资源简介

第十章　机械能、内能及其转化
第一节　机械能
第1课时　动能和势能
1．物理观念：
(1)初步建立能量的观念，知道动能、势能的概念，认识重力势能和弹力势能是常见的两种势能。
(2)从做功的角度描述能量，能说出能量与做功的关系，记住能量的单位。
(3)能从能量的角度解释具体情境中的问题。
2．科学思维：
(1)根据具体实例，分析得出能量与做功的关系。
(2)在实验探究的过程中加强对转换法、控制变量法的理解与运用。
(3)根据实验现象，推理得出物体动能、势能的影响因素。
3．科学探究：
(1)通过实验探究物体的动能、势能与哪些因素有关，得出物体的动能、势能与其影响因素的关系。
(2)进行交流反馈，表述探究过程与结论，提升科学探究能力。
4．科学态度与责任：
(1)具有从能量的角度分析物理问题的意识。
(2)通过科学探究，经历基本的科学探究过程，学习科学探究方法，发展初步的科学探究能力，养成尊重事实、探索真理的科学态度。
1．教学重点：
动能、势能的影响因素。
2．教学难点：
探究影响动能和势能大小的因素。
钢球、塑料球、斜面、木块、纸盒、玩具弹弓、橡皮筋、直尺、金属块、沙子、多媒体课件等。
高空坠物的杀伤力到底有多大？
一个重1 kg的花盆从10楼坠落，其杀伤力巨大，很可能直接致人死亡。其实不止花盆，巴掌大的西瓜皮、麻将牌、鸡蛋等，如果从高空坠下砸中行人，也会造成很大的危害。
教师让小球从斜面不同高度处由静止释放，并钻入水平面上的纸盒中，纸盒被推得越远，小球对纸盒做功越多，表明小球的动能越大。学生思考、讨论，发表各自的看法。
探究物体动能的大小与哪些因素有关？
　　知识点一　认识动能
1．什么样的物体具有动能？
让学生举例展示具有能量的物体的例子。多媒体课件上显示有关动能的图片，如湍急的河水能把石头冲走，流水能做功；空气流动形成的风能做功等。这些物体能做功，它们都具有能。它们的能量是由于物体运动才具有的。
物理学中把物体由于运动而具有的能叫作动能。一切运动的物体都具有动能。
2．探究影响动能大小的因素。
请同学们想办法使静止在桌面上的金属块获得动能。学生实际操作，让学生改变金属块动能的大小，并由此猜想动能大小的影响因素。引导学生通过实验进行探究，提醒学生注意控制变量法和转换法在实验中的应用。重点提醒学生怎样改变金属块的速度，怎样改变金属块的质量，怎样显示金属块动能的大小。
物体能够做的功越多，表示这个物体具有的能量越大。那么动能的大小取决于哪些因素呢？现在我们通过实验来研究。
学生实验并记录数据进行分析。
如图所示，我们把钢球放到斜面上使其滚下，到达水平面上击打一个木块，推动木块做功，根据木块被推动的距离远近来判断钢球具有的动能大小。
学生分组实验：转换法、类比法(斜面小车实验)。
第一次，我们使同一钢球甲从斜面的不同高度由静止释放。注意木块被推的距离。
第二次，我们换一个质量稍大的钢球乙，从与钢球甲相同位置由静止释放，再观察并比较钢球到达水平地面时的速度与木块被推动的距离。很显然，第二次木块被推动的距离比第一次远得多。说明钢球乙做的功多，也就是钢球乙具有的动能大。
提问：这个实验说明了什么？(学生回答)
这个实验说明了物体的动能大小跟它的速度和质量有关。同一个物体，速度越大，动能越大。不同物体，速度相同时，质量越大，动能越大。
出示公路上对不同车型的限速情况，探讨为什么限速？又为什么不同车型限速不同？由交通安全过渡到人身安全(运动的物体具有动能，可能造成伤害，那静止的物体是否都安全呢)。
　　知识点二　认识势能
1．重力势能。
教师将“钢球”道具举到不同高度处落回学生手心，引出重力势能的概念。
受到重力作用的物体被举高后具有的能叫作重力势能。
教师先用空心塑料球“伪装”的钢球从高处下落“检验”学生双手的反应速度，学生不敢伸手体验，引出“重力势能”的概念；再让钢球从离手不足1 cm处下落，学生欣然接受考验，最后揭开“钢球”的伪装，因为其质量很小，并不会砸伤手掌。让学生结合刚才的体验猜想重力势能大小的影响因素。
学生举出重力势能存在的实例。教师在屏幕上出示陨石坑的图片，和学生探讨后，用金属块砸向沙子，模拟陨石坑的形成过程，并得出重力势能大小的影响因素。
教师引导学生探讨工地上的工人戴安全帽的原因(为了防止从高处坠落而具有较大重力势能的物体使人受伤)。
2．弹性势能。
教师从口袋里掏出玩具弹弓，指出玩类似的玩具时，可能会一不小心“飞来横祸”，使人受伤。教师向无人处射出小纸团子弹，板书“弹性势能”。再让学生将小纸团子弹射得更远，谈感受，得出弹性势能的影响因素。
教师让学生拉伸橡皮筋，并用绷紧的橡皮筋使尺子移动一段距离。教师引导学生由这两个体验归纳出影响弹性势能大小的因素。
教师指名学生分析“弯弓射箭”的物理原理。
第一节　机械能
第1课时　动能和势能
机械能
本节尝试采用小组合作的方式进行学习，学生的活动多，学习的主动性高。教师将课堂的时间尽最大可能还给了学生，强调了学生的学习体验和学习过程。积极、主动的学习情感有助于学生的学习。
在各环节的教学中，力图通过一系列的问题，启发学生思考、讨论、交流，促使学生自己去发现并总结，主动去建构知识框架。
在教学中有意识地渗透研究问题的方法，如控制变量法、转换法等。在每个概念建立起来后，都再次组织引导学生举例、讨论，进一步联系实际生活，使知识得以内化。并通过联系实际向学生展示了物理知识广泛的应用价值，使学生感受到物理知识处处有用，从而激发学生学习物理的积极性。
第2课时　机械能及其转化
1．物理观念：
(1)知道动能、势能统称为机械能。
(2)知道物体的动能和势能之间可以相互转化。能解释与机械能转化相关的实例，认识具体情境中机械能的转化方向。
(3)知道机械能守恒的概念及条件。
2．科学思维：
(1)通过对具体情境的观察，推理得出动能与势能是可以相互转化的。
(2)通过对单摆的实验观察，推理得出机械能守恒的条件。
(3)类比各种机械能转化实例，有运用机械能转化与守恒的观点分析力学问题的意识。
3．科学探究：
通过观察和实验，探究动能和势能相互转化的规律与机械能守恒的条件。
4．科学态度与责任：
(1)知道机械能与人们生活的联系，有将机械能应用于生活的意识，初步建立能源的可持续发展观念。
(2)通过了解人类探索物质世界的历程和科学理论成果，培养探索精神、创新思想和促进人类社会与自然和谐发展的优良品德。
1．教学重点：
(1)动能和势能的相互转化。
(2)学习运用控制变量的方法研究问题。
2．教学难点：
判断机械能的守恒。
小钢球、铁架台、细线、多媒体课件等。
将小钢球固定在细线的一端，细线的另一端系在铁架台上，使小钢球与细线形成一个摆，让一同学甲靠近铁架台，头稍低，另一同学乙把小钢球由甲同学的鼻子处由静止释放，小钢球摆动过程中能否碰到甲同学的鼻子，提醒注意安全，并思考里面的科学道理。让学生尝试分析其中的原因。
　　知识点　机械能及其转化
情境：图片展示(水平地面上行驶的汽车、高山上静止的石头、高空飞行的鸟)。
提出问题1：它们具有哪些能？你的判断依据是什么？
引出概念：动能与势能统称机械能。
提出问题2：动能与势能之间能够相互转化吗？如能相互转化，请你举出你见过的动能与势能相互转化的例子？在相互转化的过程中遵循什么规律？
演示实验：单摆实验(配合播放单摆的慢镜头视频或图片)。
实验前提醒学生观察时思考：单摆(如图)在最高处释放前具有什么能？当单摆左右摆动时，它的运动速度和质量、高度如何变化？动能如何变化？它的重力势能如何变化？是什么能向什么能转化？
学生观察思考的同时完成下表。
摆球的位置) \s\do5(A点 A点→B点 B点 B点→C点
速度 0 逐渐增大 最大 逐渐减小
动能 0 逐渐增大 最大 逐渐减小
高度 最大 逐渐减小 最小 逐渐增大
重力势能 最大 逐渐减小 最小 逐渐增大
学生讨论交流，得出规律：单摆在摆动的过程中，动能增大时重力势能减小，重力势能增大时动能减小。
得出：单摆在摆动的过程中动能和势能发生了相互转化。
归纳得出：单摆最终会停下来，说明机械能总量减少了，因为单摆要克服摩擦做功，机械能变成其他形式的能(内能)了。
教师总结：大量实验表明，物体的动能和势能之间是可以相互转化的。在只有动能和势能相互转化的过程中，机械能的总量保持不变，即机械能是守恒的。
提出问题：举一个物体的动能和势能相互转化的例子，并说明能的转化过程。
学生观看影像资料：水碓(duì)的结构与工作过程。
布置实践活动：课下收集有关我国古代和现代科技中利用了机械能转化的资料，下节课时进行交流汇报。
第2课时　机械能及其转化
1．一个物体能够对外做功，我们就说它具有能量。物体能够做的功越多，表示这个物体的能量越大。
2．能量的单位：焦(J)。
3．动能和势能统称为机械能。
4．在只有动能和势能相互转化的过程中，机械能的总量保持不变，即机械能是守恒的。
机械能转化过程中的能量损耗，若没有比较突出且易观察的实验，学生不太能理解，教学时通过对单摆释放前后的状态观察总结出结论。在摆球运动的过程中每次到达的最高点逐渐降低，加强学生对转换法理解运用的同时让学生认识到能量损耗，进而通过理想实验法得到机械能守恒的条件。
为了突出能量转化的思想，使学生加深对动能和势能之间相互转化的理解，教师在教学的最后组织学生结合教材中给出的实例“古代科技——水碓”，交流动能与势能的转化过程，使学生认识到古代科技中蕴含的智慧，丰富学生的感性认识，同时也体现了从生活走向物理，从物理走向社会的教育理念。第二节　内能
第1课时　物质结构的微观模型
1．物理观念：
(1)知道常见物质是由分子或原子(以下统称分子)组成的，一切物质的分子都在不停地做无规则运动。
(2)能识别扩散现象，并能用分子热运动的观点进行解释。
(3)知道分子热运动的特点：温度越高，分子热运动越剧烈。
(4)知道分子之间存在相互作用力。
(5)能描述固态、液态和气态的基本特征，形成初步的物质观念。
2．科学思维：
通过识别扩散现象，简单了解物质的组成并建立物质结构的微观模型，能从分子角度解释一部分实际现象。
3．科学探究：
学会对实验过程进行反思，通过改进实验方法和实验器材，探究物理规律，体验科学探究过程。
4．科学态度与责任：
在实验观察和数据分析中，培养实事求是、尊重自然的科学态度和敢于探索的科学精神。
1．教学重点：
分子热运动及分子间的相互作用力。
2．教学难点：
用物质的微观特性解释其宏观表现。
玻璃杯、香水、玻璃板、集气瓶、二氧化氮气体、滴管、冷水、热水、高锰酸钾溶液、烧杯、铅柱、钩码、注射器、弹簧、乒乓球、多媒体课件等。
神奇的“软蛋”
星期天，小明来到爷爷家过周末，发现爷爷家的食品柜里有一瓶醋泡蛋，蛋壳已经泡没了，只剩一层蛋膜包着鸡蛋，爷爷说这是一种保健食品。调皮的小明趁爷爷不注意，将“软蛋”冲洗干净后放在了清水中，奇怪！“软蛋”竟一点点地长“胖”了(如图)。这其中的奥妙，你能解释吗？
　　知识点一　常见物质是由大量分子组成的
提出问题：出示玻璃杯，想一想，如果把此杯打碎，碎片是否还是玻璃？如果经过多次分割，颗粒会越来越小，如果不停地分下去，有没有一个限度？(如图)
交流讨论：小组之间交流讨论物质的变化情况以及将物质无限度地分下去时出现的情景。
归纳总结：
(1)保持物质原来性质不变的最小微粒叫作分子或原子。
(2)常见的物质是由大量极其微小的粒子——分子、原子组成的。
(3)如果把分子看成小球，分子的直径很小，一般分子的直径大约只有10－10 m。
　　知识点二　分子在永不停息地做无规则运动
活动1
演示实验1：教师打开一瓶香水，让附近的学生闻一下。
提出问题：能不能闻到香味？为什么？
演示实验2：我们将一个空集气瓶，倒扣在一个装着红棕色二氧化氮气体(密度比空气大)的集气瓶上面(如图)，抽掉盖在二氧化氮瓶上的玻璃板。
观察并思考：上面空瓶出现红棕色现象说明了什么？将空瓶与装着红棕色二氧化氮气体的瓶子颠倒放置，重做这个实验能否得出相同的结论？
学生回答：上面空瓶出现红棕色，说明二氧化氮气体分子到了上面空瓶中，分子是运动的。这个实验演示的是一种扩散现象，颠倒放置不能得出相同的结论，因为二氧化氮密度大，在重力作用下会向下运动，无法证明分子是运动的。
归纳总结：两种不同的物质可以自发地彼此进入对方，这种现象叫作扩散现象。
交流讨论：在我们日常生活中，扩散现象很常见，小组之间交流讨论一下，举出几个例子。
活动2
提出问题：气体之间可以发生扩散现象，那么液体之间是否可以发生扩散现象呢？
演示实验：向分别盛有热水、冷水的两个烧杯中，用相同规格的滴管各注入两滴等浓度的高锰酸钾溶液。(如图)
观察并思考：观察到什么现象？说明了什么问题？
学生回答：说明液体之间也可以发生扩散现象，扩散的快慢与物体的温度有关。
知识拓宽：结合演示实验，阐述教材P9图10.2－3中的现象说明的问题。实验中如果将水注入硫酸铜溶液的下面，是否会影响实验效果？
活动3
提出问题：固体之间能否发生类似的现象，请同学们交流、讨论并举例说明。
归纳总结：
(1)上述现象说明了气体、液体、固体在相互接触后，都能彼此进入对方，这种现象称为扩散现象。
(2)扩散的快慢与温度有关，温度越高，扩散得越快。
(3)扩散现象说明了分子都在永不停息地做无规则运动。
典例剖析：如图所示的情景，能说明分子做无规则运动的是(　　)
B　点拨：分子运动是微观层面的运动，肉眼是看不见的，它是通过宏观的颜色、气味、味道间接反映出来的；机械运动是宏观层面的运动。由此展开分析、解答。
归纳总结：分子的无规则运动不能通过肉眼直接观察到，它是通过宏观的颜色、气味、味道间接反映出来的，只要是我们看得到的运动，都属于宏观的机械运动。我们平时所看到的阳光下尘土飞扬、浓烟滚滚等都不能说明分子做无规则运动。
　　知识点三　分子之间存在着相互作用力
提出问题：固体、液体的分子都在不停地做无规则运动，且分子间又有间隙，但为什么分子不会分散开，反而聚合在一起呢？
演示实验1：如图甲所示，将两个铅柱的底面削平，将削平的两端相对，然后紧紧地压在一起，两个铅柱就会结合起来，教师在下面逐个加挂钩码，挂很多个都不能把它们分开。
　　　　　
演示实验2：如图乙所示，拿出准备好的注射器，拧下针头，拉开活塞，用大拇指堵住针头的一端，用力压活塞，有什么感觉？将注射器中的空气换成水，再做一做同样的实验，又有什么感觉？
学生回答：分子之间存在相互作用的引力和斥力。
演示实验3：让学生取一根弹簧，感受拉和压时作用于手的力。然后教师拿两个乒乓球，中间连接一根弹簧，告诉学生用这个模型(如图)来比拟两个连着的分子，教师操作，让学生来回答。
学生回答：当弹簧拉长，分子间的距离增大，作用力表现为引力；当弹簧压缩，分子间的距离缩小，作用力表现为斥力；当弹簧处于原长时，作用力表现为零，引力＝斥力。
归纳总结：
(1)分子之间既有引力又有斥力，两个力是同时存在的，又是同时消失的。
(2)不同情况下分子间作用力的特点：(若d指“分子间的距离”，r指“分子间的平衡距离”)
①当d＜r时，F引＜F斥，斥力起主要作用；
②当d＝r时，F引＝F斥，处于平衡状态；
③当r④当d＞10r时，分子间作用力十分微弱，可以忽略不计。
教师总结：常见的物质是由大量分子组成的，分子都在永不停息地做无规则运动，分子间存在着引力和斥力。这就是物质结构的微观模型，也是分子动理论的基本观点。
　　知识点四　固体、液体和气体的特征
提出问题1：不同物体之间的分子情况不同会导致物体呈现何种状态？又具有哪些特点？
学生回答：分子情况不同导致物体出现固、液、气态三种状态；固体中，分子靠得近，有固定的形状和体积；液体中，分子离得稍远，没有固定的形状，但有固定的体积；气体中，分子离得更远，没有固定的形状和体积。
提出问题2：结合教材P11的图10.2－7、10.2－8、10.2－9，讨论、交流物质三态的分子模型。用表格的形式比较三种物态分子排列的不同特点。
归纳总结：
物态
微观特性 宏观特性
分子间
距离 分子间
作用力 有无一
定形状 有无一定
体积
固态 较小 很大 有 有
液态 较大 较大 无 有
气态 很大 很弱 无 无
典例剖析：从分子作用力的角度说一说“破镜重圆”能否真能发生。
答：不能。因为裂隙之间的分子距离太大，分子间作用力十分微弱。　点拨：分子间的作用力与分子间的距离有关，当分子间的距离大到一定程度时，分子间的作用力就变得十分微弱。
第二节　内能
第1课时　物质结构的微观模型
本节是学生通过宏观物体的有关知识对微观世界的知识进一步探究学习，为后面研究物体内能及其有关知识做好铺垫。但由于分子的运动无法直接观察探究，所以本节课主要采用演示实验为主，计算机模拟为辅的方法组织教学。本节需要考查的知识与技能内容比较抽象，在学习过程中，主要目的是充分调动学生的学习积极性，以学生分析、讨论为主，在教师引导的基础上，以“提出问题——实验探究——分析归纳——得出结论”为主线的思维过程进行教学，利于培养学生逻辑思维能力和归纳总结的能力。
第2课时　物体的内能及其变化
1．物理观念：
(1)知道内能的概念和单位，能简单描述温度和内能的关系。
(2)知道热量的概念及单位。
(3)了解内能是可以改变的，知道改变内能的方式。
(4)知道机械能与内能之间是可以相互转化的，能说出生产生活中机械能与内能之间相互转化的实例。
2．科学思维：
通过与机械能中的动能和势能做类比，建立内能的概念。体会类比法在物理学中的应用。
3．科学探究：
通过对生活实例的分析、实验探究，总结归纳出改变物体内能的途径。
4．科学态度与责任：
(1)在体验科学探究的过程中，激发主动学习的兴趣。
(2)通过演示实验养成乐于观察、勤学好问的科学态度。
(3)鼓励主动查找资料，培养自主学习的习惯。
1．教学重点：
(1)内能、热量概念的建立。
(2)改变物体内能的方式。
2．教学难点：
(1)内能、热量概念的建立。
(2)做功和热传递在改变物体内能上是等效的。
多媒体课件、红墨水、三只烧杯(分别倒入冷水、温水和热水)等。
复习提问：
1．分子动理论的基本内容是什么？
2．物体怎样才具有动能和重力势能？
引入：
装着开水的暖瓶有时会把瓶盖弹起来，推动瓶盖的能量是什么？分析：暖瓶没有运动，高度也没有变化，所以不是机械能，暖瓶也没有接电源，也不是电能。那么，这一能量来自哪里呢？
　　知识点一　物体的内能
教师讲述运动的足球具有动能，让学生联想运动的分子是否也具有动能。同样通过弹簧形变时具有势能，让学生联想相互吸引或排斥的分子是否也具有势能。
1．内能的概念。
物体内所有分子的分子动能与分子势能的总和叫作物体的内能。
2．内能大小与温度有关。
演示实验：分别滴入红墨水观察现象。(如图)
提出问题：实验表明什么？(教师做适当启发)
学生回答：一切物体都具有内能(任何情况下都具有)。
知识探究：内能与机械能的区别。
(教师做启发引导)
师生总结：内能是物体内所有分子的分子动能与分子势能的总和，而机械能是物体动能与势能的统称。
　　知识点二　热量
生活经验告诉我们，两个温度不同的物体互相接触时，低温物体从高温物体吸热，高温物体向低温物体放热。
1．热量的概念：物体吸热或放热过程中所传递的能量。
2．热量的符号与单位：通常用符号Q表示，单位是焦耳(J)，简称焦。
　　知识点三　改变物体内能的两种方式
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。
1．做功。
演示实验：压缩空气引火实验(如图，播放多媒体课件)。
分析现象：组织学生讨论“实验现象说明了什么”，从而得出压缩空气做功，使空气内能增大，温度升高，引起硝化棉燃烧。
生活事例：例如，在给自行车轮胎打气时，打气筒也会变热，这也是由于压缩空气的缘故。用其他的方法对物体做功，也能使物体内能增加，摩擦生热就是一个例子。让学生解释教材P13图10.2－13的事例，并列举其他事例。
2．热传递。
通常物体温度的升降，反映出内能的改变。那么一个物体温度的改变除了做功外还有其他方法吗？
分析下列现象中物体内能是否改变？改变物体内能的方式是什么？使物体温度升高时的特点分别是什么？
引导学生概括热传递的共同特点。
①物体间存在温度差——发生热传递的条件，直到物体的温度相同为止。②高温物体温度降低，低温物体温度升高，最终结果是两者温度相同。③热传递现象实质是内能从高温物体传到了低温物体或从同一物体的高温部分传向低温部分(即内能的转移)。
3．功和热量都可以用来量度物体内能的改变，所用的单位也应该相同，都是焦耳。
4．分析图中改变内能两种方式的本质区别。
讨论后交流：做功的实质是能量的转化，热传递的实质是能量的转移。
　　知识点四　温度、热量、内能的区分
典例剖析：关于温度、内能和热量，下列说法正确的是(　　)
A．物体的内能越多，放热一定越多
B．温度相同的物体，其内能一定相等
C．物体的内能增加，一定要吸收热量
D．晶体熔化时温度不变，其内能一定增加
D　点拨：本题综合考查了对温度、内能和热量的理解。
归纳总结：要注意联系各物理量的意义和影响因素来进行区分。同一物体，温度升高，内能增加，但内能增加，温度不一定升高(如晶体的熔化、水的沸腾)；物体吸收了热量，内能增加，但内能增加，不一定是吸收了热量。
注意：温度一般用“降低”“升高”等表述；热量一般用“吸收”“放出”等来表述；内能一般用“有”“具有”“增加”“减少”等来表述。
第2课时　物体的内能及其变化
内能
内能的学习因为较为抽象，不易理解，有着一定的学习难度，在教学中可以采用类比的方法，让学生在之前学过的知识的基础上能迁移学习理解内能的概念，帮助学生建立不同形式的能的概念与框架。
另外也需要采用实验探究的方式帮助学生学习。实验探究不但能较为直观的帮助师生攻克教学中的难点，而且实验探究方法的设计及小组交流讨论可以培养学生的探究、创造能力以及合作精神。通过让学生进行探究实验及小组讨论的方式来完成本节重要的教学内容，使学生体会到了改变物体内能的两种方式与实质。
探究实验能帮助学生有一定的感性认识，从而降低了他们学习本课知识的难度，也能在教给学生学习方法的同时，让他们体验到成功的喜悦，提高学生学习物理的兴趣，使师生取得良好的教与学的效果。第六节　能量转化与守恒
1．物理观念：
(1)了解能量及其存在的不同形式。能描述不同形式的能量和生产、生活的联系，逐步形成能量观念。
(2)认识不同形式的能量可以相互转化，并能列举生活中能量转化的实例。
(3)知道能量守恒定律。列举日常生活中能量守恒的实例。
2．科学思维：
能运用能量转化与守恒的观点分析问题，并通过解释相关物理现象，进一步形成物质运动和相互作用观念，提升分析、解决实际问题的能力。
3．科学探究：
通过动手实验探究，发现各种现象之间的内在联系，体会各种形式能量之间的相互转化，经过讨论总结，体会能量守恒定律的普适性。
4．科学态度与责任：
(1)通过参与做小实验，激发学习兴趣。
(2)对能量转化和守恒有一个感性的认识，初步建立科学的世界观，形成可持续发展的意识。
1．教学重点：
分析各种能量转化和转移的事例；能量守恒定律的内容。
2．教学难点：
运用能量的转化和守恒定律对具体的自然现象进行分析，说明能量是怎样转化的。
乒乓球、金属块、容器、热水、冷水、多媒体课件等。
出示课件：五一假期，我们会去逛公园放松心情，而荡秋千便是其中的一个项目。荡秋千时若不加外力自己会停下来，这是为什么？那么怎样才能使秋千越荡越高？从学生的交流、讨论中引入新课。
　　知识点一　认识各种形式的能量
利用课件展示撑竿跳、运动员滑雪、拦河大坝、空间站组合体、火箭发射等图片。提问：各个情境反映了物体分别具有哪种形式的能量？
学生思考、交流后回答：(1)撑竿跳时竿被压弯具有弹性势能。(2)运动员滑雪飞在半空具有重力势能和动能。(3)拦河大坝中水流湍急，具有重力势能和动能。(4)空间站组合体具有重力势能和动能。(5)火箭发射时燃料具有化学能。
教师提问：一般按照什么来对能量进行分类？能量可分为哪几种？
归纳总结：自然界中的能量以多种不同的形式存在，按照物质的不同运动形式分类，能量可分为机械能、化学能、内能、电能、核能、光能等。
　　知识点二　能量的转化与守恒
活动1：演示将乒乓球从一定高度落下，为什么乒乓球弹起的高度越来越低(如图)？损失的能量到哪儿去了？能量是否在不断地消失？
学生回答：机械能越来越小，通过摩擦把机械能转化成了空气的内能。能量发生了转化。能量没有消失。
活动2：把烧热的金属块投到冷水中，感受冷水、盛水的容器以及周围的空气温度的变化，这些变化说明了什么问题？
学生回答：冷水、盛水的容器以及周围的空气温度都升高了，因为此时发生了热传递，金属块放出热量，冷水、盛水的容器以及周围的空气会吸收热量，温度升高。此现象说明能量发生了转移，能量守恒。
归纳总结：能量既不会凭空消失，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，在转化和转移过程中，能量的总和保持不变。这就是能量守恒定律。(“消耗能量”“利用能量”“获得能量”的实质是能量相互转化或转移的过程)
交流讨论：阅读教材P34有关“永动机”的几种设计方案。分析、讨论“永动机”的失败是由于当时科学技术的限制吗？若是科学技术的发展程度越来越高，到时候能完成“永动机”的设计吗？
学生回答：“永动机”的失败是由于违反了能量守恒定律，与科学技术的限制无关，即便科学技术的发展程度再高，“永动机”也不可能被设计出来，能量守恒定律的发现为永动机敲响了丧钟(真理与谬论有时就一步之遥，关键就在于是否按客观规律办事，培养学生尊重客观事实的意识)。
　　知识点三　认识能量的转化是有方向的
提出问题：发动机工作一段时间后会“发烫”，这是由于机械能转化为了内能，那么是否有内能转化为机械能的实例？这个过程可以自发进行吗？
学生思考后回答：热机的做功冲程中的能量转化是内能转化为机械能；此过程不可以自发进行，因为热机做功需要消耗燃料的化学能。
归纳总结：大量事实表明，自发的能量转化和转移过程具有一定的方向性，即自然进行的能量转化和转移过程是不可逆的。
第六节　能量转化与守恒
能量的形式是多样的，且能量又不是孤立存在的，在一定条件下可以发生转化。要求学生能从大量的事实中分析、了解能量的转化过程，结合能量守恒定律讨论“永动机”能否实现。通过前面几节的学习，学生对能量转化的普遍性已有一定的认识，通过这次学习，使学生对不同形式能量的特点以及能量的转化、转移和守恒有了更深入的理解和掌握。第五节　调查燃料的利用及其对环境的影响
1．物理观念：
(1)知道燃料燃烧过程中能量的转化是化学能转化为内能。
(2)了解燃料热值的定义，知道热值的单位，会描述热值的物理意义。
(3)知道热值是燃料的一种特性，反映的是燃料完全燃烧时放热本领的大小，仅取决于燃料的种类。
(4)知道热机的效率及定义，并能提出提高热机效率的方法与措施。
(5)认识到燃料的燃烧会对环境产生影响。
2．科学思维：
利用热值的概念，推理归纳出燃料完全燃烧时放出热量的计算公式，并能进行简单计算。
3．科学探究：
通过查找资料，探究影响热机的效率的因素，学会寻找证据从而验证猜想。
4．科学态度与责任：
了解热机的使用对社会的贡献与带来的问题，感受到自然科学的发展和先进技术的应用在推进社会发展的同时，也造成了环境污染等问题，激发社会责任感。
1．教学重点：
燃料的热值及其物理意义、单位。
2．教学难点：
(1)教学应侧重“情感、态度和价值观”方面。
(2)热值与热量的计算。
多媒体课件。
教师引导并提问：人们获取能量的主要方式之一就是燃烧燃料。柴草、煤、天然气、汽油、柴油等都是生活中常用的燃料。不同场合使用的燃料往往不同。不同燃料之间有什么特性差异？燃料的利用对人类社会发展有什么意义？对环境有什么影响？
　　任务一　认识常见的燃料
1．提出问题1：燃料的种类有很多，你知道哪些常见的燃料？这些燃料有哪些差异呢？引导学生回答，通过常见实例，如加热一壶同样质量的水消耗的燃料质量不同，让学生认识到不同的燃料燃烧放出的热量不同。
2．提出问题2：让学生讨论如何比较燃料释放出热量的能力。
学生回答：(1)取质量相同的不同燃料，让它们完全燃烧，比较释放热量的多少。(2)让不同燃料释放出相同的热量，比较燃烧质量的多少。
让学生自学教材P28～29内容，交流分析出热值的概念、单位，几种常见燃料的热值及其所代表的物理意义。
归纳总结：(1)一定质量的某种燃料完全燃烧，化学能转化为内能的量(放出的热量)与其质量的比叫作这种燃料的热值。(2)热值的单位是J/kg、J/m3。(3)煤油的热值是4.6×107 J/kg，代表的物理意义是1 kg的煤油完全燃烧释放的热量是4.6×107 J。
3．根据热值的概念和热值所代表的物理意义，交流讨论得出燃料燃烧时释放热量的公式。
归纳总结：Q＝qm，Q＝qV，其中m是燃料的质量，单位是kg，V是燃料的体积，单位是m3，q是燃料的热值，单位是J/kg、J/m3。
4．知识拓宽：学生讨论，火箭升空为什么常以液态氢作为燃料？
学生回答：因为氢的热值大，相同质量的不同燃料完全燃烧，氢释放的热量最多，故常利用氢作为燃料。
　　任务二　了解燃料的利用效率
1．让学生根据生活经验分析，用煤气烧水时，煤气燃烧释放的热量能否被水完全吸收？有哪些能量损失？
学生回答：(1)煤气不能完全燃烧，损失了一部分能量，水也只吸收了一部分热量。(2)装水的容器吸收了一部分能量，煤气灶本身吸收一部分热量，还有高温的烟气带走了一部分能量，只有水吸收的热量才是有效利用的。
2．教师提问：可用什么方法表达能量的利用程度？并引导介绍锅炉的效率η＝×100%。
组织学生讨论为什么η＜1？如何提高锅炉效率？
3．出示汽油机模型，演示其工作过程，让学生讨论分析热机在工作的过程中有哪些能量损失？如何来表示热机的效率？
学生以组为单位阐明自己组的观点，其他组给予补充。教师出示课件展示热机能量流向图，总结问题。
归纳总结：用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧释放的能量之比，叫作热机的效率。表达式为η＝×100%。
组织学生讨论节能和有效利用燃料的途径和方法。
　　任务三　认识燃料的利用对环境的影响
提出问题：燃料的利用改善了我们的生活，给我们带来了很多便利，但也带来了很多问题，你能举出燃料利用对环境的影响吗？
引导学生阅读教材P30～31。
布置实践作业：对家庭生活中的燃料利用进行调查，完成一篇燃料利用与环境保护的调查报告。
第五节　调查燃料的利用及其对环境的影响
1．燃料燃烧：化学能→内能
2．热值
3．热机的效率
4．锅炉的效率
5．提高热机、锅炉效率的途径
本节课的重点是燃料的热值及热机的效率。本课时从提出问题入手，让学生思考不同的燃料释放热量的本领为何不同，引导出热值的概念，为了进一步地加深对热值概念的理解，利用典例剖析进行巩固。在实际教学中充分利用自主学习的方法，比如利用能量流向图分析问题，结合图解帮助学生想象，提高学生的观察能力和分析能力。本节课的一个较大特点是紧密联系实际，考查了能量在具体过程中的损耗，要注意让学生细致地分析问题，养成缜密的思维形式。注意联系实际的教学，要使学生能够利用所学到的提高效率的方法应用于实际生活中，解决简单的问题。教学中要结合技术和社会的关系，让学生结合所生活的社区，思考关于节能和环境保护的问题。第四节　热机
1．物理观念：
(1)知道热机的概念，了解热机的种类与工作原理。
(2)了解汽油机和柴油机都是内燃机，知道两者在构造和工作过程中的异同点。
(3)了解火箭的构造和工作原理。
2．科学思维：
(1)通过分析汽油机和柴油机的构造及工作过程的异同，学习分析和类比这两种科学研究方法。
(2)能通过观察和分析概括出热机的工作原理，利用热机的知识解释和解决实际问题。
(3)能利用热机的知识说明火箭的构造和工作原理。
3．科学探究：
通过生活中的观察和模型对比，探究内燃机的工作过程，培养归纳相关结论的能力。
4．科学态度与责任：
(1)通过了解蒸汽机的发展历程，认识人类非凡的创造力对世界的影响。
(2)通过对汽油机和柴油机的工作原理的学习，了解内燃机对人类文明的进步和对环境造成的污染，培养节能环保的意识和可持续发展的社会责任感。
1．教学重点：
(1)通过演示实验了解可以利用内能来做功。
(2)知道四冲程汽油机的基本结构和工作原理。
(3)了解火箭的构造和工作原理。
2．教学难点：
(1)通过演示实验得出可以利用内能来做功。
(2)利用实验演示知道四冲程汽油机的工作原理。
多媒体课件。
利用课件展示汽车、坦克行进的画面。提问：你知道汽车、坦克的发动机是怎么获得能量的吗？
　　知识点一　热机
教师提问：什么是热机？其实质是什么呢？
学生看教材P21，思考后交流：将燃料燃烧产生的高温、高压气体的内能转化为机械能的机器。
教师提问：热机有哪些种类？大概的结构是哪些？都应用在哪些机械上呢？
学生看教材，思考后交流：热机的种类有蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等，常见的内燃机通常包括汽油机和柴油机两大类。喷气发动机分为空气喷气发动机和火箭喷气发动机两类。
　　知识点二　汽油机的基本结构和工作过程
1．教师结合模型和教材P22中的四个冲程图片，介绍汽油机的构造。
学生看模型和挂图记住主要部件：汽缸、活塞、连杆、曲轴、进气门、排气门、火花塞。
2．利用模型和教材相关图片讲解工作过程。
(1)第一冲程：吸气冲程中燃料为什么会进入汽缸？活塞由哪端向哪端运动？
(2)第二冲程：压缩冲程中能量是怎样转化的？汽油机是利用什么方式点火的？
(3)第三冲程：做功冲程为什么能做功？是什么能向什么能转化？
(4)第四冲程：排气冲程有什么作用？排出废气的温度如何？
学生回答：
(1)活塞由上向下运动时，汽缸内气体的体积增大，压强变小，大气压将混合燃料压进汽缸。
(2)机械能转化为内能；火花塞放出电火花点燃燃料。
(3)燃料燃烧产生高温、高压的气体，内能增加，推动活塞做功；内能转化为机械能。
(4)把废气排出，为新的吸气冲程做准备；废气温度较高，带走一部分内能。
　　知识点三　柴油机
引导学生自学，通过填表比较柴油机和汽油机在构造、工作原理上的相同和不同之处。
教师总结柴油机和汽油机的相同之处。
理解、记忆：一个工作循环中，曲轴转两周，活塞上下往复各两次，对外做功一次，开始时需外力启动。
柴油机和汽油机的区别。
项目 汽油机 柴油机
构造 不同 汽缸顶部有火花塞 汽缸顶部有喷油嘴
燃料 不同 汽油 柴油
吸气 冲程 汽油机在吸气冲程中吸入的是汽油和空气的混合物 柴油机在吸气冲程中只吸入空气
点火 方式 压缩冲程末，火花塞产生电火花点燃燃料，称为点燃式 压缩冲程末，喷油嘴向汽缸内喷出雾状柴油，遇到温度超过柴油燃点的空气而自动点燃，称为压燃式
效率 效率低，30%左右 效率高，40%以上
应用 自重轻便，主要用于汽车、飞机、摩托车等 机体笨重，主要用于载重汽车、火车、轮船等
　　知识点四　火箭
先提出如下思考题：
1．火箭的构造如何？喷气发动机和内燃机有什么不同？这样的结构有什么好处？
2．火箭的工作原理是什么？
3．喷气发动机分为哪几类？主要区别是什么？
4．现代火箭的燃料是什么？现代火箭的特点是什么？多级火箭有什么用途？
组织学生观看有关火箭的影音资料，让学生思考上述问题。
第四节　热机
1．热机：将燃料燃烧产生的高温、高压气体的内能转化为机械能的机器，统称为热机。
2．内燃机
3．火箭
1．内容总结：本节课我们学习了汽油机的一个循环，知道内燃机的一个工作循环由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成以及各个冲程的具体情况。
2．方法归纳：本课通过以实验为主导的综合启发式教学，提高学生将科学技术应用于日常生活和社会的能力。第三节　比热容
1．物理观念：
(1)了解比热容的物理意义，知道比热容的概念和单位。
(2)知道比热容是物质的一种属性，会查比热容表，了解一些常见物质比热容的大小关系。
(3)能根据吸热公式和放热公式进行简单的热量计算。
(4)知道水的比热容较大，并能运用比热容的知识解释简单的自然现象，感受物理知识与生活的密切联系。
(5)知道导热性的概念，认识到导热性是物质的一种属性，知道常见物质导热性的强弱。
2．科学思维：
(1)通过实验探究影响物体吸收或放出热量多少的因素，建立比热容的概念。
(2)了解比值定义法是物理学中常用的科学方法，能说出其他利用比值定义法定义的物理量。
(3)从物理学视角，利用比热容的概念推理总结出物体吸收(或放出)热量的计算公式。
(4)能利用比热容的知识解释简单的自然现象，培养观察和分析、解决问题的能力。
(5)能利用生活实例比较常见物质的导热性。
3．科学探究
(1)通过对生活实例的分析与探究，培养学生对物理规律的好奇心和探究欲望。
(2)通过科学探究，体会控制变量法和转换法在实验过程中的应用，学会分析和处理实验数据，总结发现物理规律。
4．科学态度与责任：
(1)利用探究性学习活动培养乐于思考、实事求是的科学态度。
(2)通过了解比热容在日常生产、生活中的应用，培养用所学知识服务人类的社会责任感，激发学习物理的学习兴趣。
1．教学重点：
(1)比热容的概念。
(2)根据吸热和放热公式进行简单的热量计算。
2．教学难点：
(1)理解比热容的概念，并能利用比热容解释有关现象。
(2)利用吸热和放热公式进行热量的计算。
铁架台、电加热器、水、食用油、烧杯、温度计、细线、停表、天平、酒精灯、陶土网、多媒体课件等。
出示课件，让学生观察、分析。
这两位同学的对话是否正确？这节课我们就来探究这个问题！
　　知识点一　比较不同物质吸热的情况
提出问题：给质量相同的水和食用油加热时，哪个温度上升得快？如何进一步探究验证？
制订计划与设计实验：要比较不同物质的吸热性能，需要取质量相同的不同物质，使其升高相同的温度，通过比较加热时间来比较各自吸收热量的多少。(或取质量相同的不同物质，使其加热相同的时间，比较各自升高的温度)
进行实验：学生根据所涉及的实验，选出适当的实验器材进行实验，同时记录数据。
物质 质量/g 温度升高10 ℃所需要的时间/s 温度升高20 ℃所需要的时间/s 温度升高30 ℃所需要的时间/s
水
食用油
交流讨论：让学生交流、讨论，在实验的过程中有哪些不足和需要注意的地方。
学生回答：(1)装水和食用油的烧杯规格要相同，要保证除了水和食用油不同之外，其他条件都相同。实验中是通过观察水和食用油升高相同温度吸收热量是否相等来验证其吸热性能是否相同。(2)如果在做固体物质吸热本领的实验中，固体物质需要不停地搅拌，这样才会受热均匀。
结论：在质量相同、升高温度相同的情况下，不同物质吸收的热量不相等。
　　知识点二　比热容
活动1：根据学生自己探究的实验得出比热容的定义。
活动2：让学生自学教材P16～17内容，得出比热容的单位、符号和几种常见物质的比热容值。
归纳总结：(1)一定质量的某种物质，温度升高(或降低)的过程中所吸收(或放出)的热量，与物质的质量和温度变化量乘积的比，叫作这种物质的比热容，用符号c表示。(2)比热容的单位是J/(kg·℃)。(3)水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃)，表示1 kg的水温度升高(或降低)1 ℃所吸收(或放出)的热量是4.2×103 J。
知识拓宽：出示课件，让学生从以下几个方面来理解比热容的概念。(1)比热容是物质本身的一种特性，是由物质本身决定的，与物质的质量大小、温度高低、温度升高或降低的多少、热量吸收或放出的多少等因素无关；可用比热容来鉴别物质。(2)当物质的状态发生改变时，比热容改变。(3)比较两种物质吸收多少热量时，要考虑物质的比热容、质量和温度升高的多少这三个因素；吸收多少热量与物体的温度无关，与温度升高的多少有关。(4)比热容是表示物质吸、放热本领大小的物理量。在相同条件下，不同的物质吸收(或放出)相同的热量，物质的温度变化不同，比热容小的温度变化大；相同质量的不同物质，升高(或降低)相同的温度，吸收(或放出)的热量不同，比热容大的吸收(或放出)的热量多。自然界中有许多现象都是由比热容的大小引起的。
典例剖析：下表是一些物质的比热容[单位：J/(kg·℃)]。
水 4.2×103 铝 0.88×103
煤油、冰 2.1×103 干泥土 0.84×103
砂石 0.92×103 铜 0.39×103
根据表中数据，下列判断正确的是(　　)
A．物质的比热容与物质的状态无关
B．100 g水的比热容是50 g水的比热容的两倍
C．质量相等的铝块和铜块吸收相同的热量，铜块温度变化较大
D.寒冬季节，放在室外盛有水的水缸会破裂，主要是因为水的比热容较大
C　点拨：比热容是物质本身的一种特性，与物质的种类和状态有关，与质量、温度、吸放热情况均无关；质量相同的不同物质，吸收相同的热量，温度变化与物质的比热容成反比。由此展开分析，得出答案。
　　知识点三　比热容的应用
活动1：夏天中午，我们在海边玩耍的时候，脚踩在沙子上有什么感觉？踩在海水中有什么感觉？为什么有不同的感觉？
学生回答：在沙子和海水受太阳照射时间相同的条件下，沙子的比热容小，温度变化大；海水的比热容大，温度变化小。故感觉沙子烫，海水不那么烫。
活动2：现在我们很多同学家中有小汽车，打开小汽车的前盖，会看到一个大水箱，水箱起什么作用？为什么要装入水？如果是在北方冬天很冷的情况下，只装入水是否可行？如果不可行，应该怎样解决？
学生回答：水箱的功能是维持发动机工作时的温度；因为在质量相等、吸收相同热量时，水变化的温度小；不可行，冬天很冷时，若水箱内只有水，水会结冰，不能发挥原有的作用，还可能会撑坏水箱，可以在其中加入防冻液，降低水的凝固点。
结论：水的比热容较大，等质量的水和其他物质相比，吸收同样的热量，水的温度升得慢，吸热或制冷效果好；降低同样的温度，水放出的热量比较多，取暖效果较好。
归纳总结：水的比热容较大这一特性的应用。
(1)由于水的比热容较大，一定质量的水升高(或降低)一定温度吸收(或放出)的热量多，有利于作冷却剂或用来取暖。
(2)由于水的比热容较大，一定质量的水吸收(或放出)很多的热而自身的温度却变化不多，有利于调节环境气温。
交流讨论：我国东部地区是季风气候区，在海边，白天与夜晚的风向是否相同，请学生交流、讨论后回答。
学生回答：因为陆地基本上是砂石构成的，比热容明显小于水，白天温度升得快，热空气上升，海洋升温慢，海洋上方的冷空气流过来补充，所以，白天风从海洋吹向陆地；到晚上，陆地降温快，海洋降温慢，风又会从陆地吹向海洋。
　　知识点四　热量的计算
提出问题1：物质吸收热量的多少与其质量、温度变化、比热容成什么关系？
学生回答：(1)物体吸收的热量与质量成正比，与升高的温度成正比，与物质的比热容成正比，计算公式Q吸＝cm(t－t0)。(2)物体放出热量的计算公式Q放＝cm(t0－t)。(3)比热容的计算公式c＝。
提出问题2：在利用热量公式进行相关计算时，如何做好单位的统一？
学生回答：
物理量 Q m t、t0、Δt c
单位 J kg ℃ J/(kg·℃)
典例剖析：小杨家的电热水器内装有5 L的水，该电热水器中水的温度从20 ℃升高到40 ℃，求这些水吸收的热量。如果这些热量全部被5 kg的煤油吸收，那么煤油温度由20 ℃升高到60 ℃，求煤油的比热容。[ρ水＝1 g/cm3，c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
点拨：知道水的体积，利用密度的变形公式m＝ρV求水的质量，再利用Q吸＝cm(t－t0)求水吸收的热量；根据c＝求煤油的比热容。
解：由ρ＝得水的质量m水＝ρ水V水＝1.0×103 kg/m3×5×10－3 m3＝5 kg，由c＝得水吸收的热量Q吸＝c水m水(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×5 kg×(40 ℃－20 ℃)＝4.2×105 J；煤油的比热容c煤油＝＝＝2.1×103 J/(kg·℃)。
　　知识点五　导热性
提出问题：将木筷子和金属小勺同时放入刚出锅的热汤面中，过一会儿就感觉勺柄比较烫手，而用手拿筷子却感觉不到烫，这是为什么呢？
学生回答：由于木筷子与金属小勺的材质不同，二者传导热量的能力也不同。
结论：物质传导热量的性能称为导热性。导热性是物质的一种属性，不同的物质具有不同的导热性。金属的导热性一般比非金属的导热性好。
第三节　比热容
比热容
比热容是本节的教学重点，也是初中物理教学中的一个难点。通过本课时教学要让学生构建起比热容的概念，了解比热容较深的内涵、较广的外延，能在正确理解比热容物理意义的基础上，结合常见物质的比热容表，联系实际讨论一些日常现象。
纵观本节课的设计，不难发现每个环节都是由提出问题入手来开展教学的，这一个个精心设计的问题，组成一个步步攀升的台阶，带领学生走向科学的殿堂。
在不违背新课程标准的前提下，在本节课教学过程中，我对教材进行了一系列的创新，如问题的提出方式，探究方案的设计等。这些改变有利于培养学生的兴趣，提高学生分析问题和解决问题的能力。

展开更多......

收起↑