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第3节　内能
1.物理观念:了解内能的概念与单位,能简述温度和内能的关系,知晓热传递、做功可改变物体内能。
2.科学思维:通过与机械能中的动能和势能类比,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:让学生在体验科学探究中激发学习兴趣,借演示实验助其养成观察、好问的科学态度,鼓励学生查资料以培养自主学习习惯。
1.教学重点:内能概念的建立,改变物体内能的方法。
2.教学难点:温度、内能、热量概念的辨析。
　　壶里的水被加热后会变得很烫,宏观世界上我们感受到水的温度升高了。
[提问]那水具有的能量会有怎样的变化呢
任务一　认识内能
教师活动 学生活动
[展示课件]展示图片。引导学生类比分析。 [提问]宏观的物体,会因运动而具有动能,高处的物体因被举高且受重力而具有重力势能,发生弹性形变的物体因有弹力而具有弹性势能。那么微观物体分子具有什么能呢 [提问]是不是一切物体都具有内能 物体的内能大小与什么有关 引导学生利用类比法理解影响物体内能大小的因素。 [小结] (1)一切物体都具有内能。 (2)一个确定的物体,分子总数是固定的,其内能大小由温度和体积决定;如果物体不确定,那么其内能大小由质量、温度、体积、种类来决定。 [交流归纳] (1)运动的物体具有动能,运动的分子也同样具有动能。 (2)由于分子之间存在类似弹簧形变时的相互作用力,所以分子也具有势能。这种势能叫作分子势能。 (3)构成物体的所有分子,其热运动的动能与分子势能的总和,叫作物体的内能。内能的单位是焦耳(J)。 [交流讨论]和物质本身的质量、温度有关。
任务二　热传递和内能的改变
教师活动 学生活动
[提问]出示课件,如何使水壶中的水内能发生改变 [追问]物体温度升高时,内能是怎样变化的 [归纳总结] (1)物体吸收热量时内能增加,放出热量时内能减少。物体吸收或放出的热量越多,它的内能改变越大。 (2)热传递的条件:只要物体之间或同一物体的不同部分之间存在着温度差,就会发生热传递,直到温度变得相同(即没有温度差)为止。 (3)热量是指在热传递过程中,转移的那部分内能,是一个过程量,常说“吸收热量”“放出热量”或“传递热量”。不能说物体“具有”或“含有”热量。 (4)热传递改变内能的实质是内能的转移。 [过渡提问]那除了热传递外还有什么途经能改变内能 [回答]可以给水加热。 [回答]物体温度升高时,内能增加。
任务三　做功和内能的改变
教师活动 学生活动
[演示实验]在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团脱脂棉,把活塞迅速压下去,观察发生的现象。 [提问]你观察到了什么现象 该现象是怎么发生的 [追问]这是通过什么途径改变了厚玻璃筒内空气的内能 这其中的能量转化是怎样的 [演示实验]在烧瓶内盛少量水,并盖紧瓶塞。向瓶内打气,当瓶塞跳起时,观察瓶内的变化。 [提问]你观察到了什么现象 该现象是怎么发生的 [追问]这是通过什么途径改变了烧瓶内空气的内能 这其中的能量转化是怎样的 [归纳总结] (1)对物体做功,物体内能增加,温度升高。物体对外做功,物体内能减少,温度降低。 (2)做功改变内能的实质是能量之间的转化。 [过渡提问]我们知道了改变内能的两种方式,那如何区分生活中一些常见现象改变内能的方式 [回答]用活塞压缩空气对空气做功,空气的内能增加,温度升高,达到了脱脂棉的着火点,脱脂棉燃烧。 [回答]做功的途径。对物体做功,物体的内能会增加,把机械能转化为内能。 [回答]塞子跳起来的过程,是瓶内空气对塞子做功,空气的内能减小,温度降低,瓶中水蒸气发生液化,出现白雾现象。 [回答]做功的途径。物体对外做功,物体的内能减小,把内能转化为机械能。
任务四　改变物体内能途径的区分
教师活动 学生活动
[提问]你有什么办法让一根铁丝的内能增大 课件展示提供的器材,引导学生分组讨论可以使用的方法。 [提问]你能将这些方法分类吗 [追问]我们如何来区分做功和热传递对物体内能的改变呢 [小结]做功改变内能的主要方式是压缩体积、摩擦、敲打、弯折等,通常伴随着运动,是能量的转化;而热传递改变内能的方式主要是两物体间存在温度差引起的,是能量的转移。 [提问]一根滚烫的铁棒,一定是在火中刚刚燃烧过。这个判断正确吗 [小结]说明做功和热传递在改变物体的内能上是等效的。 [提问]你是怎样理解等效的呢 请通过举例加以说明。 [关联提问] (1)慢慢压缩厚玻璃筒里的气体,气体内能中哪部分发生变化 (2)加热厚玻璃筒里的气体,气体内能中哪部分发生变化 (3)金属块在受热膨胀时,金属块内能中哪部分发生变化 [过渡提问]内能和我们所学的温度、热量有怎样的区别与联系呢 [分组讨论]放在热水中烫;用火加热;用砂纸摩擦;来回弯折;用手捂住铁丝;在太阳下晒;用锤子敲打等。 [回答]判断是做功还是温度差引起的改变。 [交流讨论]不正确,还有可能是通过做功改变的。 [思考交流]做的功与传递的热量相等时,物体内能的改变量是相等的;如对物体做100J的功,物体内能增加100J,对物体传递100J的热量,物体内能的增加量也是100J。 [讨论回答] (1)慢慢压缩厚玻璃筒里的气体,分子间的距离变小。气体内能中分子势能变化。 (2)加热厚玻璃筒里的气体,分子运动加剧,气体内能中分子动能变化。 (3)金属块在受热膨胀时,分子间的距离变大、分子运动加剧。金属块内能中分子动能和分子势能都变化。
教师活动 学生活动
[任务]现在请同学们梳理总结后回答:什么是内能 [总结]一切物体在任何情况下都具有内能,因为分子的热运动永不停息,分子间也始终存在相互作用。 [回答]内能是构成物体的所有分子热运动的动能和分子势能的总和。
第3节　内能
第2节　分子动理论的初步知识
1.物理观念:能简单地说明物质是由分子、原子等构成的;知道分子之间存在着相互作用力。
2.科学思维:通过识别扩散现象,建立简单的物理模型,并解释有关现象和解决简单的实际问题。
3.科学探究:从生活和自然现象中发现与分子动理论相关的问题,通过实验观察、记录现象、收集证据并对其进行分析、归纳、总结,利用逻辑推理得出相关结论,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:分子热运动以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。
　　星期天,小明在爷爷家的食品柜里发现有一瓶醋泡蛋,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。
[提问]这其中的奥妙,你能解释吗
任务一　物质的构成
教师活动 学生活动
[视频展示]物质的尺度。 [引导提问]一张纸从中间撕开,会变成两个小纸片,然后把纸片不断从中间撕开,纸片不断变小,有没有一个限度 最终会是什么呢 [小结] (1)保持物质原来性质不变的最小微粒叫作分子或者原子。 (2)常见的物质是由极其微小的粒子——分子、原子等构成的。 (3)如果把分子看成球形的,一般分子的直径很小,通常以10-10m为单位来量度分子。 [过渡提问]那我们现在知道了无论是醋还是鸡蛋抑或是水都是由分子或原子构成,那为什么鸡蛋会长“胖”呢 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可能出现的情景。 [提出猜想]有水进入了鸡蛋。
任务二　分子热运动
教师活动 学生活动
[互动引导]打开一盛有香水的香水瓶,让附近的学生闻一下。 [提问]大家闻到了什么 你是怎么闻到这个味道的 [播放视频]我们将一个空瓶子,倒扣在一个装着红棕色二氧化氮气体的瓶子上面,使两个瓶口相对,之间用一块玻璃板隔开(如图)。抽掉玻璃板。(强调二氧化氮气体密度大于空气密度) [提问]你观察到了什么 这说明什么 [小结]说明二氧化氮分子在运动而且不是在重力的作用下运动的。 [追问]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 [小结]不同的物质在互相接触时彼此进入对方的现象,叫作扩散。 [过渡提问]气体之间可以发生扩散,那么液体之间和固体之间是否可以发生扩散呢 [播放视频]硫酸铜溶液扩散实验和铅片与金片的扩散实验。 [提问]在做硫酸铜溶液扩散实验时,如果将水注入硫酸铜溶液下方,会影响实验效果吗 [演示实验]在两个相同规格的烧杯中装入等量的冷水和热水,用相同的滴管同时分别向两个烧杯中滴入一滴红墨水,观察烧杯中的现象。这个现象说明了什么 [演示实验]用量筒分别量取50mL的酒精和50mL的水,往装有水的量筒中缓慢注入酒精。水与酒精混合后,总体积是100 mL吗 观察实验,你发现了什么 [提问]为什么相互接触的气体、液体、固体能彼此进入对方 这说明了什么 [过渡提问]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,但为什么分子不会飞散开,反而聚合在一起呢 [互动回答]闻到了香味。 [观察回答]两个瓶子内的气体混合在一起,最后颜色变得均匀。说明有二氧化氮进入上方的瓶子。 [思考交流]颠倒放置时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。 [回答]液体、固体之间也可以发生扩散现象。 [交流回答]硫酸铜溶液密度大于水的密度,所以若将水注入硫酸铜溶液下方,则实验无法说明是由于分子在不停运动造成的扩散还是在重力的作用下硫酸铜溶液下沉。 [回答]冷水和热水滴入红墨水后最终都会变成浅红色,不过热水全变红耗时更短。扩散的快慢与温度有关。 [回答]混合后的液体总体积小于100mL,说明分子之间存在间隙。 [归纳] (1)说明了气体、液体、固体在相互接触后,都能彼此进入对方,这种现象叫扩散现象。 (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不停地做无规则运动;分子之间存在间隙。
任务三　分子间的作用力
教师活动 学生活动
[演示实验]将两个铅柱的底面削平、削干净,然后紧紧地压在一起,两个铅柱就会结合起来,在下面吊一个20kg的重物都不能把它们拉开。这是为什么 [演示实验]拿出准备好的注射器,拧下针头,拉开活塞,用食指堵住针头的一端,用力压活塞,有什么感觉 [提问]将活塞中的空气换成水,再做一做,有什么感觉 [小结]分子之间存在相互作用的引力和斥力。 [演示实验]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,中间放一根弹簧,用这个模型来类比两个连着的分子。 [小结] (1)分子之间既有引力又有斥力,它们同时存在,同时消失。 (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”,则有: ①当d=r时,F引=F斥,处于平衡状态。 ②当dr时,F引>F斥,引力起主要作用。 ④当d>10r时,分子间作用力十分微弱,可以忽略不计。 [追问]你觉得气体、液体、固体的分子有什么不同呢 分子间的相互作用力大小一样吗 展示物质三态分子模型图,结合演示实验结论进行讨论交流,用表格的形式比较三种物态分子排列的不同特点。 [典例剖析]从分子作用力的角度说一说“破镜重圆”能否真的发生。 [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。 [回答]因为铅柱之间存在力的作用。 [回答]感觉一开始推动活塞较轻松,随后阻力持续增大,能明显感到气体对食指有向外的压力,随着活塞推进,压力渐强,推到一定程度后,活塞就很难再被推动了。 [回答]换成水,感觉一开始推活塞就很费力,且几乎推不动。 [交流讨论]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;当弹簧不用力时,引力等于斥力。 [翻阅课本交流讨论完成表格] 物态微观特性宏观特性分子间距离分子间作用力有无固定 形状有无固定 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
[分析解答]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。
教师活动 学生活动
[任务]现在请大家来解释:“为什么‘软蛋’会长胖 ” [总结]通过本节课我们了解到物质是由分子、原子等构成;构成任何物质的分子都在不停地做无规则运动。 [回答]“软蛋”长“胖”原因:水分子会向“软蛋”内部扩散,随着进入“软蛋”内水分子的增多,“软蛋”就一点点地长“胖”了。
第2节　分子动理论的初步知识
第1节　热量　比热容
1.物理观念:了解比热容概念及单位,知道其是物质的特性,会查比热容表并了解常见物质比热容大小关系,明确热量概念及单位,掌握热量的计算。
2.科学思维:通过实验探究物质吸、放热情况以建立比热容概念,并了解物理学中常用的比值定义法这一科学方法。
3.科学探究: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:在学生体验科学探究过程中激发主动学习兴趣,借演示实验培养其乐于观察、勤学好问的科学态度,鼓励学生查找资料以养成自主学习习惯。
1.教学重点:比热容的概念。
2.教学难点:理解比热容概念并能利用它解释有关现象。
　　假期到海边旅行的时候我发现一个有趣的现象:白天,我们在沙滩上玩耍时,脚下的沙子热得发烫,可海水却依旧清凉;到了夜晚,沙子很快就凉了下来,海水却还是暖暖的。
[提问]同样是在太阳的照射下,为什么沙子和海水的温度变化如此不同呢
任务一　认识热量
教师活动 学生活动
[过渡提问]家里来客人时,我们要给客人倒一杯开水,这时就需要烧水。烧水的过程是热传递的过程,这个过程中水需要吸热。那么,吸热是什么意思 我们怎样才能知道水吸热多少 [提问]如果用相同规格的热水壶分别烧开一壶水和半壶水,哪一种情况吸收的热量多 [追问1]如果用相同规格的热水壶把一壶水烧开和加热成温水,水吸收的热量是一样的吗 [追问2]大家能总结出来物质吸收热量的多少和什么因素有关吗 [阅读课本] [回答]在热传递过程中,传递的热的多少叫作热量,热量的单位是焦耳,符号:J。 [回答]烧开一壶水所需时间更长,吸收的热量更多。 [回答1]不一样,烧开需要的时间更长,吸收的热量更多。 [回答2]物质的质量越大、温度升得越高,它吸收的热量就越多,所以物质吸收的热量多少和它的质量有关,也和它升高的温度有关。
任务二　比较不同物质吸收热量的情况
教师活动 学生活动
[提问]不同的物质,例如质量相同的水和食用油,升高相同的温度时,吸收的热量是不是一样多呢 如果要得到答案,我们接下来应该怎么做 [引导思考]我们要比较“不同物质的吸热情况”应该控制“质量”“吸收的热量”相同。该如何设计实验呢 [演示实验]将实验数据记录在表格中。 时间/min0246810食用油的温度/℃202943556674水的温度/℃202835424854
[注意事项]实验过程中应不停搅拌,使水和食用油受热均匀。 [回答]进行实验。 [交流讨论设计实验] (1)可以用加热时间的长短来表示物质吸收热量的多少。 (2)取质量相等的不同物质,使其升高相同的温度,比较它们加热的时间。 (3)取质量相等的不同物质,使其加热相同的时间,比较它们升高的温度。 [观察实验] [分析数据归纳结论]质量相等的水和食用油,升高的温度相同时,水吸收的热量比食用油多。
任务三　认识比热容
教师活动 学生活动
[引导提问]大量实验表明:不同物质,在质量相等、升高的温度相同时,吸收的热量一般不同。怎样表示不同物质这种性质上的差别呢 [出示课件]让学生从以下几个方面理解比热容的概念。 (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、升高或降低温度的多少、吸收或放出热量的多少等因素无关。 (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;吸收多少热量与物质的温度无关,与物质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,相同质量的不同物质吸收(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。正是由于这一特性,自然界中有许多现象都可以用比热容来解释。 [典例剖析]下表是一些物质的比热容[J/(kg·℃)] 水4.2×103铝0.88×103冰2.1×103干泥土约0.84×103沙子约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.100g水的比热容是50g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 [阅读课本] [回答] (1)一定质量的某种物质,在温度升高时吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比,叫作这种物质的比热容,用符号c表示。 (2)单位:J/(kg·℃)。 (3)水的比热容是4.2×103J/(kg·℃),表示1kg的水温度升高(或降低)1℃所吸收(或放出)的热量是4.2×103J。 [分析解答]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、吸放热情况无关;质量相同的不同物质,吸收相同的热量,比热容大的物质温度变化小。故选C。
任务四　利用比热容解释现象
教师活动 学生活动
[过渡]了解了比热容,我们就能解释为什么在同样的太阳照射下,沙子和海水的温度不同了,请同学们思考、讨论并派代表回答。 [提问]吐鲁番夏天最高温度大多在四十多摄氏度,居中国之首,而火焰山又是吐鲁番最热的地方,其表面温度最高曾达到八十多摄氏度。但一到晚上气温一下子就降到二十多摄氏度,空调都不用开。这是为什么呢 [引导提问]让学生阅读课本P5“想想议议”,然后思考:生活中有没有利用物质比热容特性的应用 现在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 [追问]水箱为什么装水溶液而不装其他液体 [小结]等质量的水和其他物质相比,升高相同的温度,吸收的热量更多,制冷效果更好。 [提问]那现在大家能不能总结一下利用水的比热容较大这一特性的应用 [思考讨论并回答]因为海水与沙子受光照的时间完全相同,所以它们吸收的热量相同,但是海水的比热容比沙子的大,所以海水升温比沙子慢,因此白天海水温度低,沙子温度高。晚上没有光照时,海水和沙子放出相同热量时,海水降低的温度比沙子的小,所以海水温度高,沙子温度低。 [回答]沙子的比热容比较小,在吸收(或放出)相同的热量时,升高(或降低)的温度比其他物质的要大。 [阅读课本] [回答1]水箱起到冷却发动机的作用。 [回答2]水的比热容较大,吸热能力强。 [交流梳理回答] (1)可以作冷却剂或用来取暖,如用水溶液作汽车水箱冷却剂和暖气管道用水传热。 (2)可以调节气温,如沿海地区气温相对稳定和城市里建造的人工湖。
任务五　热量的计算
教师活动 学生活动
[引导提问]比热容在数值上等于1kg的某种物质温度升高1℃所吸收的热量。1kg水温度升高1℃吸收的热量是多少 [追问1]2kg水温度升高1℃吸收的热量是多少 [追问2]2kg水温度升高50℃吸收的热量是多少 [追问3]如果以Q吸代表物体吸收的热量,Q放代表物体放出的热量,c代表物质的比热容,m代表物体的质量,t0和t分别代表物体初、末状态的温度,计算物体吸收热量和放出热量的公式可以怎样表示 [追问4]在利用热量的公式进行相关计算时,如何做好单位的统一 [典例剖析]小杨家的电热水器内装有50L的水,该热水器中水的温度从20℃升高到40℃,求这些水吸收的热量。[c水=4.2×103J/(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,再用Q吸=cm(t-t0)求水吸收的热量。强调计算过程中单位的换算和注意事项。 [回答]1kg水温度升高1℃吸收的热量是4.2×103J。 [回答]2kg水温度升高1℃吸收的热量是8.4×103J。 [回答]2kg水温度升高50℃吸收的热量是4.2×105J。 [交流讨论回答]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。 计算物体吸收热量公式:Q吸=cm(t-t0), 计算物体放出热量公式:Q放=cm(t0-t)。 [回答]热量计算公式中相关物理量对应单位: 物体吸收或放出的热量的物理符号为Q,单位为焦耳(J); 物体的质量的物理符号为m,单位为千克(kg); 物体的初温为t0,末温为t,温度差为Δt=t-t0,温度的单位为摄氏度(℃); 物体的比热容的物理符号为c,单位为焦每千克摄氏度[J/(kg·℃)]。 [分析解答]解:由ρ=得,水的质量m=ρV=1.0×103kg/m3×50×10-3m3=50kg,水吸收的热量Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×50kg×(40℃-20℃)=4.2×106J。
教师活动 学生活动
[任务]以思维导图形式归纳总结本节内容。 [总结]通过对热量和比热容的学习,我们能解释许多自然现象,比如海边昼夜温差小等,还能解决生活中的实际问题。 [小组合作]制作思维导图。
第1节　热量　比热容
第十三章　内　能
单元 学习 目标 1.知道常见的物质是由分子、原子等构成的。 2.知道自然界和生活中简单的热现象,了解分子热运动的主要特点,知道分子动理论的初步知识。 3.了解内能和热量。 4.通过实验,了解比热容。能运用比热容说明简单的自然现象。
单元 教材 分析 1.在建立比热容的概念时,将生活经验与实验探究相结合,通过提出问题、作出假设、设计实验、进行实验、分析论证等环节,培养学生的科学探究能力和创新思维,让学生体验科学探究的过程与方法。 2.在教学内容中渗透类比、转换等思想方法。类比宏观物体的动能、势能引入分子动能和分子势能;通过观察红墨水在水中扩散的快慢转换为观察分子热运动的剧烈程度,帮助学生理解抽象的物理概念,降低学习难度。 3.教材大量运用生活实例引入概念和规律,如从冷水使烧热的工件变凉、用火炉烧水等现象引入热传递,拉近物理知识与生活的距离,激发学生的学习兴趣,使学生认识到物理知识源于生活。
单元 学情 分析 1.学生对物质状态、温度等有一定了解,但分子动理论和内能概念抽象,需教师借助直观实验和生动的比喻帮助学生理解。 2.初中学生从形象思维向抽象思维过渡,对直观实验感兴趣,理解抽象概念有困难,教学要注重实验,培养抽象思维。 3.学生好奇心和求知欲强,但自主学习能力和方法欠缺,教学需采用多种方法激发兴趣。
单元 知识 体系
单元 课时 规划 第1节　热量　比热容　1课时 第2节　分子动理论的初步知识　1课时 第3节　内能　1课时

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