【核心素养目标】苏科版九年级物理上册第十二章机械能和内能 第2节 内能 热传递 教学设计

第二节 内能　　热传递
核心素养
通过类比的方法建立内能的概念，联系实际分析内能与温度之间的关系，体会物理概念的严密性和物理知识内部的逻辑体系．
教学设想
本节教材主要介绍了内能的概念和物体内能的转移——热传递以及热量的概念．
首先，联系八年级所学的分子热运动理论和第一节所学的机械能的相关知识，采用类比的方法介绍内能的概念，通过一个小实验说明温度与分子热运动剧烈程度的关系，进而分析温度与内能之间的关系．然后，结合实例说明热传递是改变物体内能的一种方式，并进一步引申建立热量的感念。
本节教学中，关于内能热量的概念，类比分子动能和物体动能，内能和机械能的异同是重点。其中，认识内能及相关定义；内能与温度的关系，及内能、温度与热量三者之间的关系都是比较抽象的内容，也是本节教学的难点．因此，教学中要注意借助学生自身的生活经验，也可以做一些小实验，以帮助学生正确理解概念．
教学目标
物理观念
（1）知道内能的概念，能简单描述温度和内能的关系．
（2）知道热量的概念，知道内能、热量的单位与功的单位相同．
科学思维
通过观察和分析，知道热传递是改变内能的一种方式，是内能的转移过程．
科学探究
通过实验探究，知道热传递能改变物体的内能
科学态度与责任
（1）通过实验探究，使学生体验探究的过程，激发学生主动学习的兴趣
（2）有应用科学原理解决实际问题的意识和积极性．
教学重难点及突破
重点
关于内能、热量的概念，类比分子动能和物体动能，内能和机械能的异同
难点
认识内能及相关定义；内能与温度的关系，及内能、温度与热量三者之间的关系．
教学突破
在回顾分子动理论的基础上可以引导学生讨论：运动的物体具有动能，那么做热运动的分子是否具有动能呢 受到地球吸引的物体若被举高，具有重力作用力，分子之间是否也具有势能 为说明分子势能，可以自制一个教具（如图12-6所示）演示．将分子间的相互作用类似地看成分子间由一根弹簧相连接，改变分子模型间的距离，弹簧发生形变，具弹性势能，分子与分子之间也有势能．由此可类比推知分子间也存在势能．教学中要注意把握住分子势能的教学要求，只要学生通过类比，知道由于分子之间存在相互作用力，因而具有分子势能即可，不必对分子势毙的有关知识做深入介绍，也不要求懂得分子势能的大小在宏观上与物体的体积有关
关于“温度与内能关系”的教学．在这部分内容的教学中，要注意调动学生的学习积极性，培养他们初步的推理能力．可以首先让学生观察“墨水滴入温度不同的液体后扩散的速度不同”的实验，并思考：“墨水的扩散速度不同说明了什么 ”进而启发学生分析：“当一个物体的温度升高时，它的内能有无变化 如何变化 ”然后指导学生概括出结论（即依据“温度高一扩散快+分子运动得快——分子动能大——物体的内能大”这一逻辑推理过程来教学）．在此基础上指出：实验表明，一个物体温度升高时，它的内能会增加；温度降低时，内能就会减少．对于学有余力的学生还可以进一步讨论：“物体内能增加温度一定会升高，物体内能减少温度一定会降低．这种说法对吗 ”
关于‘热传递、热量”的教学．热传递是在小学科学中学习过的内容，因此教材以“信息快递’的方式仅提供了发生热传递的条件和结果，并没有涉及其他更多的内容．教学 中，可以首先要米了冬教材中所示的例子，再根据生活经验举出一些热传递的实例（所举传递的三种方式），接着针对各个实例重点分析在热传递过程中物体的温度如何变化，内能(能量)是如何转移的，从而使学生认识到热传递是改变物体内能的一种方式，其实质是在发生热传递过程中物体的内能(能量)发生了转移。
教学准备
教师准备
多媒体电脑、展台、自制PPT课件；搜集课本中的插图图片制成幻灯片；弹簧一根、冷水一杯、热水一瓶、烧杯两个、红墨水一瓶、滴管一个；一装有大半瓶水的盐水瓶和一支去掉笔尖上小圆珠的圆珠笔芯
学生准备
1．课前预习：回顾有关分子运动理论；预习什么叫物体的内能 它跟哪些因素有关 什么是热传递 两物体发生热传递满足哪些条件 什么叫热量 热量的计算公式是什么 如何理解它 使用公式计算时有哪些注意事项
2．冷、热水一杯、红墨水一瓶、滴管一个．
教学过程
一、引入新课
复习引入：物体具有动能、势能，我们是如何判断的
——观察物体是否运动，是否被举高．
讲述：机械能的存在可以凭肉眼判断，即它是一种外部形式的能量．一杯开水可以烫伤人体，说明它具有能量，就像各种燃料燃烧时产生热一样，这种能量的存在．一般凭肉眼是不能判断的，但可以通过其他现象说明，即它是一种内部形式的能量．这种能量叫内能．
点评：对比引入新课，为下一步学习作铺垫．
二、内能
如同运动着的物体具有动能一样，做无规则运动的分子也具有动能；如同用弹簧相互连接的物体具有弹性势能一样，分子之间也存在引力和斥力的作用，因此也具有势能．　
阅读课文并讨论分子动能、势能与物体动能、势能之间的联系．
幻灯片展示：对比归纳并完成下表．
对象 物理量 分子间(内部)的能量 物体间(外部)的能量
动能 同 分子动能：分子由于无规则运动而具有的能量 同 物体动能：物体由于做机械运动而具有的能量
异 分子热运动是永不停息的，即分子动能不为零 异 机械运动包括静止，即物体动能在物体静止时为零
势能 同 分子势能：分子间由于相互作用的引力和斥力而产生的能量 同 弹性势能 拉伸时各部分之间相互吸引，压缩时各部分之间相互排斥
重力势能 物体与地球之间相互吸引
异 分子间作用力 异 物体间作用力
归纳：在物理学中，我们把物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和称为物体的内能．
阅读课本第40页“信息快递”物体内部大量分子的无规则运动称为热运动．
幻灯片展示：插图12-19（a）、（b）、（c） 三图
提问：组成空气、铁水、冰山等物质的分子在运动吗 说明了什么
学生思考后回答：都在运动，说明任何一个物体都有内能
进一步对比归纳内能与机械能的关系（见下表）：
物理量 项目 内能 机械能
定义 物体内部所有分子的动能、势能之和 物体动能、势能之和
关系 内能不为零 可以为零
点评：通过对比分析得出分子动势能与物体动势能之间、内能与机械能之间的关系．
学生分组实验：红墨水分别在冷、热水中扩散，并分析内能的变化情况．
分析：温度越高，分子的无规则运动就越剧烈，分子运动越剧烈，它的动能就越大，物体的内能就越大．
归纳结论：温度越高，扩散过程越快对于同一物体，温度升高，内能增大．
进一步实验：取一装有大半瓶水的盐水瓶和一支去掉笔尖上小圆珠的圆珠笔芯．在盐水瓶瓶塞上开一小孔，用力将圆珠笔芯插人活塞．塞紧瓶口，使圆珠笔芯下端能没入水中。
讨论：①用双手捂住封闭有空气的瓶子的上半部分，你能看到什么现象 ②用开水浇一下封闭有空气的瓶子的上半部分，你看到的现象与刚才有何不同
被封闭的空气加热后能将瓶中的水挤压出来，说明这部分空气具有内能．温度越高，水喷得越_______（高/低），这说明物体的内能与温度_______（有/无）关．可见，一般情况下，同一物体的温度越高，它的内能就越__（大/小）
引导学生思考与分析．
提出疑问：内能增大，物体温度一定上升吗 （提示学生，回忆六种物态变化吸热与放热的情况）
学生讨论并举例反驳：—杯热水与半杯热水相比，前者内能大于后者，水沸腾时需要不断吸收热量，但温度保持不变．一块O℃的冰刚熔化成水，温度仍是O℃，但内能增大了。
归纳：内能增大，物体温度不一定升高．因为内能大小受温度、质量、状态等因素的影响。
点评：通过探究物体内能与温度的关系，知道内能的影响因素是温度，再进一步通过事例分析内能的其他影响因素，拓展学生学习的知识面．
三、热传递——改变内能的一种方式
幻灯片展示；插图12-21（a）、（b）、（c）三图，引导学生分析讨论，上述物体的内能是如何转移的
从高温物体传给低温物体．
讲述：这种传递的方式叫热传递．
进一步列举生活实例：冬季，同学们常用热水焐手、焐脚，从热水吸收热量，使手脚暖和起来。这采用的是什么方式 ——热传递
学生举出生活中其他例子：烧水冬季夜间养鸡场彻夜点灯、晒太阳……
归纳小结：热传递是改变物体内能的一种方式．
阅读课本第42页“信息快递”，进一步引发学生思考与讨论：在热传递过程中，
（1）传递的条件是：两物体存在温度差
（2）传的物质是：内能．
（3）传递的方向是：高温物体传给低温物体
（4）传递的结果是：高温物体与低温物体的末温相等；高温物体放出的热量与低温物体的吸收的热量相等．
点评：通过事例和分析归纳得出热传递的概念等．
四、热量的概念和单位
讲述：在物理学中，把物体在热传递过程中转移能量的多少叫作热量，用符号Q表示，单位是焦耳（J）．
热量定义：热传递过程中转移的能量，即变化的内能．
高温体内能减少，叫作放出热量，简称放热，用符号Q热表示；低温物体内能增加，叫作吸收热量，简称吸热，用符号Q吸表示
点评：在学习热传递的基础上，进一步引出热量的概念．
五、交流与小结
师生共同归纳本节课的知识点：
1．物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和称为物体的内能．它的影响因素是温度、质量、状态等：
2．热传递——改变内能的一种方式，①条件是两物体存在温度差；②传递的物质是内能；③传递的方向是：高温物体传给低温物体；④传递的结果有两个：一是高温物体与低温物体的温相等；二是高温物体放出的热量与低温物体的吸收的热量相等．
3．热传递程中转移的能量称为热量，即变化的内能．高温物体内能减少，称为放出热量，简称放热，用符号Q放表示、低温物体内能增加，称为吸收热量，简称吸热，用符号Q吸表示。
六、布置作业
复习本节学习内容，并完成课本第42页练习第1.2题．
板书设计
第二节　　内能　　热传递
1．内能
定义：在物理学中，我们把物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和叫作物体的内能．
影响因素：温度、质量、状态等
2．热传递——改变内能的一种方式
（1）传递的条件是：两物体存在温度差．
（2）传递的物质是：内能．
（3）传递的方向是：高温物体传给低温物体
（4）传递的结果是：高温物体与低温物体的末温相等；高温物体放出的热量与低温物体吸收的热量相等
（5）传递的实质是：内能的转移．
3．热量
定义：热传递过程中转移的能量．即变化的内能：单位：焦耳，符号：J.
高温物体内能减少，叫作放出热量，简称放热，用符号Q放表示、低温物体内能增加叫作吸收热量，简称吸热，用符号Q吸表示．
教学探讨与反思
教学中，在讲清内能与温度、热量之间的关系时，课堂上要留有足够让学生思考的空间和时间；在热量的计算中，要注重引导学生对概念“升高（了）”、“升高到”、“降低（了）”、“降低到”的区别．
补充资料
分子的扩散运动和扩散现象
气体分子热运动的速率很大，分子间极为频繁地互相碰撞，每个分子的运动轨迹都是无规则的杂乱折线．温度越高，分子运动越就激烈．在0℃时空气分子的平均速率约为400米/秒，但是，由于极为频繁的碰撞，分子速度的大小和方向时刻都在改变，气体分子沿一定方向迁移的速率就相当慢，所以气体分子沿一定方向迁移的速率比气体分子运动的速率要慢得多．
固体分子间的作用力很大．绝大多数分子只能在各自的平衡位置附近振动，这是固体分子热运动的基本形式，但是，在一定温度下，固体里也总有一些分子的速度较大，具有足够的能量脱离平衡位置．这些分子不仅能从一处移到另一处，而且有的还能进入相邻物体，这就是固体发生扩散的原因．固体的扩散在金属的表面处理和半导体材料生产上很有用处．例如，钢件的表面渗碳法（提高钢件的硬度）、渗铝法（提高钢件的耐热性），都利用了扩散现象；在半导体工艺中利用扩散法渗入微量的杂质，以达到控制半导体性能的目的．
液体分子的热运动情况跟固体相似，其主要形式也是振动，但除振动外，还会发生移动，这使得液体有一定体积而无一定的形状，具有流动性，同时，其扩散速度也大．
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