物体的内能（2课时）

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课题 3.5.1物体的内能（第1课时） 课型 新课 课时 第1课时
教学目标 1、知识与技能：了解内能的概念，知道做功是改变物体内能的一种方法，知道做功过程中能量转化和转移的实质。2、过程与方法：用较为直观的实验来反映或解释深层次的规律，培养观察和记录能力。3、情感、态度、价值观：认识到做功可以改变物体的内能，并据此来解释一些现象。
重点 内能的概念，做功改变物体内能的实质。
难点 内能和机械能的相互转化。
教学方法 “演示法”和“实验法”相结合的启发式教学方法
教学准备 冷水、热水、乙醚等
板书设计 内能1、概念：物体内部大量粒子做热运动（微观运动）所具有的能叫内能。2、热运动：物体内部大量粒子的无规则运动。3、关系：物体温度越高，分子热运动越剧烈，内能也越大。二、做功可以改变内能对物体做功→内能增大（机械能→内能） 实质：其他形式的能（机械能）与内能的转化物体对外做功→内能减小（内能→机械能）
考点分析 考点分析：①了解内能的概念（考试要求a）②理解改变内能的两种方法（考试要求a）③知道热量和燃料热值的概念（计算不作要求）（考试要求a）
教 学 过 程
『复习旧知』：实验向两只分别盛有冷水和热水的烧杯中各滴加2滴红墨水，观察并记录实验现象。『讨论』：通过上述实验，你能获得那些信息。解析：①物质是由大量微粒构成的。②构成物质的粒子永不停息地作无规则运动。③物质温度越高，粒子的无规则运动越剧烈。◇ 『探究发现』：一、热运动和内能1热运动：物体内部大量分子的无规则运动。温度越高，分子的无规则运动速度越大。讲授：物质是由分子、原子、或离子等粒子构成。构成物质的粒子永不停息地做着无规则的运动。由扩散现象可知，粒子无规则运动的快慢与温度有关，温度越高粒子的无规则运动越剧烈。因为物体内部大量粒子的无规则运动与温度直接相关，我们把这种运动叫做热运动。2.内能：物体内部大量微粒做热运动所具有的能。温度越高，内能越大，因此内能也俗称热能。3两者关系：物体温度越高，分子热运动越剧烈，内能也越大。【板书】内能1、概念：物体内部大量粒子做热运动（微观运动）所具有的能叫内能。2、热运动：物体内部大量粒子的无规则运动。3、关系：物体温度越高，分子热运动越剧烈，内能也越大。理解物体的内能，应注意一下几点：①强调：热现象是大量微粒无规则运动的宏观表现，对单个微粒谈热运动、温度、内能是没有意义的。温度是物体内部大量微粒无规则运动剧烈程度的标志。根据温度的变化（宏观）反映热运动（微观）的剧烈程度和内能的变化。②一切物体在任何情况下都具有内能。内能是一切物体都具有的一种形式的能量。这是因为物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。不论物体有没有做其他运动，物体内微粒的无规则运动总是存在的，所以其他能量（机械能）可能为0，内能总是有的，不管是高温物体还是低温物体。又如50℃的水具有内能，降低到0℃的水仍具有内能。在—10℃时结成了冰仍然具有内能。只是对于同样的水，温度降低时其内能减少了而已。③内能大小与温度有关。同一物体，温度越高，内能越大。同一物体温度升高，内能增加；温度降低，内能减少。物体内能还跟分子数的多少有关。例如一小杯水和一大桶水，它们的温度相同，它们的内能是不同的。一大桶水的内能大。『链接』：内能与机械能是两种不同形式的能量。内能的多少与物体温度和体积以及物体质量和物态有关；而物体的机械能与物体的质量、速度、高度（或形变）有关。④内能具有不可测量性。即不能准确知道一个物体的内能的具体数值。⑤『讨论』：㈠根据图片3-49、3-50，试解释：无论是高温物体还是低温物体，都具有内能。答：根据分子运动观点，一切物体，无论其温度高低，其内部的分子都在永不停息地做无规则运动，只是物体温度高低不同，分子无规则运动的剧烈程度不同而已。所以，无论是高温物体还是低温物体，都具有内能。㈡物体的温度升高或降低时，内能会有什么变化？答：物体的温度越高，分子的热运动越剧烈，物体由于分子热运动而具有的能就越大。所以物体温度升高时内能增大，温度降低时内能减小。由于内能的大小不仅仅与温度的高低有关，所以不同的物体不能仅根据温度的高低判断内能的大小。㈢内能与机械能有什么不同？举例：分析在水平光滑桌上滑动的木块具有什么能。A、首先木块有势能，也称为机械能。机械能与整个物体的机械运动情况有关。B、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。『归纳』：内能是与微观运动有关的能量，它的改变与温度的变化有关；机械能是与宏观运动有关的能量，它的改变与运动的速度、高度等的变化有关。【练习】1、分析物体间能量的转化：电风扇通电转动， 能→ 能；自行车刹车时， 能→ 能；用煤气灶加热水， 能→ 能；装得满满的一壶水烧开时，茶壶盖不断跳动， 能→ 能；2、判断：A、冰水混合物的温度是0℃，所以没有内能。 （×）B、任何物体都具有内能和机械能。 （×）C、甲物体比乙物体的温度高，则甲比乙的内能大。 （×）D、物体不一定都有内能。 （×）E、某物体温度升高，它的内能一定增大。 （√）【过渡】通过观察温度的升高或降低可以了解物体内能的变化，内能怎么会改变？有什么方法可以改变内能？二改变内能的方法做功可以改变物体的内能【分析】以下两例：冬天搓手取暖；古人钻木取火；有什么共同点？能量转化：都是机械能→内能；温度变化：都是升温；是否做功：都是克服摩擦做功。【小结】通过做功的方式可以改变物体的内能。【实验1】如图3-52。观察现象，分析原因。 现象：橡皮塞向上跳起，瓶口出现雾状物。提问1：来回拉绳子的过程中，有没有做功？（克服摩擦做功）提问2：能量如何转变？（管壁发烫，机械能→内能，金属管、乙醚的内能增大）提问3：乙醚有什么变化？（内能增大，温度升高，乙醚汽化）提问4：增大乙醚内能的方法？——对物体（乙醚）做功，物体（乙醚）内能增大。提问5：橡皮塞为什么会跳起？（乙醚蒸气膨胀，将塞子推出）提问6：这个过程中有没有做功？谁对谁做功？（乙醚对塞子做功）提问7：能量如何转变？（内能→机械能，乙醚蒸气内能减小，塞子获得机械能）提问8：使乙醚内能减小的方法？——物体（乙醚）对外做功，物体（乙醚）内能减小。现象解释：绳子通过摩擦对金属管做功，使它的内能增加，温度升高。金属管内的乙醚吸热后迅速汽化，乙醚蒸气将橡皮塞顶出。【实验2】如图3-53。观察现象，分析原因。现象：棉花燃烧。提问1：为什么选择用乙醚浸过棉花？（乙醚的着火点低，属于易燃物）提问2：压下活塞过程中，有没有做功？谁对谁做功？（活塞压缩筒内气体做功）提问3：能量如何转变？（机械能→内能，筒内空气的内能增大，温度升高，达到乙醚的着火点）提问4：增大空气内能的方法？——对物体（空气）做功，物体（空气）内能增大。现象解释：活塞压缩气体时，对气体做功，使气体内能增加，温度升高，达到棉花的着火点，棉花便燃烧。☆『小结』：摩擦和压缩气体都可以对物体做功，从而使物体的内能增大。【实验3】如图3-54。观察现象，分析原因。现象：塞子向上跳起，瓶内出现白色的雾。（当塞子跳出时，瓶内将出现雾气）原因：滴入酒精产生了蒸气，向瓶内打气，压强达到一定程度，气体推动瓶塞对活塞做功，内能→机械能，塞子获得了机械能，向上跳起，同时气体的内能减少，温度降低，瓶内的一部分酒精蒸气和水蒸气因温度降低而液化（凝结）成小液滴。【归纳】用什么方法可以增大或减少物体的内能？这种方法的实质是什么？【板书】 二、做功可以改变内能对物体做功→内能增大（机械能→内能） 实质：其他形式的能（机械能）与内能的转化物体对外做功→内能减小（内能→机械能） 【思考】山顶的积雪要比山脚的积雪化得慢，为什么气温随高度的增大而降低？分析：在地面上方越高处，空气的密度越小，热空气上升，冷空气下降。当下层的气团因吸收太阳辐射温度升高而上升时，气团膨胀，推挤周围的空气对外做功，内能减小，温度降低。相反，当上层的气团因放出热量温度降低而下沉时，气团收缩，外界空气挤压气团，对气团做功，使气团的内能增大，温度升高。【追问】对物体做了多少功，表明什么？（有多少其他形式的能转化为内能）；物体对外做多少功，表明什么？（有多少内能转化为其他形式的能）。从中可看出，功与内能的关系？（功可以量度内能改变的多少）【过渡】不通过做功，有其他方法可以改变物体的内能？课题3.5.2物体的内能（第2课时）课型新课课时第2课时教学目标1、知识与技能：理解热传递是改变物体内能的另一种方法，并能解释一些实际问题；了解热量和热值的概念；初步学会热量的计算。2、过程与方法：通过实验及分析日常生活实例，总结得出结论。3、情感、态度、价值观：认识到做功可以改变物体的内能，并据此来解释一些现象。重点热传递可以改变物体内能。难点燃料的热值概念及热量的计算。教学方法“演示法”和“实验法”相结合的启发式教学方法教学准备金属杆、酒精灯等板书设计三、热传递可以改变内能1、热传递⑴方向：内能从高温物体传递到低温物体，或者从同一物体的高温部分传递到低温部分 ⑵条件：温度差⑶结果：温度相等2、热量（Q）：在热传递中，传递的能量多少3、低温物体从外界吸收热量→内能增大 实质：内能的转移高温物体向外界放出热量→内能减少4、做功和热传递：实质不同，改变内能是等效的。四、燃料的热值1千克某种燃料完全燃烧时放出的热量，叫做这种燃料的热值。（焦/千克）考点分析考点分析：①了解内能的概念（考试要求a）②理解改变内能的两种方法（考试要求a）③知道热量和燃料热值的概念（计算不作要求）（考试要求a）教 学 过 程『引言』不通过做功，有其他方法可以改变物体的内能？三、热传递可以改变内能『 』『分析』以下两例：手捂热水袋取暖；放在热汤里中的汤勺，勺柄逐渐变烫；手、热水袋、热汤、汤勺的内能有改变吗？能量有转化吗？内能为什么改变了？内能：都有改变；内能：没有转化为其他形式的能，只是发生了转移。『 读图』3-56。发高烧的病人常用湿毛巾冷敷，冷敷时，热从人体传给毛巾。传热的结果，分析：人体的温度降低，内能减少，毛巾的温度升高，内能增多。我们把这个过程叫热传递。『思考 』热传递的过程有发生能量的转化吗？热传递实质是什么？发生热传递的条件是什么？热传递的方向如何？热传递的结果是什么？『实验 』可以增加金属杆传热实验，观察用蜡粘住的火柴掉下的顺序体会热传递的实质、条件和方向。归纳：热传递的过程没有发生能量的转化，而是能量（内能）的转移（实质）。只要接触的物体间或物体不同部分存在温度差（条件），内能就会从高温物体传递到低温物体，或者从同一物体的高温部分传递到低温部分（方向）。直到两者的温度一致（结果），热传递才结束。引导学生概括这些热传递现象的共性：热传递过程中①存在着高温物体和低温物体（或同一物体存在着高温部分和低温部分）；②由于热传递，高温物体温度降低，低温物体温度升高。温度的变化反映了物体内能的改变，所以上述热传递现象的实质是：热能从高温的物体传到了低温的物体。『设问 』在热传递中，传递的能量多少叫什么？用什么表示？单位是什么？讲述：在热传递中，传递的能量多少叫做热量，用Q表示。低温物体从外界吸收多少热量，内能就增加多少，温度升高；高温物体向外界放出多少热量，内能就减少多少，温度降低。因此除了功，还可以用热量量度内能改变的多少。由于这种关系，它们的单位也一致：焦耳。『引申 』热量是与热传递相连的概念，离开了热传递谈热量就没有意义了。所以热量只能表达“吸收多少”、“放出多少”、“传递多少”，不能说“有多少”或“含有多少”。『讨论』图3-57，有一瓶子，里面装着一些铁屑，用什么方法可以增加铁屑的内能？如果你没有看到内能改变的过程，单凭铁屑的温度升高，你能说出究竟采用什么方法？方法：改变物体内能有两种方法：做功和热传递。两种方法对改变物体的内能是等效的。因此，单凭铁屑温度的升高，我们无法辨别究竟采用了什么方法。可能是放在火上烤；可能是克服摩擦对瓶子和铁屑做功；……『结论』做功和热传递的实质不同，但是改变内能是等效的。我们知道两种改变物体内能的方法：做功和热传递。而且改变内能的方法也只有这两种，这两种方法又是等效的。当物体内能改变时，如果我们没看见热内能改变的过程，我们是无法根据结果来判断热内能改变的原因的。通过师生共同议论，总结热传递现象。①热传递现象：热传递过程中，高温物体温度降低，低温物体温度升高，直到温度相同时，热传递停止。②热传递的条件：物体间存在温度差异，或物体不同部分间存在温度差。③热传递的实质：热能从高温物体传到低温物体。是改变物体热能的方法之一。④热传递的方向：热能总是从高温物体传向低温物体。不存在热能由低温物体传向高温物体的现象。『练习 』判断：A、物体不对外界做功，外界也不对物体做功，物体的内能一定不变。 （×）B、一个物体不吸热也不放热，它的温度一定不变。 （×）C、物体温度升高，一定是从外界吸收了热量。 （×）D、只有一个物体不能发生热传递。 （×）E、热量从热量多的物体向热量少的物体传递。 （×）『板书 』三、热传递可以改变内能1、热传递⑴方向：内能从高温物体传递到低温物体，或者从同一物体的高温部分传递到低温部分 ⑵条件：温度差⑶结果：温度相等2、热量（Q）：在热传递中，传递的能量多少3、低温物体从外界吸收热量→内能增大 实质：内能的转移高温物体向外界放出热量→内能减少4、做功和热传递：实质不同，改变内能是等效的。5热量的计算。⑴物体在热传递过程中吸收或放出热量的多少跟物体的质量成正比，跟温度的改变成正比，跟物质的比热容有关。其计算公式（式中t为末温，t0为初温）Q吸=cm（t-t0）；Q放=cm（t0- t）△tm⑵如果物体温度的变化用△t表示，那么上述两式可合为Q吸=cm△t⑶用上述公式计算物体的吸、放热量。条件是物体的状态没有发生改变。*比热容①概念：单位质量的某种物质温度升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的热量叫做这种物质的比热容。用符号c表示。由Q吸=cm（t-t0）得c=Q吸/ m（t-t0）②比热容的单位是J/（kg·℃），读作焦每千克摄氏度。水的比热容是4.2×103焦/千克·℃，表示质量为1千克的水温度升高（或降低）1℃时所吸收（或放出）的热量为4.2×103焦。③比热容是物质本身的一种特性。与物质的质量、温度变化、及吸收的热量均无关。也就是说，只要是相同的物质，不论其形状、质量、温度高低、防止地点如何，它的比热容是一定的。△『练习』：给质量为3千克、温度为35℃的铝块加热，当铝块的温度升高80℃时，铝块吸收的热量为多少？（答案：2.112×105焦）△『练习』：小明家的太阳能热水器，水箱容积为200升。小明进行了一次观察活动：某天早上，他用温度计测得自来水的温度为20℃，然后给水箱装满水，中午时“温度传感器”显示水箱中的水温为45℃.求：①水箱中水吸收的热量。C水=4.2×103焦/千克·℃②如果水吸收的这些热量由燃烧煤气来提供，而煤气灶的效率为40%。求至少需要燃烧多少煤气。（煤气的热值q=4.2×107焦/千克）（答案：水的质量为200千克；水吸收的热量为2.1×107焦；煤气质量为1.25千克）四、燃料的热值『过渡』燃料燃烧会放出大量的热量，燃烧是什么变化？在燃烧过程中，能量如何转化？分析：燃料在燃烧时发生剧烈的氧化反应。完全变成了另一种物质，所以燃料的燃烧是一种化学变化。在燃料燃烧过程中，燃料的化学能转化为内能。也就是我们常说的释放热量。燃烧是贮存在燃料中化学能转化为内能的过程。提问：你能说出燃料的种类和常用燃料吗？要求学生答出：固体燃料：如木柴、煤等。液体燃料：如汽油、柴油。气体燃料：如煤气、天然气、氢气。『猜测 』放热的多少与什么有关？与燃料种类、燃料多少、能量损失……『验证1 』放热的多少与燃料种类的关系。假设：取相同质量（1千克），能量没有损失（完全燃烧），比较放热的多少。引入热值概念：我们把1千克某种燃料完全燃烧时放出的热量，叫做这种燃料的热值。定义式：q =Q放/ m→Q=qm（燃烧放热的多少与燃料的质量、热值、燃烧条件等有关）；m=Q/q；单位：焦/千克读表：了解常用燃料的热值。 提问：热值是燃料的特性，不同的燃料的热值一般不同。烟煤的燃烧值是多少？解释其意义。要求学生答出：烟煤的燃烧值是2.9×107焦/千克。它表示1千克烟煤完全燃烧放出的热量约是2.9×107焦。正确理解燃料的热值，要抓住其中的三个关键词：1千克；某种燃料；完全燃烧。①“1千克”指出热值是针对一定质量的燃料而言的。这一定质量是1千克。如果燃烧的不是1千克的燃料。那么完全燃烧时放出的热量值与热值的数量便不同。//“某种燃料”是说明热值与燃料的种类有关。确定的燃料才有确定的热值，不同的燃料有不同的热值。由此可见，热值反映了燃料的燃烧特性。热值大，反映1千克的这种燃料完全燃烧时放出的热量多，或者说，化学能转化成的内能多。“完全燃烧”的含义是烧完、烧尽。1千克的某种燃料，只有在完全燃烧时放出的热量才是这种燃料的热值。如果没有完全燃烧放出的热量就比热值小。燃料的热值是以完全燃烧来定义的。“完全”二字不省略，也不可用“充分燃烧”来代替，否则在质量相同条件下，燃料燃烧放出热量的多少就无法比较。一般情况下的燃烧都不是完全燃烧，所以，燃烧实际释放的热量总是小于用热值计算出来的热量。②『强调』：热值是燃料本身的一种特性，它只与燃料的种类有关。燃料的热值与燃料的形态、质量的多少、体积以及燃烧条件、燃烧情况（是否完全燃烧）、放热多少、环境状况等均无关。燃料完全燃烧放出热量的计算：已知烟煤的热值是2.9×107焦/千克，求3千克烟煤完全燃烧放出的热量是多少焦。解：烟煤燃烧值：2.9×107焦/千克1千克烟煤完全燃烧放出的热量的2.9×107焦/千克。2千克烟煤完全燃烧放出的热量是2.9×107焦×2=5.8×107焦。3千克烟煤完全燃烧放出的热量是：2.9×107焦×3=8.7×107焦。总结；燃料完全燃烧放出热量的计算公式。（板书）燃料完全燃烧放出的热量=燃料的燃烧值×燃料的质量。燃料热值的单位是焦/千克。质量的单位是千克，热量的单位是焦。思考：为什么火箭选用液态氢做燃料？分析：在常见的燃料中，氢是最好的燃料。理由有三：汽油的热值是4.6×107焦/千克，而氢的热值是1.4×108焦/千克.完全燃烧相同质量的汽油和氢，氢能释放出更多的热量；燃烧产物无污染；原料取之方便，可循环使用。『验证2 』放热的多少与是否完全燃烧有关。 假设：取相同质量、同种燃料，比较放热的多少。强调：完全燃烧。『验证3 』……『拓展』：1气体燃料热值的单位是焦/立方米。其计算放出热量的公式为Q放=qV。其中Q放表示气体燃料完全燃烧放出的热量。V表示气体燃料的体积。Q表示该燃料的热值。例如：某地的天然气的热值为7.5×107焦/立方米。它的意义是每立方米天然气完全燃烧放出7.5×107焦的热量。完全燃烧2立方米这种天然气，可放出的热量等于1.5×108焦.。△『延伸』：从能量转化的观点看，燃料燃烧放出热量的过程就是贮存在燃料中的化学能转化为内能的过程。『板书 』四、燃料的热值1千克某种燃料完全燃烧时放出的热量，叫做这种燃料的热值。（焦/千克）（五）布置作业必做作业：（1）课后练习与活动 （2）作业本选做作业：课外题◇『教学反思』：1气体燃料热值的单位是焦/立方米。其计算放出热量的公式为Q放=qV。其中Q放表示气体燃料完全燃烧放出的热量。V表示气体燃料的体积。Q表示该燃料的热值。.燃料燃烧的过程是化学能转化为内能
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