第十三内能 全章教案

［课题］　第十三章　内能
第1节　分子热运动
【教学目标】
1.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.
2.能识别扩散现象，并能用分子热运动的观点进行解释.
3.知道分子热运动的快慢与温度的关系.
4.知道分子之间存在相互作用力.
【教学重难点】
重点：分子热运动.
难点：1.通过直接感知的现象，推测无法直接感知的事物.
2.用分子热运动观点解释有关现象.
【教法教具】
教法：类比、推理、论证的方法.
教具：玻璃瓶、二氧化氮气体、铅柱、钢码、花露水等.
【课时安排】　1课时
【教学过程】
引入新课
教师活动1：创造情境：教师用黑色塑料袋包着花露水在学生间边走边倒出少量花露水，让学生猜是什么？
学生活动1：学生感受，激发兴趣.a、学生 ( http: / / www.21cnjy.com )猜出是花露水后马上表扬.然后问为什么能闻到香味？（先不要求回答）.b、前排学生先闻到，稍后后排学生才能闻到.
教师活动2：引导：我们能闻到香味，但不是同时闻到的.那么关于这个现象，同学们有什么问题？
学生活动2：提出香味进入鼻子、香味从容器中向外传、香味为什么会传开等问题.
教师活动3：引入课题：“分子热运动”.
学生活动3：明确学习内容是“分子热运动”.
扩散现象
教师活动1:讲述：物质是由大量分子组成的.如1 cm3空气中的分子用每秒计算1010次的计算机计数也需80年.
学生活动1:体会物质中分子数量之大.
教师活动2:教师演示：二氧化氮气体的扩散现象.
学生活动2:细心观察玻璃瓶中气体颜色的变化.
教师活动3:启发学生通过观察演示实验思考:二氧化氮密度大于空气，它是怎么进入到上面瓶中的？
学生活动3:讨论、交流.得出分子在运动着，二氧化氮分子与空气分子进入到对方瓶中，这是分子运动的结果.
教师活动4:提问:为什么硫酸铜溶液与水的分界面逐渐看不清了？
学生活动4:思考得出:硫酸铜溶液分子进入到水中，水分子也进入到了硫酸铜溶液中.
分子间的作用力
教师活动1:提问:为什么气体和液体很容易分隔开？而大多数固体却需要用较大的力？能举出一些具体的事例吗？
学生活动1:思考:分子为什么没有像沙子一样散开或铁丝不易拉断.猜想:分子间有相互作用的引力.
教师活动2：演示实验：用刀把铅柱的底面削平、削干净后紧紧压在一起，两铅柱间分子的引力使其“粘”在一起，在下面吊一个钩码.
学生活动2:（先让学生做这个实验，学生不明其中的道理，成功率较低.教师再做，激起学生的情绪） 观察:从所能看到的实验现象中体会 ( http: / / www.21cnjy.com" \o "欢迎登陆21世纪教育网" \t "_blank )分子间存在着引力.
教师活动3:启发:分子间有斥力吗？哪些现象说明分子间存在着斥力？
学生活动3:讨论并回答：液体和固体也都不容易被压缩.
教师活动4:归纳:分子间既有引力又有斥力.
学生活动4：把弹簧的两端系上乒乓球，让学生感受分子间的引力和斥力.(领悟知识，突破学习的难点.)
课堂小节
教师活动1：“动手动脑学物理”第四题，讨论弹簧秤示数的变化说明了什么？
学生活动1：根据要求完成讨论.水分子间有相互吸引的引力.
教师活动2：引导组织学生回顾本节学习内容.
学生活动2：回顾本节学习内容，让学生列举扩散现象在生活中的有关实例及其应用.
教师活动3：组织学生在相互交流的基础上进行小结.
学生活动3：在交流的基础上进行学习小结.
教师活动4：对本节学习情况进行简要评价.
学生活动4：
【板书设计】
第1节：分子热运动
扩散现象：不同的物质在互相接触时，彼此进入对方的现象.
扩散现象说明：一切物质的分子都在不停地做无规则的运动.
由于分子的运动跟温度有关，所以这种无规则运动叫分子的热运动.温度越高，分子运动越
剧烈.
分子间存在相互的引力和斥力.
【教学反思】
存在的问题：1.分组合作学习不到位，与平时要求分小组学习养成习惯不到位有关.
2.缺少点评环节.与教师平时不常使用这种教学方法有关.
3.教学流程稍显不自然.与教师准备不充分有关.
4.一个验证实验没有准备好.这是硬伤.
5.使用导学案和电子白板时，要把电子课件依据导学案做简单一些，在电子白板上展示.
［课题］
第2节　内能
【教学目标】
1.知道内能的初步概念及内能跟温度的关系.
2.知道做功和热传递都可以改变物体的内能.
3.培养学生的观察能力、思维能力和分析归纳问题的能力.
【教学重难点】
内能概念;改变内能的两种方式.
【教法教具】
教法：教师演示讲授,学生边学边实验,师生共同分析讨论.
教具：上面固定有条形磁铁的小车两辆,试管及 ( http: / / www.21cnjy.com )橡皮塞,两个相同的烧杯,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,冷、热水,小球,火柴等.
【课时安排】　1课时
【教学过程】
一、引入新课
分子动理论告诉我们，分子永不停息地无规则运 ( http: / / www.21cnjy.com )动着.那么分子也同一切运动物体具有动能一样，也具有动能.分子动理论还告诉我们：分子之间有相互作用力.这又使分子具有势能.
二、新课教学
（1）物体的内能：物体内部 ( http: / / www.21cnjy.com )所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和，叫做物体的内能.物体内部的每一个分子都在运动，都受分子作用力，但每单个分子的动能和势能，不是物体的内能.内能是指物体所有分子无规则运动的动能和势能的总和.内能也不同于机械能.物体的动能跟物体的速度有关，物体的重力势能跟物体被举起的高度有关.一个钢球是否运动，是否被举高，这只能影响钢球的机械能，并不能改变钢球内分子无规则运动的动能和势能.那么物体的内能跟什么有关呢？
（2）内能的变化：物体内能既然是物体内 ( http: / / www.21cnjy.com )部所有分子无规则运动的动能和势能的总和，那么当分子运动加剧时，物体的内能也就增大.上节课我们曾进过：物体的温度升高，其内部分子的无规则运动加剧.科学的论断，必须要有证据，在物理学中，通常是用实验来证实论断的.今天我们同样用实验来证实上面的论断.
实验演示：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汁扩散的快慢.
实验结果表明：温度越高，扩散得越快，说明分子无规则运动的速度大，即分子无规则运动激烈.
因此：物体的内能跟温度有关.温度升 ( http: / / www.21cnjy.com )高时，物体的内能增加;温度降低时，物体的内能减小.正是由于内能跟温度有关，人们常常把物体的内能叫做热能，把物体内部大量分子的无规则运动叫做热运动.
（3）一切物体都有内能.这是因为物 ( http: / / www.21cnjy.com )体内的分子永不停息地无规则运动着.炽热的铁水，温度很高，分子运动激烈，它具有内能.冰冷的冰块，温度虽低，其内部分子仍在做无规则运动，它也具有内能.
（4）内能和机械能
通过机械能和内能的对比，进一步帮助学生理解内能概念.分析在水平光滑桌上滑动的木块具有什么能.
首先木块有势能，也有动能,统称为机械能.机械能与整个物体的机械运动情况有关.
木块内部的分子做无规则运动，且分子间有作用力，木块有内能.内能与物体内部分子的运动和分子间的相互作用有关.
（5）改变内能的一种方法——热传递
金属勺子放在热汤中，温度升高，内能增加.食品放入电冰箱，温度降低，内能减小.在太阳的照射下，太阳能热水器中的水温度升高内能增加等等.
热传递的条件：物体之间存在着温度差；方向：从高温处向低温处；实质：内能的转移.
热量：指物体在热传递过程中，传递内能的多少.值得注意的是：热量是过程量；热传递过程传递的是能量，多少用热量来量度.
（6）改变内能的另一种方法——做功
搓手时手变热了.从滑梯滑下时摩擦发烫了.钻木取火等等.对物体做功，物体内能增加.
在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一粒硝化棉，把活 ( http: / / www.21cnjy.com )塞迅速压下去，你看到什么现象？玻璃筒内的硝化棉燃烧起来了，这是因为活塞压缩空气做功，使空气的内能增加，温度升高，达到硝化棉的燃点便燃烧起来.说明对物体做功，物体的内能增加，温度升高.
大口玻璃瓶内有一些水，水的 ( http: / / www.21cnjy.com )上方有水蒸气.给瓶内打气，当瓶塞跳出时，观察瓶内的变化？在瓶塞跳出的过程中，通过什么途径改变了玻璃瓶内空气的内能？瓶内的水蒸气原来是看不见的.当瓶塞跳起来时，可以看到容器中出现了雾.这是因为瓶内的空气推动瓶塞做功时，内能减小，温度降低，使水蒸气凝成小水滴.物体对外做功时，内能减小，温度降低.
（7）做功和热传递的区别
做功和热传递在改变物体 ( http: / / www.21cnjy.com )的内能上是等效的.做功和热传递在本质上是不同的：做功使物体的内能改变，是其他形式的能量和内能之间的转化（不同形式能量间的转化）；热传递使物体的内能改变，是物体间内能的转移（同种形式能量的转移）.
小结
（1）内能不是单个分子具有的，而是所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和.
（2）内能中的动能所指的是所有分子做无 ( http: / / www.21cnjy.com )规则热运动的动能的总和.这种无规则的热运动，是分子在物体内部自身不停地“分子运动”，而不是随着物体整体一起所做的运动.物体作为整体运动所具有的动能是机械能不是内能.
（3）内能中分子势能所指的是分子间相互作用使分子具有的势能.作为物体整体跟地球的相互作用而具有的重力势能是机械能，不是内能.
所以内能是不同于机械能的另一种形式的能量.
（4）热传递和做功对改变物体的内能是等 ( http: / / www.21cnjy.com )效的.我们仅仅从内能的改变结果，无法判断是做功改变还是热传递改变.做功改变物体的内能实质是内能与其他形式的能的转化.热传递改变物体的内能实质是内能在物体间的转移，能的形式没有发生改变.
【板书设计】
第2节 内能
一、物体的内能：构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和．
1．内能不同于机械能
2．一切(运动、静止、高温、低温)物体都有内能
3．内能与温度的关系
二、改变物体内能的方法：
1．热传递 热量：传递内能的多少
2．做功
【教学反思】
　　内能是比较抽象的物理概念，内能 ( http: / / www.21cnjy.com )是指物体内部的能量，是和物体内部的分子有关的能量.物体内部的分子的能量越大，它的内能就越大，即内能是物体内所有分子无规则运动的动能和分子相互作用的势能的总和.采用类比的方法学生很容易就理解了这个物理概念.在引入物体内能的时候，采用宏观物体的机械运动中具有的机械能为背景，从而引出物体的分子的运动而具有的能量称之为内能.但是，内能与机械能是不同的，内能是分子在物体内部自身不停地“分子运动”而不是随物体整体一起运动所具有的能.机械能则是物体作为整体运动所具有的能.在讲内能时要注意内能的普遍性，一切物体都有内能，要注意纠正低温物体没有内能的误解.
［课题］
第3节　比热容
【教学目标】
1.知识与技能
☆了解比热容的概念，知道比热容是物质的一种属性．
☆尝试用比热容解释简单的自然现象．
☆能根据比热容进行简单的热量计算．
2.过程与方法
☆通过探究，比较不同物质的吸热能力．
☆利用比热容解释海边与沙漠昼夜温差问题．
3.情感态度与价值观
☆利用探究性学习活动培养学生自己动脑筋想办法解决问题的能力．
【教学重难点】
重点：比热容的概念和热量有关计算.探究不同物质的吸热能力.
难点：理解比热容概念并能利用它解释有关现象、解决实际问题.
【教法教具】
教法：主要采用科学探究等方法开展本节教学;探究中用到了控制变量法、转换法;给比热容下定义时，用到比值定义法、类比法.
教具：水、食用油、煤油、铁架台、电炉子、石棉网、酒精灯、火柴、干沙子、天平、温度计、手表、大烧杯、大试管、玻璃棒等.
【课时安排】　1课时
【教学过程】
一、自主探究：（学）
1.引入：引导学生阅读教材第11 ( http: / / www.21cnjy.com )页中的实验，在学生理解“水温度升高时吸收的热量和水的质量、温度升高的度数有关，水的质量越大，温度升高的度数越多，吸收的热量越多”的基础上，让学生讨论所有的物质，在质量相等、温度升高的度数也相等时，吸收的热量之间的关系.
2.演示实验：出示盛有等质量 ( http: / / www.21cnjy.com )的水和油的两只烧杯，但我们明显地看出两者的体积不相同，这是为什么？（请学生回答）不同的物质其密度不同，密度是物质的属性.
介绍电加热器（俗称：“热得快”），强调电加热器每一秒钟放出的热量是一定的，两个电加热器是相同的，在相同的时间里它们放出的热量也是相等的.
请两名同学帮助观察温度计，并随时报告温度.
实验结果：这表明质量相等的水和油在温度升高的度数相同时，水吸的热量比油多.
3.比热容：教师指出：换用其他 ( http: / / www.21cnjy.com )物质，重复上述实验，得到的结果是类似的.就是说，质量相等的不同物质，在温度升高的度数相同时，吸收的热量是不同的.这跟我们在测量物体质量时，遇到的情况相似；相同体积的不同物质，质量一般不相同.当时为表示物质的这一特性，引入了密度的概念即某种物质单位体积的质量.那么，现在我们应该怎样表示上述实验所反映的物质特性呢？（启发学生讨论，在此基础上归纳出比热容的概念）
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，这种物质的比热容.
比热容是通过比较单位质量的某种物质温升1℃时吸收的热量，来表示各种物质的不同性质.
4.引导学生看书第11~14页，钩出重点知识，在不懂之处打上问号.
二、完成预习作业（验）
1.对于同一种物质,质量越大,升高的温度越多,则它吸收的热量越________.
2.对于不同的物质,例如一种是水,一种是沙子,如果它们的质量相同,升高的温度的度数也
相同,那么它们吸收的热量是否相同呢 你认为下列哪个猜想正确( )
A.水吸收的热量多 B.沙子吸收的热量多 C.水和沙子吸收的热量多
3.为了探究:比较不同物质的吸热能力
猜想:_______(填“水”或“煤油”)的吸热能力较强.
需要的器材:__________________________________________________________.
实验前需考虑的问题:（1）怎样得到质量相等的水和煤油 是不是还需要其他的器材
（2）怎样保证水和煤油吸收相同的热量
（3）测量温度时应注意些什么
结论:不同物质,在质量相等,温 ( http: / / www.21cnjy.com )度升高的度数相同时,吸收的热量是______的,也就是说不同物质的吸热能力是________的. (填“相同”或“不同”)
4.为了表示不同物质在吸热能力上的差别 ( http: / / www.21cnjy.com ),物理学里引入了_________这个物理量.即：_________的某种物质,温度升高_______所吸收的热量叫做这种物质的__________.用符号_____表示,它的单位是________,符号是_______.水的比热容是_________，它的物理意义是: ___________________________.另外:比热容的概念还可以表述为:单位质量的某种物质,温度______1℃所______的热量叫做这种物质的比热容.
5.我国北方楼房中都装有“暖气”,用水作散 ( http: / / www.21cnjy.com )热的介质,把热量带到房中取暖,用水做介质有什么好处 生活和生产中,还有没有用水来加热或散热的情况 试举例.
答：
6.试计算下列物质吸收的热量.[（已知水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃))]
（1）质量为1 kg的水,温度升高1℃所吸收的热量是多少
（2）质量是2 kg的水,温度升高1℃所吸收的热量是多少
（3）质量为m kg的水,温度升高1℃所吸收的热量是多少
（4）质量为m kg的水,温度升高2℃所吸收的热量是多少
（5）质量为m kg的水,温度从10℃升高到80℃所吸收的热量是多少
（6）质量为m kg的水,温度从t0 ℃升高（降低）到t℃所吸收的热量是多少
如果以Q代表物体吸收的热量, ( http: / / www.21cnjy.com )c代表物质的比热容,m代表物体的质量,t0和t分别是加热前后物体的温度,通过以上计算,可以总结出一个计算热量的公式:Q =_______________，如果要计算物体降温时放出的热量,那么公式又应是Q =________________.
三、交流合作（讲）
1.分小组讨论预习作业，然后分组抽问答案，教师纠正个别错误.
2.教师抽问刚才学习中存在的问题并由其他组的学生或教师解答.
问题（1）：
（2）：
（3）：
3.由教师重点强调指出：
对于演示实验：在探究活动之前，先要让学 ( http: / / www.21cnjy.com )生讨论得出实验所用的水和沙子的质量相等，水和沙子升高的温度要相等（适当强调升高温度）.在此基础上要引导学生选择实验器材和注意点（如天平、盛放水和沙子的杯子要型号相同、加热所使用的酒精灯型号要相同），可以想到吸收热量的多少就是根据酒精灯加热时间的长短来决定，既加热相同的时间，代表水或沙子吸收的热量相同.
在实验前要提示学生：
●实验所研究物质在质量相等、温度升高相等时，吸收热量是否相等？（让学生带着问题，去观察演示实验）
●实验过程中所需要观察的实验现象.
●实验前后需要记录的物理量（加热前后水和沙子的温度）
实验前对酒精灯加热位置的确定也是本实验的一个要点.
实验中可以同时完成两个结论的探讨：
（1）在加热的过程中发现沙子的温度升高得比水的要快.
说明：质量相同的水和沙子，吸收相同的热量沙子升高的温度比水的大.
（2）让沙子和水升高相同的温度所需要的加热时间的比较.
说明：质量相同的水和沙子升高相同的温度水吸收的热量比沙子的多
总结上面的实验，质量相等的不同物质，升 ( http: / / www.21cnjy.com )高相同的温度吸收的热量是不同的（可以类比密度），这说明不同物质在这种性质上是不同的，这跟我们在测量物体质量时，遇到的情况相似；相同体积的不同物质，质量不相同，当时为表示物质的这一特性，引入了密度的概念--某种物质单位体积的质量.那么，现在我们应该怎样表示上述实验所反映的物质特性呢 (启发学生讨论，在此基础上归纳出比热容的概念)从而引出
比热容的概念:比热容的单位是由热量、质量 ( http: / / www.21cnjy.com )和温度的单位共同组成的组合单位，可对应其物理意义来相互对应理解.比热容也是物质的一种属性，这个问题可以列举一些具体的例子来让学生去加深理解.如:一滴水与一盆水的比热容是相等的、一根铁钉一段铁丝的比热容是相等的……
给学生介绍比热容表，以某种物质为例子，对其作全面的解析，并同时介绍出比热容的注意点，如：同种物质在不同状态下的比热容是不同的……
比较出水的比热容较大，一并带出其在生活、生产中的应用和一些自然现象.
［小结］　热量的计算公式：吸收（放出）的热量=物质的比热容×物体的质量×升高（降低）的温度，即：Q=cmt
四、当堂抢答练习（测）
1.在一个大气压下，2 kg的初温为20℃的水，吸收了7.0×105 J的热量后，水的温度（ ）
A．升高到100℃ B．升高到83.3℃ C．升高到103.3℃ D．不能确定
2.下列事例中①沿海地区昼夜温差小于沙漠地区 ( http: / / www.21cnjy.com )；②在北方严寒的冬天，用水来作为传热的介质，给居民区供“暖气”；③冬天户外的自来水管常有冻裂；④农民伯伯为了防止植物在夜间被冻坏，傍晚时常给田里灌水；⑤在海边，白天风常常是从海面吹向陆地；⑥水力发电；⑦冬天，北方地区为了防止地窖里的菜被冻坏，常常在地窖里放一桶水.不是利用水的比热容较大的是（ ）
A．③⑤⑥ B．②⑥⑦ C．③⑥⑦ D．⑤⑥⑦
3.体积为1∶2的由同种物质组成的甲、乙两物体，吸收相同的热量后，它们升高的温度之比为______，它们的比热容之比为________.
4.一杯酒精用去了一半，它的（ ）
A.质量和比热容都变为原来的一半 B.质量和比热容都不变
C.质量为原来的一半，比热容不变 D.质量不变，比热容为原来的2倍
5.某同学在做“研究影响物质吸热多少的因素”实验时，得到如下数据：
物质 实验次数 质量/kg 升高的温度/℃ 吸收的热量/J
水 1 0.05 10 2 100
2 0.10 10 4 200
煤油 3 0.05 10 1 050
4 0.10 10 2 100
（1）分析第一次和第三次或第二次和第四次的实验数据，可以得出什么结论？
（2）分析第一次和第二次或第三次和第四次的实验数据，可以得出什么结论？
五、学习评价（评）
本节课你学到了哪些知识？有哪些收获？　　　　 　　　　
哪些问题自己还不理解：　　　　　　　 　　　　
评价本堂课自己的表现（自学过程是否投入、听老师讲课注意力是否集中、讨论问题是否参与等）：
【板书设计】
第4节　比热容
与质量有关
探究：物体吸热多少与升高的温度有关与物质的种类有关
定义：一定质量的某种物质，温度升高时所吸收的热量与它的质量和升高温度乘积之比叫做这种物质的比热容.符号：c．
单位：J/(kg·℃)．
比热容是物质的一种属性.
应用：
【教学反思】
　　1.本节课的教学设计设法让学生体 ( http: / / www.21cnjy.com )会到“生活的物理，社会的物理”.在设计此课时，让学生联系着他们极为熟悉的烧水现象，探究出影响物体吸收热量的多少的两个因素；最后又利用所学知识解释生活中、自然界的一些现象，这些会使学生认识到生活中无处不蕴含着物理知识，极大激发了学生学习物理的兴趣.
2.纵观本节课的设计，不难发现 ( http: / / www.21cnjy.com )每个环节都由提出问题入手开展教学的，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.
　　3.在不违背新课程标准的前提下，在本 ( http: / / www.21cnjy.com )节课教学过程中，对教材进行了一系列的创新，如问题的提出方式，探究方案的设计等等.这些改革有利于培养学生的兴趣，提高学生的分析问题和解决问题的能力.