第2節(jié)內(nèi)能和熱量【教學(xué)目標(biāo)】一、知識(shí)與能力1.知道分子運(yùn)動(dòng)的快慢與溫度的關(guān)系。2.了解內(nèi)能的概念，能簡(jiǎn)單描述溫度和內(nèi)能的關(guān)系。3.知道人類改變和利用內(nèi)能的兩種方式。4.了解熱量的概念，從能量轉(zhuǎn)化的角度認(rèn)識(shí)燃料的熱值。二、過(guò)程與方法1.通過(guò)自主實(shí)驗(yàn)探究對(duì)比知道，物體溫度越高，分子熱運(yùn)動(dòng)越劇烈。2.類比已經(jīng)認(rèn)識(shí)到的宏觀能量(機(jī)械能、動(dòng)能和勢(shì)能)，認(rèn)識(shí)物體內(nèi)的微觀能量?jī)?nèi)能分子動(dòng)能和分子勢(shì)能之和。3.通過(guò)實(shí)例分析認(rèn)識(shí)內(nèi)能是一種重要的能量形式。4.用能量的觀點(diǎn)認(rèn)識(shí)燃料這一人類目前利用得最廣泛、最重要的能源；從能量轉(zhuǎn)化的角度認(rèn)識(shí)燃料的燃燒過(guò)程。5.通過(guò)實(shí)例認(rèn)識(shí)做功過(guò)程、熱傳遞過(guò)程都是改變物體內(nèi)能的過(guò)程。三、情感、態(tài)度與價(jià)值觀1.認(rèn)識(shí)內(nèi)能及內(nèi)能的改變與人類的生活、生產(chǎn)息息相關(guān)，具有普遍性，提高利用內(nèi)能服務(wù)人類社會(huì)的意識(shí)。2.認(rèn)識(shí)使用燃料的價(jià)值，知道合理使用不同燃料對(duì)節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境的重要性?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】認(rèn)識(shí)一切物體都具有內(nèi)能；認(rèn)識(shí)到內(nèi)能改變的兩種方式是做功和熱傳遞?！窘虒W(xué)難點(diǎn)】溫度、內(nèi)能、熱量三個(gè)基本熱學(xué)概念的聯(lián)系與區(qū)別?！窘虒W(xué)突破】通過(guò)自主實(shí)驗(yàn)探究，為學(xué)生理解溫度與內(nèi)能的關(guān)系提供直觀印象；通過(guò)對(duì)比分析理解內(nèi)能是一個(gè)狀態(tài)量，而熱量是一個(gè)過(guò)程量，理解內(nèi)能和熱量的區(qū)別?！窘虒W(xué)準(zhǔn)備】教師準(zhǔn)備多媒體材料(改變和利用內(nèi)能的圖片等)、粗鐵絲、錘子、壓縮空氣引火儀等。學(xué)生準(zhǔn)備燒杯兩個(gè)、墨水筆、熱水、冷水等。教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì) 第1課時(shí)教學(xué)過(guò)程批注一、復(fù)習(xí)提問(wèn)，引入新課。師：分子動(dòng)理論的內(nèi)容有哪些？生：物體是由大量分子組成的，分子都在不停地做無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，分子間存在著引力和斥力。師：什么叫做擴(kuò)散？擴(kuò)散現(xiàn)象能夠表明什么？生：由于分子運(yùn)動(dòng)，某種物質(zhì)逐漸進(jìn)入到另一種物質(zhì)中的現(xiàn)象叫做擴(kuò)散。擴(kuò)散現(xiàn)象表明組成物質(zhì)的分子都在不停地做無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，還表明分子間有間隙。師：請(qǐng)同學(xué)們猜想，擴(kuò)散的快慢與什么有關(guān)？生：可能與物體的溫度有關(guān)。教師點(diǎn)撥：檢驗(yàn)我們的猜想是否正確，最好的方法就是實(shí)驗(yàn)探究，請(qǐng)同學(xué)們討論探究“溫度對(duì)擴(kuò)散的影響”的實(shí)驗(yàn)所需的器材和步驟。上一節(jié)課學(xué)習(xí)了擴(kuò)散知識(shí)、分子動(dòng)理論知識(shí)，這些知識(shí)是理解本節(jié)課內(nèi)能概念的基礎(chǔ)，所以本節(jié)課采用復(fù)習(xí)提問(wèn)的方式引入新課。二、進(jìn)行新課。(一)溫度與熱運(yùn)動(dòng)。1.實(shí)驗(yàn)探究：溫度對(duì)擴(kuò)散的影響。(1)學(xué)生實(shí)驗(yàn)：把兩滴紅墨水分別滴入盛有冷水和熱水的兩個(gè)燒杯中。(2)現(xiàn)象：熱水中紅墨水?dāng)U散較快。(3)結(jié)論：物體的溫度越高，擴(kuò)散越快，說(shuō)明構(gòu)成物體的大量分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)越劇烈。2.溫度。(1)定義：溫度表示物體的冷熱程度。(2)溫度反映了構(gòu)成物體的大量分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的劇烈程度。3.熱運(yùn)動(dòng)。定義：物體內(nèi)部大量分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)叫做熱運(yùn)動(dòng)。(二)物體的內(nèi)能。問(wèn)題1：哪些物體有動(dòng)能？它們的共同特征是什么？生：運(yùn)動(dòng)的汽車、奔跑的駿馬、飛翔的小鳥等都有動(dòng)能。它們的共同特征是都在運(yùn)動(dòng)。問(wèn)題2：哪些物體具有重力勢(shì)能？它們的共同特征是什么？生：空中飛行的飛機(jī)、吊在空中的電燈、舉高的重錘等都有重力勢(shì)能。教師點(diǎn)評(píng)：一切運(yùn)動(dòng)的物體都具有動(dòng)能，而由分子動(dòng)理論我們知道，構(gòu)成物體的分子都在不停地運(yùn)動(dòng)，則分子由于運(yùn)動(dòng)也具有動(dòng)能；具有重力勢(shì)能的物體是因?yàn)槲矬w和地球之間存在力的作用，且它們之間又有距離，而由分子動(dòng)理論我們知道，分子間也存在相互作用的力，且分子間存在間隙，故分子間也存在勢(shì)能。1.內(nèi)能的定義物體內(nèi)部所有分子的動(dòng)能和分子間相互作用的勢(shì)能的總和，叫做物體的內(nèi)能。滴入紅墨水的多少、兩個(gè)燒杯中冷水和熱水的多少要相等，滴入時(shí)間要相同，這樣有利于學(xué)生對(duì)比觀察。因?yàn)榉肿雍苄?，通常物體中含有分子的數(shù)目都是巨大的，單個(gè)分子或少數(shù)幾個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)不能稱為熱運(yùn)動(dòng)。內(nèi)能概念反映的是微觀分子所具有的能量，比較抽象，學(xué)生對(duì)宏觀物體具有的機(jī)械能已經(jīng)有所了解，故可以采用聯(lián)想對(duì)比的方法引入內(nèi)能的概念，以便于學(xué)生接受。2.與物體的內(nèi)能有關(guān)的因素(1)物體內(nèi)能的大小與物體的溫度有關(guān)。同一物體，溫度越高，內(nèi)能越大。(2)內(nèi)能還與物體內(nèi)部分子的多少、種類、結(jié)構(gòu)、狀態(tài)等因素有關(guān)。3.一切物體都有內(nèi)能。學(xué)生討論活動(dòng)：閱讀并討論教材第8頁(yè)“南極的冰山有內(nèi)能嗎？”。學(xué)生回答：冰山的分子也在做熱運(yùn)動(dòng)，所以冰山也具有內(nèi)能。物體溫度越高，物體內(nèi)分子運(yùn)動(dòng)越劇烈，分子動(dòng)能越大。內(nèi)能的改變會(huì)影響物體內(nèi)部分子的運(yùn)動(dòng)及結(jié)構(gòu)的變化，從而引起熱膨脹、熔化、凝固、蒸發(fā)等各種熱現(xiàn)象。由上一節(jié)學(xué)習(xí)的分子動(dòng)理論學(xué)生已經(jīng)知道，一切物體的分子都在不停地做無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng)。教學(xué)小結(jié)【板書設(shè)計(jì)】第2節(jié)內(nèi)能和熱量(1)(一)溫度與熱運(yùn)動(dòng)1.實(shí)驗(yàn)探究：溫度對(duì)擴(kuò)散的影響。2.溫度：溫度表示物體的冷熱程度。3.熱運(yùn)動(dòng)：物體內(nèi)部大量分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)叫做熱運(yùn)動(dòng)。(二)物體的內(nèi)能1.內(nèi)能的定義。2.與物體的內(nèi)能有關(guān)的因素。3.一切物體都有內(nèi)能。【教學(xué)探討與反思】本節(jié)課組織學(xué)生做好實(shí)驗(yàn)探究“溫度對(duì)擴(kuò)散的影響”是關(guān)鍵。通過(guò)宏觀的物理情境來(lái)反映微觀分子的特性。物體內(nèi)能的大小除了與溫度有關(guān)之外，還與物體含有分子的個(gè)數(shù)、種類、結(jié)構(gòu)、狀態(tài)等因素有關(guān)。一般說(shuō)來(lái)，物體不同，其內(nèi)能也不同；同一物體處于不同溫度、不同體積時(shí)，其內(nèi)能也不同，對(duì)此學(xué)生只要了解即可。如果學(xué)生想比較物體的內(nèi)能大小，可以告訴他們，不同物體的內(nèi)能初中生階段不用比較大小；同一物體溫度升高，則內(nèi)能增大；同一物體溫度不變時(shí)，內(nèi)能可能不變，也可能增大，如零攝氏度的冰熔化成零攝氏度的水的過(guò)程中；也可能減小，如零攝氏度的水凝固成零攝氏度的冰的過(guò)程中。教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì) 第2課時(shí)教學(xué)過(guò)程批注一、學(xué)生舉例，引入新課。物體的內(nèi)能跟物體的溫度有關(guān)，溫度越高，物體的內(nèi)能越大，也就是說(shuō)當(dāng)物體的溫度發(fā)生了變化時(shí)，它的內(nèi)能就發(fā)生了變化。如何改變物體的溫度，同學(xué)們能夠從生活實(shí)際中舉出許多的事例。(可以給學(xué)生舉例討論時(shí)間)今天我們先研究改變物體內(nèi)能的方法有哪些。二、進(jìn)行新課。(三)改變內(nèi)能的方式。情境：教師出示一段粗鐵絲。提出問(wèn)題：讓粗鐵絲的溫度升高，內(nèi)能增大，有哪些方法？學(xué)生討論交流可以采用的方法，并且可以具體試一試。學(xué)生的舉例可能有：用火烤；放入熱水中；用砂紙摩擦；來(lái)回彎折；用錘子敲打等。1.改變物體內(nèi)能的兩種方式：一是熱傳遞，二是做功。2.熱傳遞。(1)熱傳遞現(xiàn)象：熱傳遞過(guò)程中，高溫物體溫度降低，低溫物體溫度升高，直到溫度相同時(shí)，熱傳遞停止。(2)條件：物體間存在溫度差異，或物體不同部分間存在溫度差。(3)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，或從物體的高溫部分傳到低溫部分。(4)方向：內(nèi)能總是從高溫物體傳向低溫物體，不存在內(nèi)能由低溫物體傳向高溫物體的現(xiàn)象。3.做功和物體內(nèi)能的改變。(1)對(duì)物體做功，物體的內(nèi)能增加。(2)物體對(duì)外做功，物體的內(nèi)能減少。還可以采用圖121所示的器材演示說(shuō)明“物體對(duì)外做功，物體的內(nèi)能減少”這一規(guī)律。事前組裝好儀器，課前在瓶?jī)?nèi)裝入少量的水。實(shí)驗(yàn)時(shí)告訴學(xué)生，由于水的蒸發(fā)，瓶?jī)?nèi)存在水蒸氣。由于水蒸氣是無(wú)色透明的，所以水蒸氣是看不到的。提醒學(xué)生注意觀察瓶塞跳起時(shí)容器中有什么現(xiàn)象。分析現(xiàn)象：瓶塞跳起是水蒸氣對(duì)瓶塞做功，那么水蒸氣的內(nèi)能就減小，溫度就降低，水蒸氣就液化成小水珠，就是我們看到有霧的產(chǎn)生。4.熱量：在熱傳遞過(guò)程中，轉(zhuǎn)移內(nèi)能的多少叫做熱量。(四)燃燒：放出熱量。多媒體展示篝火情境。還可以結(jié)合教材第10頁(yè)圖文內(nèi)容展示篝火情境。1.燃燒過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)化：燃料燃燒是一種化學(xué)變化，在燃燒過(guò)程中，燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。2.討論交流：認(rèn)識(shí)燃料。教師點(diǎn)撥：燃料根據(jù)其狀態(tài)不同可以分為固體燃料、液體燃料、氣體燃料。相同質(zhì)量的不同燃料完全燃燒放出的熱量不同。如1kg酒精完全燃燒放出的熱量約是3.0107J,1kg汽油完全燃燒放出的熱量約是4.6107J。3.熱值(1)定義：1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量，叫做這種燃料的熱值。(2)符號(hào)：q。(3)定義式：q。(4)單位：J/kg。(5)物理意義：如酒精的熱值為3.0107J/kg，它表示1kg酒精完全燃燒放出的熱量是3.0107J。學(xué)生活動(dòng)：討論交流教材第11頁(yè)幾種常見燃料的熱值表格，并說(shuō)明它們的物理意義?？梢宰寣W(xué)生觀察圖片或視頻材料：汽車尾氣黑煙、鍋爐煙囪的黑煙、煉焦、制炭等，指出燃料不完全燃燒將會(huì)降低燃料的利用率，不但浪費(fèi)能源，還造成環(huán)境污染。用火烤、放入熱水中，是通過(guò)熱傳遞的方法使鐵絲內(nèi)能增大，學(xué)生可以通過(guò)生活經(jīng)驗(yàn)感知。而用摩擦、敲打或彎折，是通過(guò)做功的方法使其內(nèi)能增大，學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)很少，可以讓學(xué)生具體操作驗(yàn)證一下。為了增加學(xué)生的直觀效果，如果時(shí)間允許，教師還可以借助“壓縮空氣引火儀”演示“對(duì)物體做功，物體的內(nèi)能增加”這一規(guī)律。取綠豆粒大小的一塊干燥硝化棉，用鑷子把棉花拉得疏松一些，放入玻璃筒底。將活塞涂上少許蓖麻油(起潤(rùn)滑和密封作用)，放入玻璃筒的上口。此時(shí)要提醒學(xué)生注意觀察筒內(nèi)的棉花。迅速地壓下活塞，可看到硝化棉燃燒發(fā)出的火光?？梢宰寣W(xué)生解釋原因：壓縮空氣做功，使空氣內(nèi)能增大，溫度升高，引起棉花燃燒。(1) 由于熱傳遞過(guò)程中內(nèi)能總是從高溫物體傳向低溫物體，所以高溫物體的內(nèi)能減少叫做放出了熱量，低溫物體的內(nèi)能增加叫做吸收了熱量。在熱傳遞過(guò)程中，總是存在著放熱物體和吸熱物體，物體放出或吸收的熱量越多，它的內(nèi)能的改變?cè)酱蟆?2)熱量是過(guò)程量，不能說(shuō)物體具有(含有)熱量，更不能比較不同物體“含有”熱量的大小。表格中煤氣和天然氣的熱值單位是J/m3，教師可以提醒說(shuō)明它們的物理意義。燃料的熱值特指1kg燃料完全燃燒放出的熱量，故不是任何物體都具有熱值(如石頭、鋼鐵等就沒(méi)有)。熱值是燃料的特性，燃料的熱值與燃料的多少、是否完全燃燒無(wú)關(guān)。對(duì)于一種燃料，其熱值不變。三、反思總結(jié)。1.請(qǐng)學(xué)生反思自己本節(jié)課的學(xué)習(xí)情況，談?wù)勈斋@和體會(huì)。2.教師利用板書小結(jié)。3.課堂練習(xí)：一名學(xué)生板演，其他學(xué)生在練習(xí)本上完成教材第12頁(yè)“自我評(píng)價(jià)”第3題。教學(xué)小結(jié)【板書設(shè)計(jì)】第2節(jié)內(nèi)能和熱量(2)(三)改變內(nèi)能的方式1.改變物體內(nèi)能的兩種方式：一是熱傳遞，二是做功。2.熱傳遞(1)熱傳遞現(xiàn)象。(2)條件。(3)實(shí)質(zhì)。(4)方向。3.做功和物體內(nèi)能的改變。(1)對(duì)物體做功，物體的內(nèi)能增加。(2)物體對(duì)外做功，物體的內(nèi)能減少。說(shuō)明：做功和熱傳遞在改變物體內(nèi)能上是等效的。4.熱量：在熱傳遞過(guò)程中，轉(zhuǎn)移內(nèi)能的多少叫做熱量。(四)燃燒：放出熱量1.燃燒過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)化。2.燃料的種類。3.熱值。(1)定義。(2)符號(hào)：q。(3)定義式：q。(4)單位：J/kg。(5)物理意義?！窘虒W(xué)探討與反思】讓筆桿或粗鐵絲熱起來(lái)，是一個(gè)開放實(shí)驗(yàn)，要鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)和小學(xué)課堂所學(xué)知識(shí)想辦法，讓學(xué)生相互交流，再根據(jù)學(xué)生提出的辦法，選出幾個(gè)易于課堂上實(shí)現(xiàn)的，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。使學(xué)生親身體驗(yàn)，分析歸納，達(dá)成理性認(rèn)識(shí)。這就要求教師在課前準(zhǔn)備一些適當(dāng)?shù)难菔酒鞑摹?