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课题 第一章 分子动理论与内能
1.1 分子动理论
教学目标:
1.知识与技能
(1)知道物体是由大量分子组成的;
(2)知道分子在永不停息地做无规则运动。
(3)知道分子之间存在着相互作用的引力与斥力。
2.过程与方法
(1)回顾人类对物质结构的认识历程,了解物质是由大量分子组成的。
(2)经历对扩散现象的探究、讨论,并借助生活经验,知道分子在永不停息地做无规则运动。
(3)通过演示和观察分子模型及对物质三态分子模型的类比,了解分子之间既存在引力又存在斥力。
(4)用分子动理论的观点解释某些生活、生产及大自然中的现象。
3.情感态度与价值观
(1)通过演示实验、视频资源及类比手段,激发探究物质组成奥秘的兴趣。
(2)初步领悟通过直接感知的宏观现象可以认识无法直接感知的微观事实,知道这是一种重要的研究方法。
(3)体验物理知识的应用性,了解物理学认识世界、改变世界的功能。
教学重点:
经历观察实验的过程,应用分子动理论解释某些生活、生产以及自然现象中的实例。
教学难点:从某些宏观热现象中推断出微观本质。
教学用具:多媒体演示:超高压钢瓶渗油现象。扩散现象(烧杯,水,红墨水,滴管)。
教学互动设计:
一、创设情景,导入新课
多媒体演示:扩散现象、超高压钢瓶渗油现象。
启示:牢固的钢瓶为什么会渗油?它说明了什么?(分子间有空隙,油分子从空隙中被挤出。)
二、新课讲授,师生互动
(一)物质是由大量的分子组成的:
分子的直径极小,通常用10-10 m来量度。
10-10 m又叫埃。1埃 = 10-10 m。
分子极小的程度:1cm3水中有3.35×1022个分子,如果我们每分钟数80个分子,要用100亿年才数的完。
(二)分子在永不停息地作无规则的运动:
扩散现象:两种不同的物质相互接触时彼此进入对方的现象。
扩散现象的理解:不仅是分子无规则运动的有效的例证,而且是分子无规则运动一种宏观的表现。“相互接触”;“不同状态”;“方向确定”;“不同物质”。
扩散现象说明:一切物体的分子都在不停地做无规则的运动;分子间有间隙。
扩散现象的宏观趋势是有“方向”的;但一个分子的运动方向是无规则的。
理解扩散现象:
1.不同的物质一定要相互接触;
2.并不局限于处于同一状态的不同物质之间;(香水在空气中扩散、糖放入水中);
3.表明分子在不停的运动着,就大量的分子而言,可能朝某一方向进行,但对于某个分子而言,它的运动是作无规则的运动,(从浓度高的向浓度低的方向扩散)。
4.只发生在不同物质之间。
(三)分子间存在着相互作用力:
吸引力:二个小水滴溶到一起;物体有固定的形状;打铁时使压力促使接近到一定的程度,分子间发生吸引作用(合拢、分开他们需要有力的作用)。
排斥力:气体的压缩(外力的作用使分子间的距离减少);液体和固体很难压缩,但也能压缩(其分子间的距离比气体分子的距离更小,继续减小分子间的距离,需要强大的外力的作用,分子间显示出巨大的排斥力)。
分子间的引力和斥力是同时成在的,并不是有引力时没有斥力,有斥力时没有引力。只是有时引力起主要作用,有时斥力起主要作用。这与分子间的距离有关。
当引力和斥力相等时,分子间的距离称为平衡距离。
分子间的引力和斥力都随距离的增大而减少。(>10倍平衡距离时分子间作用力可忽略。)
当大于平衡距离时斥力减少的更快,所以分子间作用力表现为引力。
引力=斥力,分子间距离r=平衡距离r0≈分子直径。
r=r0时,平衡。
r>r0时,引力大于斥力,表现为引力。
r<r0时,引力小于斥力,表现为斥力。
r>10倍分子直径时,可认为没有作用力。
三、总结反思 超越自我
分子动理论的内容:
三个论点:
物质是由大量的分子组成的; 分子在永不停息地作无规则的运动;分子间存在相互作用的引力和斥力。
四、板书设计 整合提升
五、大海扬帆,尝试远航
1.物质是由大量的_____构成的,它的直径的数量级只有_____米。
2.一切物体的分子都在_____做无规则的运动,无论固体、液体还是气体之间都会发生_____现象。
3.分子间相互作用,同时存在着____力和_____力。
4.分子间存在着相互的作用力,当分子间的距离小于10-10米时,分子间的作用力起主要作用的是( )
A、引力 B、斥力 C、引力和斥力相互平衡 D、无法确定
(二)能力提高
5. (2011年长沙市)交警在查“酒驾”时,先请司机打开车窗,若闻到酒精气味,则要求司机必须接受酒精含量的测试。交警能闻到酒精气味是因为酒精( )
A.分子间有间隙 B.分子很小
C.分子在不断运动 D.分子可分
6.(2011年株洲市)如图所示,将两个铅柱的底面削平、削干净,然后紧紧地压在一起,两铅块就会结合起来,甚至下面吊一个钩码部不能把它们拉开,这个实验现象说明了( )
A.一切物质的分子部在不停地做无规则的运动
B.分子之间存在引力
C.分子之间存在斥力
D.分子间存在间隙
7.(2011年上海市)在原子中,带负电的粒子是( )
A.电子 B.质子 C.中子 D.核子
8.(2011年广州市)把干净的玻璃板吊在弹簧测力计的下面,记下测力计的读数。如图2让玻璃板的下表面接触水面,然后稍稍用力向上拉,发现弹簧测力计读数变大,其原因是玻璃板与水的接触面之间存在
A.摩擦力 B.分子引力
C.分子斥力 D.大气压力
9.(2011年益阳市)今年5月1日起不准在公共场所吸烟,公共场所一般张贴了如图所示的标志,这主要是考虑到在空气不流通的房间里,只要有一个人吸烟,整个房间里就会充满烟味,这是因为( )
A.物质由分子组成 B.分子之间存在引力
C.分子之间存在斥力 D.分子都在不停地作无规则运动
参考答案:1、分子,10-10。2、永不停息,扩散。3、引,斥。4、B 。5、C 。6、B 。7、A。8、B 。9、D。
六、作业:P5T1、T2。
参考答案:1、B。
2、外力克服橡皮分子间的斥力(表现为斥力,实为合力),使分子间变小,橡皮被压缩;外力克服分子间引力(表现为引力,实为合力),使分子间距变大,橡皮被拉长;一旦撤出外力,橡皮将在分子力(斥力或引力)的作用下恢复原状,表现为很有弹性。
教学反思:
在教学中用列表对比的形式讲解效果好。
用动理论解释固、液、气的宏观特征:
状态 分子间距离 分子间作用力 分子运动 宏观特征
固体 很小 很大 振动 有一定体积,有一定形状。
液体 小 大 平行移动 有一定体积,无一定形状。
气体 很大 很小(忽略不计) 匀速直线运动 无一定体积,无一定形状。
课题:1.2 内能和热量(1)
教学目标:
知识与技能
(1)知道分子运动的快慢与温度的关系;
(2)了解内能的概念,能简单描述温度和内能的关系;
(3)知道人类改变和利用内能的两种方式;
(4)了解热量的概念;从能量转化的角度认识燃料的热值。
过程与方法
(1)通过对比演示实验或自主实验探究,知道物体温度越高,分子运动越剧烈。
(2)类比已知认识到宏观能量(机械能和势能),认识物体内的微观能量——内能——分子动能和分子势能之和。
(3)通过实例分析内能是一种重要的能量形式。
(4)用能量的观点认识燃料这一人类目前利用得最广泛、最重要的能源。从能的转化角度认识燃料的燃烧过程。
(5)通过实例认识做功过程、热传递过程都是改变物体内能的过程。
情感、态度与价值观
(1)认识内能及内能的改变与人类的生活、生产息息相关,具有普遍性,提高利用内能服务人类社会的意识。
(2)认识使用燃料的价值,知道合理使用不同燃料对节约能源、保护环境的重要性。
教学重点
认识到一切物体都具有内能;认识到内能改变的两种方式是做功和热传递。
教学难点
温度、内能、热量三个基本热学概念的联系与区别。
教学用具:扩散现象(烧杯,热水,水,红墨水,滴管)。
教学过程
一、创设情景,导入新课
“今天的天气晴间多云,最高温度37℃.”哇,真热!太阳,向大地辐射着能量……
你知道这里的“热”和“能量”的含义吗?
二、新课讲授,师生互动
(一)温度与热运动
宏观现象中包含着许多微观的信息。对扩散的探究,可以帮你了解分子世界中的一些奥秘。
实验探究:温度对扩散的影响。
把两滴红墨水分别同时滴入盛有冷水和热水的两个玻璃杯中,比较两杯水中墨水扩散的快慢,你能得出什么结论?
温度表示物体的冷热程度。物体的温度越高,扩散越快,说明构成物体的大量分子做无规则运动越剧烈。温度反映构成物体的大量分子做无规则运动的剧烈程度。
热运动:物体内部大量分子的无规则运动叫做热运动。
温度越高,分子运动速度越快。
阅读课文P6图1-2-3 温度与热运动
图1-2-4 人体各部分的温度差异。
(二)物体的内能
采用联想对比的方法,对比机械能,引入内能概念。
物体具有宏观能量——机械能(物体的动能和势能)。
物体的微观能量——内能(大量分子的动能和势能之和)
物体运动具有动能—→分子热运动也具有动能;
伸长或压缩弹簧具有势能—→分子间相互吸引或排斥也具有势能;
物体动能、势能的总和统称为机械能—→物体内大量分子的动能、势能的总和统称为内能。
物体内所有分子的动能和分子间相互作用的势能的总和,叫做物体的内能。
交流与讨论:
南极的冰山具有内能吗?
机械能=动能+势能
内能=分子动能+势能
一切物体都有内能。内能是能量的一种基本形式。
一个物体的动能或势能跟物体的质量、速度或高度有关,物体的内能的大小跟什么因素有关呢
内能除了与温度有关之外,还跟物体所含分子的个数、种类、结构、状态等因素有关。
一般来说,物体不同,其内能也不同;同一物体处于不同温度、不同体积时,其内能也不同。
对于同一物体,如何改变它的内能的大小?怎样才能知道它的内能发生了改变?既为从能量的观点解释有关物态变化的热现象敞开思路,也为进一步归纳改变物体内能的两种基本方式做好铺垫。
(三)改变内能的方式
内能,是能量的一种形式。它可以从火堆传过来,也可以由你双手摩擦产生,还可以来自通电的电热器……
实验探究:让笔杆热起来
那一只铅笔,你怎样做能让笔杆热起来。试一试,你有几种方法?
归纳小结:改变物体内能的两种方式:热传递和做功。
热传递:内能从一个物体向另一个物体直接传递。——内能转移。
传递条件:温度差。
特点:从高温物体向低温物体传递,持续到温度相同为止。
在热传递过程中,转移内能的多少叫做热量。
高温物体——放出热量——内能减少
低温物体——吸收热量——内能增加
做功:其他形式的能量与内能的转化。
阅读课文P8图1-2-7怎样改变和利用物体的内能
(a)摩擦生热——做功(b)炼钢炉加热——热传递
(c)电热水器——做功(d)地热取暖——热传递
(e)钻木取火——做功
三、板书设计 整合提升
四、大海扬帆,尝试远航
1、(2011年永州市)从分子热运动分析:“墙内开花墙外香”属于_______________现象;“冷水泡茶慢慢浓”说明分子运动快慢与_______________有关。
2、(2011年牡丹江).端午浓情,粽叶飘香。煮粽子时,小琼闻到了粽子的香味,这是________现象。吃粽子时,粽叶上总是粘有米粒,米粒和粽叶不容易分开,这表明________。
3、(2011年昆明市)冬天,置于太阳光下的棉被晒得暖乎乎的,这是通过________方式改变了棉被的内能;反复弯折铁丝,铁丝变得烫手,这是通过________方式改变了铁丝的内能。
4、(2011年玉溪市)下列说法正确的是 ( )
A.水的沸点是100摄氏度 B.物体的温度高,内能一定大
C.蒸发在只液体的表而发生 D.分子的内能包含分子的动能和势能
5、(2011年清远市)下列说法正确的是 ( )
A.扩散现象只发生在气体之间
B.物体温度越高,分子的无规则运动越剧烈
C.只有做功才能改变物体的内能
D.静止的物体没有内能
6.(2011年郴州市)下列生活场景中,通过做功来改变物体内能的是( )
A.搓动双手感到暖和 B.用嘴向手“哈气”感到暖和
C.冬天晒太阳身体感到暖和 D.围坐火炉烤火感到暖和
参考答案:1、扩散,温度高低。2、扩散,分子间有引力。3、热传递,做功。4、D。5、B。6、A。
五、作业:P10T1、T2
“自我评价”答案:T1:ABCD 。T2:温度降低,内能减少,放出热量。属于内能的转移。
教学反思:
(1)温度表示物体冷热程度,它是物体内大量分子无规则运动的剧烈程度的宏观量度。从分子动理论观点看,温度是物体分子平均动能大小的量度,如原子分子的平均动能
ε=1/2mV2=3/2kT。
(2)内能指物体内部所包含的总能量。分子的动能跟温度有关,分子间作用跟分子间的距离有关,所以物体的内能跟温度、体积都有关系。当然,物体的内能还与物体的种类、状态有关。一切物体在任何温度下都有温度。
(3)热量指热传递过程中内能的改变量。内涵:热传递过程中内能转移的量度。
课题:1.2 内能和热量(2)
教学目标:
知识与技能
(1)知道分子运动的快慢与温度的关系;
(2)了解内能的概念,能简单描述温度和内能的关系;
(3)知道人类改变和利用内能的两种方式;
(4)了解热量的概念;从能量转化的角度认识燃料的热值。
过程与方法
(1)通过对比演示实验或自主实验探究,知道物体温度越高,分子运动越剧烈。
(2)类比已知认识到宏观能量(机械能和势能),认识物体内的微观能量——内能——分子动能和分子势能之和。
(3)通过实例分析内能是一种重要的能量形式。
(4)用能量的观点认识燃料这一人类目前利用得最广泛、最重要的能源。从能的转化角度认识燃料的燃烧过程。
(5)通过实例认识做功过程、热传递过程都是改变物体内能的过程。
情感、态度与价值观
(1)认识内能及内能的改变与人类的生活、生产息息相关,具有普遍性,提高利用内能服务人类社会的意识。
(2)认识使用燃料的价值,知道合理使用不同燃料对节约能源、保护环境的重要性。
教学重点
认识到一切物体都具有内能;认识到内能改变的两种方式是做功和热传递。
教学难点
温度、内能、热量三个基本热学概念的联系与区别。
教学用具:视频:汽车尾气黑烟、锅炉烟囱的黑烟。
教学过程
一、创设情景,导入新课
家里煮饭可以用干木材或天然气,质量相等的木材和天然气哪个更很好?
二、新课讲授,师生互动
(一)燃烧,放出热量
1、燃烧是最常见的化学能转化为内能的能量转化过程。
交流与讨论:
(1) 燃烧放出热量;
(2) 燃烧是化学变化,是化学能转化为内能;
(3) 质量相同的不同燃料,燃烧后放出的热量一般不同;
(4) 同一燃料,质量不同,燃烧放出的热量不同。
提出问题:燃料燃烧放出的热量多少,跟哪些因素有关?
(1)热值是燃料的固有特性。(石块、钢铁无热值)
(2)只要是燃料就有热值,与它是否燃烧无关。
(3)热值是燃料完全燃烧时放出的热量,不完全燃烧不仅造成资源浪费,而且污染环境。
2、热值:1kg燃料完全燃烧放出的热量。用q 表示。
单位: J/kg。
公式:Q=mq(热量Q的单位:J;质量m的单位:kg ;热值q的单位:J/kg。)
阅读:P9 几种常见燃料的热值。
说出柴油、汽油、氢气、天然气的热值及其意义?
柴油的热值是4.3×107J/kg,表示1kg的柴油完全燃烧放出的热量是4.3×107J。氢的热值最大。
(二)例题1:航天器火箭发动机通常用氢作燃料,你能说出其中的道理吗?
答:氢的热值很大约14.3×107J/m3,相同质量或体积下完全燃烧放出更多热量。
例题2:燃烧1m3的天然气大约放出热量8.0×107J(q=8.0×107J/m3),岳阳华润天然气公司收费标准为2.6元/m3。李明家一个月内燃烧天然气20m3。李明家共消耗了多少热量?应交纳天然气费多少元?
解:(1)消耗热量Q=Vq=8.0×107J/m3×20m3=1.6×109J。
(2)应交费用:2.6元/ m3×20m3=52元。
三、板书设计 整合提升
四、大海扬帆,尝试远航
1、(2011年福州市)福州首辆油电混合动力公交车于今年3月28日正式上路,这种公交车比普通公交车节能30%以上,百公里仅消耗柴油26kg,这些柴油完全燃烧放出的热量是多少?(柴油的热值q=3.3×107J/kg)
2、(2011年哈尔滨)为发展“低碳”经济,很多地区采用风力发电.风能属于 能源(选填“可再生”或“不可再雄”);若风力发电机一天发电7.2×109J,这相当于完全燃烧 kg的煤放出的热量。(煤的热值为3×107J/kg) 。
参考答案:
1、 柴油放出热量Q放=mq=26kg×3.3×107J/kg=8.56×108J。
2、 可再生,240。
五、作业:P10T3
参考答案:Q放=mq=0.05kg×3.0×107J/kg=1.5×106J。
教学反思:
气体的热值有两种定义方式。一种与液体、固体燃烧定义方式相同,即单位质量某种燃料完全燃烧所放出的热量;另一种则采用单位体积某种气体燃料完全燃烧所释放的热量。单位体积燃料的热值,必须与气体的压强和温度有关,教科书中提供的气体燃料的热值是指在1atm、25℃时的热值。
课题:1.3 比热容(1)
教学目标:
知识与技能
(1)了解比热容的概念,知道比热容是物质的一种属性。
(2)会使用比热容表,尝试用比热容解释简单的自然、生产、生活现象。
过程与方法
(1)经历探究过程,比较不同物质的吸热本领,了解引入比热容概念的必要性。
(2)通过比较不同物质吸热能力探究实验的设计实施,进一步理解控制变量等物理研究方法。
(3)观察比热容表,发现、总结其特点。
情感、态度与价值观
(1)通过对日常生产、生活中有关比热容现象的了解,激发热爱生活的热情,提高发现问题、分析问题并解决的问题的意识。
(2)通过了解比热容与气候变化的关系以及它在生活和生产中的广泛应用,增强关注自然、关心社会、服务人类的责任感。
教学重点
比热容概念的引入过程,以及怎样利用比热容来解释自然现象。
教学难点
比热容概念的建立过程。
教学用具:
教师用:多媒体及课件。
学生用:铁架台、石棉网、酒精灯、火柴、水、煤油、沙子、自制易拉罐金属小盒、小烧杯、温度计、天平、滴定管、手表、大烧杯、大试管、传热铁板、搅棒等。
教学过程
一、创设情景,导入新课
利用多媒体播放一段湖南电视台当天天气预报的录相片段,播放前提醒学生特别注意观察省内各城市最高气温和最低气温,看看能不能从中发现什么规律?
提出问题:“为什么内陆的昼夜温差比沿海地区大呢?”让学生带着这个问题开始本节课的学习,并揭示课题。
二、新课讲授,师生互动
(一)物体的吸热能力
物体吸收或放出热量,使物体的温度变化的过程,实质上是内能的转移的过程。
对同种物质的物体,吸收热量的多少与哪些因素有关呢?
讨论与交流:水的吸热与哪些因素有关
1.从小到大,咱们同学当中有谁帮助妈妈烧过水?(可适当进行爱劳动、孝敬父母的教育)
2.烧水时,水吸收的热量的多少跟哪些因素有关?有怎样的关系?请用你的生活经验来支持你的观点。
教师引导学生互相交流、反驳,对回答不完善的地方可补充完善
分析归纳、得出结论(教师板书)
1.与水的质量有关,水的质量越大吸收热量越多。
2.与水温升高多少有关,水温升高越多吸收热量越多。
不同物质的物体,比如一杯水和一瓶沙子,在质量相等,温度变化也相同时,吸收的热量是不是一样多呢?
怎样来比较水和沙子的吸热能力呢?
我们可以用酒精灯加热来模拟太阳的照射。
取质量相等的水和沙子,用酒精灯加热相同的时间,看它们的温度变化,就能比较它们的吸热能力。
实验探究:比较不同物质的吸热能力
(1)提出问题:
是不是只要物体的质量相等、升高的温度相同,它们吸收的热量就相等呢?或者说物体吸收热量的多少是否还跟其他因素有关?
(2)猜想与假设:
学生猜想物体吸收热量的多少还可能与物质的种类有关?
(3)制定计划与设计实验:
①教师导引一:教师为同学们提供了水、煤油、沙子三种物质,同学们可任意选择。
在两个相同的金属盒(用易拉罐自制)内,分别加入质量相等的水和沙子,同时放在用酒精灯加热的铁板上,比较沙子和水的吸热情况。
想想看,要比较它们的温度,还需要准备哪些器材?
②教师导引二:怎样确定水和砂子吸收的热量是否相同?
学生经讨论认为:通过加热时间的长短来确定。
教师强调:必须保证热源相同且较稳定。
③让学生合作交流、设计方案。
教师加入学生的小组讨论之中,倾听学生的思路,适时点拨。
④学生利用实物投影展示设计方案,表述自己的设计思路。
方案一:用相同质量的两种物质,让它们升高相同的温度,比较加热时间。
(表一)
物质的种类
升高的温度(℃)
加热的时间(min)
方案二:用相同质量的两种物质,给它们加热相同时间,比较温度升高的多少。
(表二)
物质的种类
加热的时间(min)
升高的温度(℃)
在学生的交流过程中,教师适时提出学生设计或交流时忽略的问题,如:
你们怎样获得质量相同的水和沙子?
你们怎样使沙子内外温度达到一致?
他们组采用的热源是否稳定,怎样改进更好?
⑤学生根据交流情况,适当修正自己的方案。
(4)进行实验,收集数据
1.教学提醒实验时要注意的问题:
(1)为节省实验时间,每小组所采用的两种不同物质的质量要适当的少一些,用热水做热源的小组可用暖瓶里初温较高的热水;
(2)如果两种物质的初温不相等,可通过加热的方式调整一下。
2.选取自己方案中所需的实验器材
3.以小组为单位进行实验,教师巡回指导,针对学生实验中出现的困难及时给予帮助、存在的问题及时进行纠正。
(5)分析与论证
①各小组根据实验收集的数据分析归纳,得出结论。
②利用实物投影展示几个小组的数据,进行交流。
③根据实验数据学生不难得出物体吸收热量的多少与物质种类有关的结论。接着进一步分析出不同物质的吸热能力,由表一数据可比较容易分析出水吸热能力强,教师可针对表二里的数据进行引导:
问:若要使质量相同的水、沙子均升高相同的温度,该怎么办?
答:应对水加热更长的时间,让它继续吸热。
问:水和沙子谁的吸热能力强?
答:在同等条件下的水吸热多,故而水吸热能力强。
(二)比热容——描述物质吸热(或放热)能力
提出问题:如何体现不同物质吸热能力不同的性质呢?
引导学生分析:要在相同条件下比较,即必须让质量相同,温度升高也相同,而质量都取单位质量(1kg),温度都取升高1℃,比较起来最为方便。让学生类比密度的定义方法,
用比值定义法给比热容下定义。
1、 比热容:单位质量的物质温度升高(或降低)1℃吸收(或放出)的热量。
符号:c。
单位:J/(kg ℃)。读作:焦每千克摄氏度。
意义:水的比热容是4.2×103J/(kg ℃)。
表示:1kg水温度升高(或减低)1℃吸收(或放出0的热量是4.2×103J。
2、比热容是物质的一种重要特性。引导学生观察P13比热容表。
①不同种物质的比热容一般不同,同种物质的比热容不随质量、形状、温度而变化。
②水和冰属于同种物质,但比热容不同,说明同种物质在不同状态时,比热容不同。
③水的比热容较大。
强化训练:
(1)把一盆水倒掉三分之一,比热容有无变化?
(2)把这盆水由20℃加热到100℃,比热容有无变化?
(3)任选一种物质,让学生在表中查出它的比热容,并说明表中数据所表明的物理意义。
(4)让学生通过观察、对比、分析,看看能从中获取哪些信息?
3、水的比热容较大的应用。
质量相等的水和沙,吸收(或放出)相等的热量,水升高(或降低)的温度小。
【迁移应用】
引导学生讨论:
水的比热容大在生活中的广泛应用:
(1)在我们家中安装的“暖气”用什么作介质?
(2)用水做输运能量的介质有什么好处?
(3)生活中、各产业中,还有没有用水来加热和散热的情况?
(4)解释导入新课中提到的问题:
为什么内陆城市比沿海城市的昼夜温差大?
(5)讨论交流:海陆风和陆海风
水的比热容比较大,泥土沙石的比热容比较小。白天风从海洋吹向陆地,夜晚却由陆地吹向海上。
白天海水和海岸同时吸收热量,由于水的比热容较大,海水温度上升慢,海岸温度上升快,海岸上空气膨胀密度变小上升,气压下降,微风从海洋吹向陆地形成海陆风。而夜晚的陆地由于温度下降较快,空气密度变大,气压升高,所以风就从陆地吹向海上。
三、板书设计 整合提升
四、大海扬帆,尝试远航
1 、(2011年成都市)如图1.3-1(甲)所示,炒菜时,燃料燃烧,将化学能转化为 能。如图1.3-1(乙)所示,在海边沙滩,我们经常发现,沙子滚烫,而海水依旧凉爽,这主要是因为海水的
比沙子大。
2、(2011年牡丹江)夏天,小杰去海边游玩时发现:中午沙子较热,海水较凉,而傍晚沙子较凉,海水较热。对此现象小杰提出了猜想:可能是沙子吸热或放热后,温度变化的比水大。
(1)为验证猜想,小杰找来了铁架台、酒精灯、石棉网、烧杯、水、沙子、搅拌棒、细线、火柴、天平,除此之外,她还需要________。
(2)实验中,小杰选用了两个火焰相同的酒精灯:分别给水和沙子加热,这样做的目的是________。
(3)实验中:为了研究水和沙子吸收的热量与温度变化的关系,需要控制水和沙子的初温、水和沙子吸收的热量以及水和沙子的________相同。
(4)如果小杰实验时得出的结论与猜想一致,那么,当水和沙子升高相同的温度时,水吸收的热量和沙子吸收的热量应该有怎样的关系
(5)小杰通过以上实验发现的规律,在生活中有许多应用,试举出一例。
参考答案:
1、内,比热容。
2、(1)温度计。
(2)使水和沙子在相同时间吸收相同的热量(或使两个酒精灯在相同的时间内放出的热量相同)。
(3)质量。
(4)质量相同的水和沙子,升高相同的温度,水吸收的热量大于沙子吸收的热量(或Q水>Q沙)(只要答出水吸收的热量大于沙子吸收的热量即可)。
(5)热水袋内装有水(或汽车散热器内装有水、暖气片里循环流动的液体是水、沙漠地区早穿皮袄午穿纱、沿海地区比内陆地区温差小等,其它利用水的比热大的特性,如温差问题辨别方向、调节气温等说法正确也可。)
五、作业:P15“自我评价”T1、T2
“自我评价”参考答案
1、B.
2、沸水只能向汽车散热,起不到冷却作用;沸点高的甘油吸收汽车热量不能及时散失,只能使自己的温度提高,因而也起不到冷却的作用。
教学反思:
(一)本节课的教学设计设法让学生体会到“生活的物理,社会的物理”。设计此课时,从人们极为关心的天气预报入手,引入新课;紧接着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。
(二)纵观本节课的设计,不难发现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。
(三)在不违背新课程标准的前提下,在本节课教学过程中,我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。
课题:1.3 比热容(2)
教学目标:
知识与技能
(1)了解比热容的概念,知道比热容是物质的一种属性。
(2)会使用比热容表,尝试用比热容解释简单的自然、生产、生活现象。
过程与方法
(1)经历探究过程,比较不同物质的吸热本领,了解引入比热容概念的必要性。
(2)通过比较不同物质吸热能力探究实验的设计实施,进一步理解控制变量等物理研究方法。
(3)观察比热容表,发现、总结其特点。
情感、态度与价值观
(1)通过对日常生产、生活中有关比热容现象的了解,激发热爱生活的热情,提高发现问题、分析问题并解决的问题的意识。
(2)通过了解比热容与气候变化的关系以及它在生活和生产中的广泛应用,增强关注自然、关心社会、服务人类的责任感。
教学重点
利用热量的计算公式计算热量。
教学难点
热量计算公式的推导。
教学过程
一、创设情景,导入新课
比热容是描述物质吸热或放热能力的物理量。比热容是物质的一种重要特性,同种物质的比热容不随质量、形状、温度的变化而变化。我们知道了物质的比热容和物质的质量以及升高的温度,能否计算物质吸收的热量?
二、新课讲授,师生互动
水的比热容是4.2×103J/(kg ℃)。
表示:1kg水温度升高(或减低)1℃吸收(或放出)的热量是4.2×103J。
例题:把质量为2kg、温度为20℃的水加热到80℃,水吸收的热量是多少焦耳?
解:从比热容表查知水的比热容是:
4.2×103J/(kg ℃)
即:质量是1kg的水升高1℃时吸收的热量是4.2×103J。
2kg的水升高1℃时吸收的热量是
4.2×103J×2=8.4×103J
2kg的水升高(80℃-20℃)=60℃时吸收的热量是
8.4×103J×60=5.04×105J
吸收的热量
Q=4.2×103J/(kg ℃)×2kg×(80℃-20℃)=5.04×105J
吸收的热量=比热容×质量×升高的温度
Q吸=cm(t-t0)
Q放=cm(t0-t)
Q=cmΔt
Δt——变化的温度(升高的温度或降低的温度)。
三、总结反思,超越自我
物体吸收的热量与比热容、质量、升高的温度有关。
吸收的热量=比热容×质量×升高的温度
Q吸=cm(t-t0)
物体放出的热量与比热容、质量、降低的温度有关。
吸收的热量=比热容×质量×降低的温度
Q放=cm(t0-t)
四、板书设计,整合提升
五、大海扬帆,尝试远航
1、(2011年永州市)人们选用水作为汽车发动机的冷却剂,这样做是因为水的____________较大。一汽车水箱中装有5kg的水,当温度升高200C时需要吸收____________J的热量。(C水=4.2×103J/(kg·0C)。
2、(2011年衡阳市)一个塑料瓶装有500ml水,则所装水的质量为____g,把它放置在太阳底下1小时后,水温由10℃升至30℃,水吸收的热量为____J。
3、(2011年青岛市)质量为2kg的某种物质,吸收8.4×104J的热量,温度升高20℃,它的比热容为多少J/(kg·℃)
参考答案:
1、比热容,4.2 ×l05J。2、500,4.2×104。3、c。
六、作业:把2千克从20℃,加热到100℃吸收的热量是多少?
教学反思:
热量的计算一直是热学的重点内容,记住公式是计算关键,比热容的单位复杂,要求书写规范,养成良好的习惯。
课题 第一章 分子动理论与内能
复习目标
知识与技能
1、知道分子动理论的内容。
2、知道分子运动的快慢与温度的关系;
3、了解内能的概念,能简单描述温度和内能的关系;
4、知道人类改变和利用内能的两种方式;
5、了解热量的概念;从能量转化的角度认识燃料的热值。
6、了解比热容的概念,知道比热容是物质的一种属性。
7、会使用比热容表,尝试用比热容解释简单的自然、生产、生活现象。
过程与方法
1、用分子动理论的观点解释某些生活、生产及大自然中的现象。
2、知道物体温度越高,分子运动越剧烈。
3、类比已知认识到宏观能量(机械能和势能),认识物体内的微观能量——内能——分子动能和分子势能之和。
4、用能量的观点认识燃料这一人类目前利用得最广泛、最重要的能源。从能的转化角度认识燃料的燃烧过程。
5、通过实例认识做功过程、热传递过程都是改变物体内能的过程。
6、经历探究过程,比较不同物质的吸热本领,了解引入比热容概念的必要性。
情感、态度与价值观
1、初步领悟通过直接感知的宏观现象可以认识无法直接感知的微观事实,知道这是一种重要的研究方法。
2、认识内能及内能的改变与人类的生活、生产息息相关,具有普遍性,提高利用内能服务人类社会的意识。
3、认识使用燃料的价值,知道合理使用不同燃料对节约能源、保护环境的重要性。
4、通过了解比热容与气候变化的关系以及它在生活和生产中的广泛应用,增强关注自然、关心社会、服务人类的责任感。
教学重点:
分子动理论。内能,改变内能的方式,燃料的热值。比热容,热量的计算。
教学难点:
用分子动理论解释生产、生活中的现象,比热容概念及应用。
教学过程
一、知识梳理
第一章 分子动理论与内能 知识要点图解
二、基础练习
1、分子动理论内容:
(1)物质是由大量 组成的;
(2)分子都在不停地做 运动;
(3)分子间存在着 力和 力。
2、热运动:是指物体内部大量分子的 。
3、内能:物体内 的 和分子间相互作用的 的总和。
4、热值: 燃料 放出的热量。单位是 。
5、 改变内能的两种方式: 和 。
6、热量:在热传递过程中,传递 的多少 ;单位是 (J)。
参考答案:
1、(1)分子;(2)无规则;(3)引,斥。2、无规则运动。3、所有分子,动能,势能。4、1千克,完全燃烧,焦/千克。5、做功,热传递。6、内能,焦。
四、例题分析
例题1:(2011年郴州市)下列选项中不能用分子动理论解释的是( )
A.环境恶化尘土满天飞 B.妙荣时放盐使菜变咸
C.酒香不拍巷子探 D.教室喷清新剂,香气四溢
【解析】分子很小,人们的肉眼是不能直接看到的,平时人们所看到的小微粒都是分子集团,而不是分子。A中飞扬的土尘是固体小分子的集团组成的小颗粒在运动,不能用分子动理论解释;B、C、D是物质的扩散现象,说明分子在永不停息做无规则运动。
【答案】A。
【点评】分子动理论包括(1)物质是由分子组成的;(2)分子是永不停息地运动着的;(3)分子间存在着相互作用的引力和斥力。宏观分析现象,微观理论解释本质。
例题2:(2011年岳阳市)与“热”相关的物理现象,解释正确的是( )
A.扫地时,灰尘满屋,是由于分子做无规则运动的结果
B.用水作汽车冷却剂,是因为水的比热容较大
C.把冰放在手心,感到冷,是因为冰的内能为0
D.反复弯折铁丝,弯折处发热,是通过热传递的方式改变内能
【解析】内能是物体内部所有分子由于热运动而具有的动能与分子势能的总和, 同一物体温度降低时,物体内部分子运动会减慢,分子的动能和势能都减小,所以它的内能一定减少。一切物体都有内能;改变内能的方法有做功和热传递;在常见物质中,水的比热容大。“热”在热学中通常有三种意义:一是表示温度,如今天天气热;二是表内能,如摩擦生热;三是表热量,如冰吸热熔化。
【答案】B。
五、达标练习
1、(2011年湘潭市)水很难被压缩,这是因为 ( )
A. 水分子间没有空隙 B. 水分子间没有引力
C. 水分子间存在引力 D. 水分子间存在斥力
2、(2011年永州市)关于内能的下列说法,正确的是[ ( ) (
A、一杯水和一桶水,若它们的温度相同,则他们的内能相同
B、0oC的冰块没有内能
C、冬天用热水袋“热水袋”暖手是用做功的方式改变物体内能
D、汽油机做功冲程是内能转化为机械能的过程
3、(2011年清远市)下列说法正确的是 ( )
A.扩散现象只发生在气体之间
B.物体温度越高,分子的无规则运动越剧烈
C.只有做功才能改变物体的内能
D.静止的物体没有内能
4、(2011年株洲市)株洲沿江风光带有一段人造沙滩,在炙热的夏天赤脚踩在沙滩上感觉烫脚,而站在湘江边的浅水滩处却感到凉爽.形成这种现象的原因,下面解释正确的是( )
A.沙子的密度小,水的密度大 B.沙子的密度大,水的密度小
C.沙子的比热容大,水的比热容小 D.沙子的比热容小,水的比热容大
5、(2011年上海市)吸烟者“吞云吐雾”时会波及周围人群,这是由于分子在不停地做 运动造成的。汽车的发动机选用水做冷却剂,主要是由于水的比热容较
的缘故。烈日下,操场上单杠的湿度会升高,这是通过 的方式改变其内能的。
6、(2011年哈尔滨)为发展“低碳”经济,很多地区采用风力发电.风能属于 能源(选填“可再生”或“不可再生”);若风力发电机一天发电7.2×109J,这相当于完全燃烧 kg的煤放出的热量。(煤的热值为3×107J/kg)。
参考答案:1、D。2、D .3、B 。4、D 。
5、 无规则运动,大,热传递。6、 可再生,240。
六、教学反思
本章属于课程标准的科学探究的科学内容第二个一级主题“运动和相互作用”下的二级主题“多种多样的运动形式”、第三个一级主题“能量”下的二级主题“内能”中的部分内容。课程标准要求:
(1)能从生活、自然中的一些简单热现象推测分子的热运动,初步认识宏观热现象和分子热运动的联系
(2)通过观察和实验,初步了解分子动理论的基本观点,并能用其解释某些热现象。
(3)了解内能的概念,能简单描述温度和内能的关系;
(4)了解热量的概念;
(5)从能量转化的角度认识燃料的热值;
(6)通过实验,了解比热容的概念,尝试用比热容解释简单的热现象。
分
子
动
理
论
与内能
热
量
热量(Q):热传递转移内能的多少。
热值(q):1kg燃料完全燃烧放出的热量。
单位:J/kg或J/m3
公式:Q=mq或Q=Vq
扩散:一种物质进入到另一种物质中的现象。
分子间距离→分子作用力(引力和斥力)
物质是由大量分子组成的;
分子都在不停地做无规则运动;
分子间存在着引力和斥力。
分子动理论
中子
质子
原子核
电子
分子或原子
物质
比
热
容
比热容:单位质量的物质温度升高1℃所吸收的热量。单位:J/(kg·℃)
水的比热容大。应用:相同质量的水和别的物质,吸收相同的热量,水升高的温度小。
热量的计算:Q=cm·Δt
内
能
内能:物体内所有分子的动能与分子势能的总和。一切物体都有内能。
一个物体,温度升高,内能增大。
改变内能的途径:做功、热传递。做功是内能与机械能转化;热传递是内能的转移。转移的条件:温度差。特点:从高温物体转移到低温物体。
温
度
温度(t):表示物体冷热程度。
温度高,扩散快,分子无规则运动快。
单位:摄氏度(℃)
测量:温度计。原理:液体的热胀冷缩。使用:观察量程、分度值;不超量程;与被测物体充分接触,不接触容器底或侧壁。
放出热量Q放=cm(t-t0)
吸收热量Q吸=cm(t-t0)
c—比热容:J/(kg ℃)。
m—质量:kg。
t0—原来的温度:℃。
t—后来的温度:℃。
热量的计算Q=cmΔt
c—比热容:J/(kg ℃)。
m—质量:kg。
Δt—变化的温度:℃
1、物体的吸热能力——与质量、升高温度、种类有关。
——控制变量。时间——吸热;升高温度——温度差。
2、比热容:单位质量的物质温度升高1℃吸收的热量。用c 表示。——物质吸热(或放热)能力。
单位: J/( kg ℃)。读作:焦每千克摄氏度。
特性:同种物质不随质量、形状、温度变化。
3、水的比热容较大应用。
(1)做取暖、散热介质。
(2)沿海气温变化小
(3)海陆风——白天:从海吹向陆地。
陆海风——夜晚:从陆地吹向海。
比热容
燃料燃烧是化学能转化为内能。
热值:1kg燃料完全燃烧放出的热量。用q 表示。
单位: J/kg。
公式:Q=mq(热量Q的单位:J;质量m的单位:kg ;热值q的单位:J/kg。)
或Q=Vq
氢的热值大,相同质量或体积下完全燃烧放出的热量多。
燃料的热值
改变内能的两种方式:做功和热传递。
做功:气体膨胀做功,内能减小;
压缩气体做功,内能增大。
热传递:内能从高温物体传递给低温物体。
条件:温度差。
热量:内能转移的多少。
高温物体,放出热量,内能减小;
低温物体,吸收热量,内能增大。
物体的内能:物体内所有分子的动能与势能总和。
内能是贮存在物体内部的能量。同一物体,温度升高,内能增大。
内能还跟分子的多少、种类、结构、状态有关。
温度:表示物体的冷热程度。(宏观)
反映大量分子做无规则运动的剧烈程度。(微观)
温度越高,分子运动越剧烈。分子运动——热运动。
内能和热量
图2
分子直径:10-10m。
1cm3的水中有3.35×1022个,
80个/分,100亿年。
分子
极小
物质是由分子组成。
扩散:不同物质相互接触彼此进入对方的现象。
本质:分子在不停地做无规则运动。
分子永不停息地
做无规则运动 。
分子间距离决定作用力,
决定物质的状态
分子间存在着
相互作用力。
分子动理论
橡皮条:引力
弹簧:斥力
分子
分子
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