nèi)部所有分子的動(dòng)能和勢(shì)能的總和在熱傳遞過程中,傳遞內(nèi)能的多少
單位攝氏度(℃)焦耳(J)焦耳(J)
【課外拓展】閱讀“科學(xué)世界”部分——地球的溫室效應(yīng)。
思考:
改變物體的溫度。
展示:
A.用酒精燈直接加熱;
B.用力來回彎折;
C.放在太陽下曬;
D.放在熱水中燙;
E.在砂子上磨;
F.用錘子敲打;
……。
將設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行分類,并說出分類的依據(jù)。
例舉生活中通過做功改變物體內(nèi)能的例子
小試身手:
(1)擦燃火柴時(shí),火柴的溫度,內(nèi)能。這是通過的方式改變火柴的內(nèi)能。
(2)將金屬塊在砂石上迅速地來回摩擦,金屬塊和砂石的溫度,內(nèi)能,這是通過的方式改變物體的內(nèi)能。
觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,完成思考題,并得出結(jié)論。
棉花燃燒;
升高
增大,做功
舉例:給自行車打氣時(shí),氣筒底部比氣筒壁的溫度高;
空調(diào)壓縮機(jī)壓縮空氣,使空氣溫度升高……。
觀察到:當(dāng)瓶塞跳出時(shí),瓶?jī)?nèi)出現(xiàn)白霧。
原因是瓶?jī)?nèi)空氣推動(dòng)瓶塞做功,內(nèi)能減少,溫度降低,水蒸氣發(fā)生液化。
通過分析、交流得出:發(fā)生熱傳遞的條件是不同物體或同一物體不同部分間存在溫度差。
理解、辨析溫度、內(nèi)能、熱量三個(gè)概念
閱讀教材,談對(duì)溫室效應(yīng)的理解。
三、課堂小結(jié)讓學(xué)生談本課收獲談本課收獲
四、課堂檢測(cè)教師巡視、講評(píng)完成檢測(cè)題,
見附件1
五、布置作業(yè)出示作業(yè)題題目,見附件2課后完成
【板書設(shè)計(jì)】
第二節(jié)內(nèi)能
一、內(nèi)能
分子動(dòng)能
分子勢(shì)能
二、改變物體內(nèi)能的方法
1.做功
(1)對(duì)物體做功,內(nèi)能增加
(2)物體對(duì)外做功,內(nèi)能減少
2.熱傳遞
(1)條件:存在溫度差
(2)實(shí)質(zhì):能量的轉(zhuǎn)移
(3)熱量
【教學(xué)反思】
一、案例的“亮點(diǎn)”
1、在將內(nèi)能時(shí)要注意內(nèi)能的普遍性,一切物體都有內(nèi)能,要注意糾正低溫物體沒有內(nèi)能的誤解。
2、溫度與內(nèi)能的關(guān)系是一個(gè)要點(diǎn),要教會(huì)學(xué)生從溫度變化去了解、理解內(nèi)能的變化。在講解溫度與內(nèi)能的關(guān)系時(shí),可通過比較不同溫度下的擴(kuò)散速度,啟發(fā)學(xué)生用分子運(yùn)動(dòng)論的觀點(diǎn)猜測(cè)溫度與內(nèi)能大小關(guān)系,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。
3、比較熱傳遞和做功的有何異同,為能量的轉(zhuǎn)化和守恒作鋪墊。
4、改變物體內(nèi)能的方法,由“給學(xué)生一根粗鐵絲,兩人一組,想辦法讓它的溫度升高。再讓學(xué)生展示自己所設(shè)計(jì)的方法?!边M(jìn)行分類引出,體現(xiàn)出“從生活走向物理,從物理走向社會(huì)的理念”。
二、教學(xué)中易出現(xiàn)的問題
1、機(jī)械能包括動(dòng)能和勢(shì)能,內(nèi)能包括分子動(dòng)能和分子勢(shì)能,它們?cè)诟拍钌蠘O其相似,要注意區(qū)分,可以從概念、組成、運(yùn)動(dòng)形式等方面進(jìn)行對(duì)比區(qū)別,并舉實(shí)際例子加以說明。
2、物體對(duì)外做功,內(nèi)能減小,學(xué)生生活中不太注意,應(yīng)該做功、重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)一下。
3、“演示實(shí)驗(yàn)二:氣體膨脹對(duì)外做功”中的乙醚、棉花可以用硝化棉代替。
附件1課堂檢測(cè)
1.下列關(guān)于內(nèi)能的說法正確的是()
A.0℃的水內(nèi)能為零B.機(jī)械能為零的物體,內(nèi)能為零
C.溫度高的物體,內(nèi)能就一定大D.物體溫度升高,該物體的內(nèi)能就增大
2.關(guān)于物體的內(nèi)能,下列說法中正確的是()
A.物體運(yùn)動(dòng)的越快,物體的內(nèi)能越大
B.物體舉得越高,物體的內(nèi)能越大
C.溫度為-40℃的冰塊沒有內(nèi)能
D.火箭點(diǎn)火升空過程中將燃料燃燒時(shí)放出的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能
3.兩個(gè)物體相互接觸,但物體間沒有發(fā)生熱傳遞現(xiàn)象,這是因?yàn)閮晌矬w()
A.溫度相同B.內(nèi)能相同C.熱量相同D.沒有做功
4如圖所示的做法中,屬于用做功的方法改變物體內(nèi)能的是()
5關(guān)于溫度、熱量和內(nèi)能,下列說法正確的是()
A.物體的溫度越高,所含熱量越多B.溫度高的物體,內(nèi)能不一定大
C.0℃的冰塊,內(nèi)能一定為0D.任何兩物體間都會(huì)發(fā)生熱傳遞
6.如圖是中國女子冰壺隊(duì)在2010年2月21日溫哥華冬奧會(huì)比賽的精彩瞬間.比賽時(shí)兩名隊(duì)員在冰壺前方“刷冰”,通過____的方式改變冰的內(nèi)能,使表面的冰____成薄薄的一層水(填物態(tài)變化名稱),這樣就能夠減小冰壺與冰面之間的____。
7.觀察如圖所示實(shí)驗(yàn),回答以下問題:
(1)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象:當(dāng)活塞迅速下壓時(shí),棉花會(huì)____。
(2)現(xiàn)象分析:因?yàn)榛钊麑?duì)空氣____,使空氣的____增加,____升高,達(dá)到棉花的著火點(diǎn),從而使棉花燃燒起來。
(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)論:________。
【參考答案:】
1.D2.D3.A4.A5.B6.做功熔化摩擦7.燃燒做功內(nèi)能溫度對(duì)物體做功,內(nèi)能增大
附件2:
【課后檢測(cè)】
1.關(guān)于內(nèi)能,說法正確的是()
A.單個(gè)分子的動(dòng)能和勢(shì)能的總和叫做內(nèi)能
B.一個(gè)物體動(dòng)能和勢(shì)能的總和叫做內(nèi)能
C.物體內(nèi)部所有分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子是能的總和叫做內(nèi)能
D.物體的機(jī)械能加上物體內(nèi)部所有分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和叫做內(nèi)能
2.下列說法正確的是()
A.鋼水冷卻,溫度降低,內(nèi)能一定減少
B.壓在一起的鉛片和金片幾年后剖開,切面互相滲透屬于擴(kuò)散
C.冬天用熱水袋取暖,人體感到溫暖,是用做功的方法改變物體的內(nèi)能
D.和平號(hào)空間站退役后墜入大氣層與空氣摩擦生熱,是用熱傳遞方法改變內(nèi)能
3.下列現(xiàn)象中,由于做功使物體的內(nèi)能發(fā)生改變的是()
A.酒精涂在手背上覺得涼B.把鐵釘訂進(jìn)墻里,鐵釘發(fā)熱
C.水被太陽曬熱D.燒紅的鐵塊放入冰水中,鐵塊溫度降低
4.下列說法錯(cuò)誤的是()
A.零度的物體沒有內(nèi)能B.內(nèi)能和其它形式的能之間可以相互轉(zhuǎn)化
C.物體間的內(nèi)能可以轉(zhuǎn)移D.一切物體都有內(nèi)能
5.物體的內(nèi)能,下列說法正確的是()
A.溫度相等的1kg和100g的水內(nèi)能相同
B.物體內(nèi)能增加,一定要從外界吸收熱量
C.溫度為0℃的物體沒有內(nèi)能
D.在相同物態(tài)下,同一物體溫度降低,它的內(nèi)能會(huì)減少
6.所示,在大口厚玻璃瓶?jī)?nèi)裝入少量的水,并滴入幾滴酒精。塞緊塞子后,用氣筒往瓶?jī)?nèi)打氣。當(dāng)塞子跳出時(shí),看到瓶口有白霧出現(xiàn)。下列關(guān)于該試驗(yàn)的分析錯(cuò)誤的是()
A.往瓶?jī)?nèi)打氣,外界對(duì)瓶?jī)?nèi)氣體做功B.往瓶?jī)?nèi)打氣,瓶?jī)?nèi)氣體內(nèi)能變小
C.瓶塞跳出時(shí),瓶?jī)?nèi)氣體溫度降低D.瓶塞跳出時(shí),瓶?jī)?nèi)氣體對(duì)外做功
7.關(guān)于溫度,熱量,內(nèi)能以下說法正確的是()
A.物體吸收熱量,溫度一定升高
B.物體的溫度越高,所含的熱量越多
C.物體的溫度為00C,其內(nèi)能也為零
D.熱量總是從溫度高的物體向溫度低的物體傳遞。
【參考答案:】
1.C2.B3.B4.A5.D6.B7.D