资源简介

10.2内能
教学目标
1.知识与技能
A知道物质是由分子组成的，一切物质的分子都在不停地做无规则的运动。
B能识别扩散现象，并能用分子热运动的观点进行解释。
C知道分子热运动的快慢与温度的关系。
D知道分子之间存在相互作用力。
E了解内能的概念，能简单描述温度和内能的关系。
F知道热传递过程中，物体吸收（放出）热量，温度升高（降低），内能改变。
G了解热量的概念，热量的单位是焦耳。
H知道做功可以使物体内能增加和减少的一些事例。
2.过程与方法
A通过探究找到改变物体内能的多种方法。
B通过演示实验说明做功可以使物体内能增加和减少。
3.情感、态度与价值观
①通过探究，使学生体验探究的过程，激发学生主动学习的兴趣。
②通过演示实验培养学生的观察能力，并使学生通过实验理解做功与内能变化的关系。
③鼓励学生自己查找资料，培养学生自学的能力。
教学重点与难点：
分子动理论的三个要点。
内能概念；改变内能的两种方式。
教学准备：
广口瓶、玻璃片、二氧化氮气体、量筒、清水和硫酸铜溶液、分子内聚力演示器、钩码、烧杯，墨汁等。
上面固定有条形磁铁的小车两辆，试管及橡皮塞，内能、机械能互变演示器，硝化棉，乙醚，高锰酸钾晶体，纱带，钢锯条，粗铁丝，小球，火柴等。
教学方法：
教师演示讲授，学生边学边实验，师生共同分析讨论。
教学重点
教学难点
宏观的物理现象揭示了物质的微观结构。
教学过程
一、新课引入
上一节中的滚摆实验说明了动能和势能可以相互转化。但是大家也看到了滚摆上升的高度一次比一次小，最终停下来。滚摆的机械能哪里去了？
一个乒乓球在地面上往返跳，最终停下来，乒乓球原来具有的机械能哪里去了？
一粒飞行的子弹具有动能，子弹打中物体后留在物体内，子弹原有的机械能哪里去了？
这些物体的机械能没有了，机械能转化为其他形式的能：内能。
二、新课
㈠物体是由大量分子组成的。
提问：平时用什么话来形容物体的细小？
生答：细如发丝。
据此教师就把一般头发丝的直径与分子直径比较，如果将二万个氧分子，一个紧挨一个排成一串，那么它们的总长度才跟一根头发丝的直径相当。
分子体积很小，水分子与乒乓球大小之比恰似乒乓球与地球之比。
分子的质量很小，1022个水分子的质量与5分硬币的质量相当。
总结：分子是保持物质化学性质的最小微粒。分子很微小。物体里含有大量的分子。
㈡分子永不停息地做无规则运动。
⒈气体的扩散
演示1 把少许酒精或风油精撒在教室里，很快在各个角落都能闻到酒精的气味。
演示2 二氧化氮扩散到空气中的实验。
这个广口瓶中充满了红棕色的二氧化氮气体，用玻璃片盖住。上面用一个充满空气的广口瓶口向下放在玻璃片上，二氧化氮气体的密度比空气大。现在把两个瓶口之间的玻璃片抽出，注意观察发生什么现象。（学生观察后再回答）
我们发现下面的瓶子中气体的红棕色变浅，上面的瓶子中气体的颜色也渐渐变成了浅的红棕色。直到两个瓶子中的气体颜色均匀了为止。
装有空气的瓶子中颜色变深，说明二氧化氮气体的分子运动到空气中去了。而空气的一部分分子运动到下面的瓶子中去了。最后两种气体均匀地混在一起。
这些实验说明：不是重力等外来力的作用，而是气体分子在不停地做无规则运动的结果。
由此提出扩散概念。板书。
扩散：不同的物质在接触时，彼此进入对方的现象
扩散现象证明了分子永不停息地做无规则运动。
⒉液体的扩散
演示3 红墨水滴到清水中的实验。
演示4 投一粒高锰酸钾到清水中的实验。
演示5 硫酸铜溶液的扩散。。
不仅气体能发生扩散现象，液体也能发生扩散，只是比气体扩散的慢很多。量筒中装硫酸铜溶液，上面装有一半清水，水的密度小，在上面。二者之间的界限很清晰。我们盖上盖子，过几天再来观察液体的扩散现象。
说明：液体分子永不停息地做无规则运动。
⒊固体的扩散
白墙边堆放煤，墙壁中会有黑色煤粉。
把磨得很光的铅片和金片紧压在一起，在室温下放置5年后再将它们分开，可以观察到它们互相渗入约1毫米深。
大量事实表明：物体的分子都在永不停息地做无规则运动。
⒋分子的运动跟温度的关系
演示6 取三只烧杯，分别倒入冷水、温水和热水，然后分别向三只杯内缓慢地滴入几滴墨汁，观察比较三只杯内墨扩散的快慢。（后面衬以白纸，以便同学们观察比较）
问：看到什么现象？现象说明什么？
学生分析：
温度高→扩散快→分子运动快→分子动能大。
温度低→扩散慢→分子运动慢→分子动能小。
小结：温度越高，扩散过程越快。扩散得快，说明分子无规则运动的速度大，即分子无规则运动激烈。
分子由于运动而具有的能叫做分子动能。
㈢分子间有相互作用的引力斥力
⒈分子间有相互吸引力
提问：分子既然在不停地无规则运动着，为什么固体不分散成一个个分子呢？
演示7 教材中图10—16分子间存在引力实验。
演示8 一根粉笔掰开两段，再把它们紧紧压在一起，两段又合二为一。
学生实验 水分子间存在引力实验。（课前学生准备好所需器材）
提问：这些实验说明了什么问题？
⒉分子间有相互排斥力
为什么固体和液体很难被压缩？
演示9 用半径为0.5厘米、长约85厘米、一端封闭的玻璃管，先倒入清水半管，后倒染红的酒精至满，然后用胶塞塞住，管内无空气，把管倒转几次，使两种液体混合，体积明显减少。
分析实验现象：在酒精与水混合的过程中，有些酒精的分子到了水中，有些水分子到了酒精中，说明水与酒精的分子都是有间隙的，从而说明分子间有相互排斥力。
总结归纳
1、物质是由分子组成的，分子很小，分子间存在间隙。
2、一切物质的分子都在不停的做无规则的运动。
3、分子间存在相互作用的引力和斥力。
4、由于它们之间存在着相互作用力而具有的能，叫做分子的势能。
(四)固体液体和气体的特征
阅读课本，总结固体、液体和气体的特征及原因。
（五）什么是内能？
演示1 小球在桌面上滚动。
问：小球具有什么能？（动能）
演示2 在试管里装入一些热水，用橡皮塞塞住，放在酒精灯上加热，使水沸腾，水蒸气膨胀做功冲开塞子。
问：水蒸气对橡皮塞有没有做功？水蒸气是否具有能？
学生：做了功，具有能。
问：水蒸气是由什么组成的？有何特点？该具有什么能？
学生：水蒸气是由大量水分子组成的，这些水分子永不停息地做着无规则的运动，因此该具有动能。
演示3 高举起小球。
问：小球与地球相互吸引具有什么能？（势能）
问：分子间有什么力？（有相互作用的引力和斥力）
演示4 将两根分别固定在两辆小车上的条形磁铁，分开一段适当的距离（异名磁极相对），然后松开手，则可看到，小车互相靠近，直至两磁铁吸引在一起。
教师分析：两辆小车上的外力辙去后，小车之间的引力就可以做功，该实验对我们有何启示？
启发学生得出结论：与上述实验类似，假如分子间的斥力突然消失，则分子间的引力就可以做功，势能就表现出来，即分子间有因相互吸引而具有的势能。
演示5 按住两小车上的磁铁，使两同名磁极相对、挨近（约2～3mm），然后松开手，可见小车相互推开。
启发学生得出结论：与两相斥的磁铁类似，互相排斥的分子也具有势能，即分子间也有因相互排斥而具有的势能。
结论：物体内部所有分子做无规则运动的动能和相互作用的势能的总和，叫物体的内能。
强调：物体的内能是指物体内所有分子具有的能量，而不是指单个分子具有的能量。
说明：因分子势能跟分子间的相互作用关系复杂，初中阶段暂不考虑它的变化，而只考虑分子动能对内能的影响。
（六）改变内能的方式
出示一根火柴，问：如何让上面的火药燃着？
学生的可能答案：1、在火柴盒上擦划。2、和高温物体接触，如与火炉中的炭、烧红的金属块等接触。3、放在煤油灯罩的上方。4、太阳光下放凸透镜或凹面镜的焦点处。5、用纸包着，放在石头上用铁锤砸。……
教师分析：火药能被点燃，说明温度升高、内能增加，达到了燃点。请问哪些情况是用了热传递（传导、对流、辐射）使火药的温度升高、内能增加的？在这个过程中内能从温度高的物体转移给温度低的物体。
结论：用热传递的方式可以改变物体的内能，其实质是一个物体的内能转移给另一个物体，能的形式没变。
教师：显然，除了热传递，还有别的方式可以改变物体的内能。
演示6 火柴在火柴盒上擦划、燃着。（纸包着，放在石头上用铁锤砸，可在课后做，但要强调注意安全！1～2根即可。）
演示7 在“空气压缩引火仪”的厚管中，放入绿豆大小的硝化棉，用力把活塞迅速压下去，则可见其猛烈燃烧，发出明亮的光。
师生分析：
压缩空气→对空气做功→空气内能增加→温度升高→达到硝化棉的燃点燃烧。在这个过程中，人消耗机械能，使空气内能增加，即机械能转化为内能。
结论：做功也可以改变内能，其实质是内能和其它形式的能之间转化，能的形式发生了变化。
学生实验：
①两手合在一起用力搓，说出感觉。
②出示一钢锯条，让甲同学摸一下说出感觉，然后请乙同学持锯条在木块上来回急速地摩擦20次，再让甲同学摸一下，说出感觉。
启发归纳：外界对物体做功，物体内能增加。
演示8 用“内能、机械能互变演示器”，向管中倒入少量乙醚，用纱带围管上绕一圈，请一个同学迅速地来回拉动纱带，待一会儿，塞子就被冲开。
引导学生分析：
启发归纳：物体对外界做功，内能减少。
思考：出示钢锯条，问：如果只知道这根钢锯条温度升高了，而没有看到内能改变的过程，能否判断是通过做功还是通过热传递的方式使它的内能增加的。
教师分析点拔：做功和热传递对改变物体的内能是等效的。
三、巩固练习
1.内能和机械能有何本质区别？0℃的冰内能为零吗？
2.从能的转化（或转移）角度解释本课开始时演示的水蒸气膨胀冲开塞子的实验的全过程。
3.分析下列现象：
①太阳灶烧热水。②铁匠给刀具淬水。③钻木取火。
④太阳光下用冰做成凸透镜取火。⑤打气时气筒壁发热。
其中通过热传递改变内能的是：______；通过做功改变内能的是：______。
4.小实验：反复弯折粗铁丝数次，然后用手摸一下弯折的地方，体会有何感觉？如何解释？
四、布置作业
（1）P13 1，2
（2）查找资料，了解地源热泵。
五、教学反思：
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