沪粤版九年级物理上册教案第十二章第二节热量与热值（表格式）

第十二章 内能与热机
第二节 热量与热值
设计说明 本节主要内容有：热量的概念、单位，水的吸热与其质量、温度变化的关系，热值的概念。热量是理解许多热现象的基础，也是下节课学习比热容的基础。热值则是选择燃料的重要依据之一，也是分析各种燃烧现象和燃烧效率的基础知识。 本节可分为相对独立的两部分，热量和热值。热量的概念是承上节热传递改变内能而来，并由此给出了热量的定义，在此基础上安排学生活动——“探究水的吸热与其温度变化、质量的关系”，这一探究既是对热量概念的深化，又为学生后面理解比热容作铺垫。燃料的热值是人们生活、生产与贸易中经常用到的物理量。随着现代化进程的加快，人均消耗能源越来越多。煤炭、天然气、液化石油气、汽油、柴油等燃料的价格与其热值密切相关。为此，课标要求学生认识燃料的热值。热值反映燃料完全燃烧时放热的多少，是表示燃料性能的重要指标，燃料燃烧放出的热量是热机工作的能源，燃烧过程中存在效率和污染问题，这些都是学生需要了解的。热机、效率和环保等内容承载着对学生进行情感态度与价值观教育的重要功能。 教学目标 【知识与技能】 1.了解热量的概念，知道热量是在热传递过程中物体内能改变的多少。 2.知道当质量一定时水吸收的热量跟温度的升高成正比，升高的温度相同时水吸收的热量跟它的质量成正比。 3.了解热值的概念，会根据热值来计算燃料完全燃烧放出的热量，会根据实际需要选择燃料。 【过程与方法】 经历探究水的吸热与温度变化、质量的关系的活动过程，进一步熟悉其中的控制变量法。 【情感态度和价值观】 1.通过“选择燃料”“饮食与运动”等学生活动，阅读有关“西气东输”的信息，激发学习物理的兴趣，并使学生逐步树立理论联系实际的观念，养成用科学知识分析和看待生活中事物的习惯。 2.培养学生关注饮食与健康意识，帮助他们树立合理利用能源的科学发展观念。 重点难点 教学重点 热量和热值的概念的建立。 教学难点 探究同一物体吸收或放出的热量跟什么因素有关。 教学方法 实验探究法 教具、学具 多媒体课件、酒精灯、铁架台、石棉网、烧杯、水、温度计等。 授课时数 1课时 教学过程 导入新课 人类在原始社会就会用火来取暖和煮饭，火的利用给人类社会带来了进步。时至今日，我们的日常生活都离不开燃料的帮助。不过随着社会的发展，我们日常生活中用来取暖和煮饭的燃料也在发生巨大的变化，木柴、煤炭、液化石油气、煤气、天然气…… 为什么会出现这样的变化呢？原来同样做熟一顿饭，由于利用的燃料不同，所需要的燃料的质量是不一样的，而且它们燃烧后产生的废气的影响也不相同，所以我们在选择燃料时希望选用单位质量的燃料燃烧时放出的热量多、价格低、安全、卫生、又无污染，所以科学家们也在不断努力探寻着这些燃料，让我们生活得更精彩。 讲授新课 一、什么叫做热量 【思考】半杯热水和半杯冷水混合后得到一杯温水，热水和冷水分别失去或得到什么？它们的温度如何变化？这是通过哪种方式改变物体的内能？ 【教师点拨】 热传递方式改变内能，热水温度降低，内能减少；冷水温度升高，内能增加；即内能从高温物体转移到低温物体。 【思考】内能改变多少可以用什么来量度呢？ 让学生阅读教材第26页内容，经讨论交流后总结： 1.热量的概念：在物理学中，把物体在热传递过程中内能改变的多少叫做热量。用符号Q表示。 2.热量的单位： 在国际单位制中，热量的单位是焦耳（J）。 3.理解热量概念 (1)物体本身没有热量，不能说某个物体有多少热量，更不能比较两个物体热量的多少，只有在热传递过程中，有了内能的转移，才讨论热量问题。 (2)在热传递过程中，内能转移的多少叫热量，所以热量是一个过程量，它存在于热传递的过程中，离开了热传递谈热量是没有意义的，所以我们不能说某个物体含有或具有多少热量。 (3)热量与物体内能的多少、温度的高低没有关系。 【思考】前面我们已经学过内能和温度，那么温度、内能和热量三者有何区别和联系呢？ 【教师点拨】 1.区别： (1)温度是表示物体冷热程度的物理量，它是一个状态量，只能说温度是多少，温度不能传递和转移，单位是摄氏度。从分子动理论的观点看，它跟物体内分子的热运动情况有关：温度越高，分子无规则运动越剧烈。可以说，温度是分子热运动的剧烈程度的标志，它是大量分子无规则热运动的集中体现。内能是能量的一种形式，它是物体内所有的分子无规则运动的动能与分子势能的总和。(2)内能跟温度关系密切，当一个物体温度升高时，内能增大，温度降低时，内能减少，内能也是一个状态量。(3)热量是在热传递过程中传递内能的多少，它反映了热传递过程中内能转移的数量，是内能转移多少的量度，是一个过程量，要用“吸收”或“放出”来描述，而不能用“具有”或“含有”来描述。没有热传递，就没有内能的转移，也就不存在“热量”问题。 2.联系：温度的变化可以改变一个物体的内能，热量可以用来量度内能转移的多少，物体吸收或放出热量，它的内能将发生改变，但它的温度不一定改变，但在热传递过程中，物体的温度发生变化时，物体一定有吸热或放热现象。 教师导入：把物体在热传递过程中内能改变的多少叫做热量，那么同一个物体吸收或放出的热量跟什么因素有关呢？ 二、探究物体吸收或放出的热量 活动1　探究水的吸热与其温度变化、质量的关系 启发学生分析、讨论该问题需分两步完成： A.探究水的吸热跟温度变化的关系 1.实验器材：铁架台一个、酒精灯一盏、温度计一支、量筒一个、相同的烧杯几个、钟表一只。 2.进行实验与收集数据： (1)组装实验装置(如图所示)。 (2)用量筒量取100mL即100g水倒入烧杯中。 (3)用酒精灯对水加热后，选取一个温度作为起始温度，开始计时，并将水每升高相同温度(例如5℃)所用的时间记录在下表中。 实验记录：实验中水的起始温度为25℃。 3.分析与论证：100g水温度每升高5℃，加热时间均为3min，这表明每升高5℃时，水吸收的热量相等。 4.得出结论：同种物质，当质量一定时，吸收的热量与升高的温度成正比。 B.探究水的吸热跟它的质量的关系 1.实验器材：铁架台一个、酒精灯一盏、温度计一支、量筒一个、相同的烧杯几个、钟表一只。 2.进行实验与收集数据： (1)组装实验装置。 (2)用量筒分别取50mL(50g)、100mL(100g)、150mL(150g)、200mL(200g)水装入四个完全相同的烧杯中。 (3)用酒精灯分别对四个烧杯中的水加热后，选取一个温度作为起始温度(例如25℃)，开始计时，分别把升高相同的温度(例如5℃)所用的时间记录在下表中。 实验记录：实验中水的起始温度为25℃。 3.分析与论证：升高相同的温度时，水的质量增加几倍，加热所用的时间也增加几倍，表明吸收的热量也增加几倍。 4.得出结论：当升高相同的温度时，水吸收的热量跟它的质量成正比。 【思考】综合上述两个实验结论，你能得出什么结论？如果不用水，而用其他液体做上述两个实验，又能得到什么结论？ 【教师点拨】 1.对同种物质，吸收的热量跟物体的质量、温度的变化成正比。 然后再引导学生探究：同种物质(比如水)放出的热量跟物体质量的大小、温度的变化的关系，最后得出结论。 2.实验结论：对同种物质，吸收或放出的热量跟物体质量的大小、温度的变化成正比。 3.同时教师还可以说明：英国物理学家焦耳经过长期实验研究得出：1kg纯水温度升高1℃时所吸收的热量是；1kg纯水温度降低1℃时所放出的热量也是。 教师导入：我们家里烧水、做饭、供暖都是利用内能，这些内能绝大部分是通过燃料燃烧获得的。在燃烧过程中，燃料的化学能转化为内能，释放出能量。煤、石油、天然气、农作物的秸秆等都可作为燃料。经验和研究告诉我们这些燃料燃烧获得内能的多少与燃料的多少、燃烧程度以及燃料的种类有关。如何表示燃料的这种能力呢？ 三、燃料的热值 让学生阅读教材第28页内容后，回答下列问题： 1.我们常用的燃料可分为三类：固体燃料，比如________；液体燃料，比如________；气体燃料，比如________。 2.实验表明，质量相同的不同燃料完全燃烧所放出的热量是________的。 3.在物理学中，把某种燃料完全燃烧时所放出的热量与燃料质量的比叫做这种燃料的________。它的符号是________，它的单位是________。 4.从热值表可以查出，无烟煤的热值是________，它表示的意思是_____________________________。 5.燃料完全燃烧所放出的热量计算公式________。 6.500 g的汽油完全燃烧所放出的热量是_________。 7.在多数情况下，燃料________完全燃烧，燃料燃烧释放出的热量也__________完全得到利用，故燃料的燃烧效率比较________。 8.改善燃烧条件，使燃料燃烧得充分些，同时尽可能减少各种________，既可节约________，又可保护________。 答案：1.煤　石油　天然气　2.不相等　3.热值 q J/kg　4.　1kg无烟煤完全燃烧所放出的热量是　5.qm　6.　 7.不可能　不可能　低　8.热量损失　燃料　环境 【思考】我们应如何理解热值的概念？ 【教师点拨】 1.理解时要注意关键词“1kg”“完全燃烧”。 2.热值的单位是焦/千克，符号为J/kg，有些燃料的热值单位用，符号为。 3.燃料的热值是反映燃料燃烧放热本领的物理量，是燃料本身的一种特性，不同燃料的热值一般不同，也有相同的，如汽油和煤油是不同的物质，但它们的热值都是，焦炭与酒精的热值都是。但对于同一种燃料来说，其热值是一个定值，与燃料的形态、质量、体积没有关系。 【思考】我们应如何理解的概念？ 【教师点拨】 1.根据热值的定义，1 kg某种燃料完全燃烧放出的热量为q，那么m kg某种燃料完全燃烧放出的热量应该是热值的m倍，如果用Q表示燃料完全燃烧放出的热量，用q表示热值，用m表示质量，则。 2.计算时每个物理量都要用国际单位，热量的单位是J，质量的单位是kg，热值的单位是J/kg。 3.计算的热量是燃料完全燃烧时所放出的热量。 【思考】燃料燃烧时能量是如何转化的？发射火箭时为什么要使用液态氢作燃料？ 【教师点拨】 1.在燃烧时能产生内能的物质称为燃料。燃料可分为固体燃料(如木柴、煤炭等)、液体燃料(如汽油、柴油、酒精等)和气体燃料(如氢气、煤气、天然气等)三种，人们可以从这些燃料的燃烧中获得内能，比如：用来取暖、煮饭，燃料燃烧的过程是化学能转化为内能的过程。 2.在一般条件下，每千克氢气燃烧时，放热，这约是同质量的汽油燃烧释放热量的30倍；密度小也是火箭选择液氢为燃料的重要因素之一，因为这样可以减小火箭的发射质量。 活动2 怎样选择燃料 让学生阅读教材第29页内容，同学之间相互讨论交流。待学生回答后，师生共同纠正，共同解决问题。 最后让学生阅读教材“信息浏览”，了解有关“天然气”燃料的问题。 【思考】同学们家里大都使用的是炉子，那什么是炉子的效率呢？ 【教师点拨】 1.炉子有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比叫做炉子的效率。 2.计算公式：。 3.现代化大型锅炉的热效率可达到90%以上，一般小型锅炉的热效率不足60%，普通燃煤锅炉的热效率约为30%，普通的家用煤炉燃烧无烟煤的热效率只有15%，大部分能量白白损失掉了。其原因：一是燃料不可能完全燃烧；二是燃料燃烧放出的热量散失很多，只有一小部分被有效利用。 4.提高炉子的效率，提高燃料的利用率是节约能源的重要措施。把固体燃料磨成粉末吹进炉膛内进行燃烧，加大送风量，可使燃料燃烧得更加充分；加大受热面积，可减小烟气带走的热量，这些都是提高炉子的效率和燃料利用率的具体措施。 课堂小结 一、热量 1.燃料的种类：固体、液体、气体。 2.把物体在热传递过程中内能改变的多少叫做热量。 3.热量的单位：焦耳(J)。 二、物体吸收或放出热量 当物体温度升高或者降低时，它吸收或放出的热量与物体质量的大小、温度的变化多少成正比。 三、燃料的热值 1.把某种燃料完全燃烧时所放出的热量与燃料质量的比叫做这种燃料的热值。 2.热值的符号：q；单位：J/kg。 当堂达标 1.关于热量，下列说法中正确的是(　　) A.热水比冷水含有的热量多 B.一大桶水比一小桶水含有的热量多 C.一个物体内能越多，它具有的热量就越多 D.热量等于热传递过程中物体内能的改变量 2.关于燃料和热值，以下说法中正确的是（ ） A.燃料的热值与燃料的质量无关 B.容易燃烧的燃料，热值一定大 C.无烟煤的热值大于干木柴的热值，燃烧无烟煤放出的热量一定比燃烧干木柴放出的热量多 D.为了提高锅炉的效率，一定要用热值高的燃料 3.以下关于热值、内能和热量的说法中，正确的是（　　） A.酒精灯内的酒精用去一半后，酒精的热值减小 B.温度相同的物体含热量也相等 C.热量总是从内能大的物体传递给内能小的物体 D.一块0℃的冰熔化成0℃的水，内能增加 4.干木柴的热值是，它的物理意义是____________________。如完全燃烧_________kg的干木柴，可以放出的热量。 5.有一箱木炭，其质量是10 kg，木炭热值为。若用掉一半，剩下的木炭的热值为_____J/kg，燃烧剩下的木炭最多可放出热量_____J。 6.某校教师组织兴趣小组调查学校使用的几种炉灶的能量利用效率。他们发现学校的一个老式锅炉烧水时，经常冒出大量的黑烟，且烧水时锅炉周围的温度很高，锅炉的效率很低。请你根据调查中发现的现象分析此锅炉效率低的原因，并提出相应的改进措施。 参考答案 1.D 2.A 3.D 4.1kg干木柴完全燃烧放出的热量是 3 5. 6.①锅炉冒出大量的黑烟，煤不能完全燃烧；②锅炉周围的温度很高，说明向周围散失的热量太多。改进措施：使用煤粉，加大送风量，改善燃烧情况，使燃烧更充分；在向外散热的地方采用隔热材料，防止散热。 板书设计 一、热量 1.定义：把物体在热传递过程中内能改变的多少叫做热量。符号：Q。 2.单位：焦耳(J)。 3.物体放出或吸收热量的多少跟物体质量的大小、温度的变化多少成正比。 二、燃料的热值 1.把某种燃料完全燃烧时所放出的热量与燃料质量的比叫做这种燃料的热值。符号：q。 2.单位：J/kg 教学反思