第十三章 内能 1通过观察和实验，初步了解分子动理论的基本观点，并能用其解释某些现象。 2了解内能的概念，能简单描述温度与内能的关系。 3了解热量的概念。 4通过实验，了解比热容的概念，尝试用比热容解释简单的自然现象。 本章在学习机械能的基础上进一步对另一种主要形式的能量内能重点研究。依据教材的编写安排可以把本章内容分成两部分：内能的本质、内能的改变。其中主要内容包括：通过宏观的扩散实验验证物质微观结构从而给出内能的概念；通过实验探究找到改变内能的两种方法；从研究内能的改变过程中了解物质的吸热特性比热容的不同，并能利用其进行热量计算。本章的教学重点是内能的改变方式、内能与温度的关系、用比热容解释简单的现象等。用分子动理论的观点和比热容的知识解释有关物理现象是教学的难点。 学生前面已经学习了物质的微观结构以及固体、液体和气体的分子状态，为学习分子的热运动奠定了基础； 学习了机械能及其转化， 为研究内能提供了比较系统的科学的研究方法。比热容的相关知识与学生生活比较贴近，让学生有了学习的兴趣。由于本章知识的综合性比较强，给学生的学习会带来一定的困难，尤其是比热容、热量的综合计算，更是学生学习的难点。 1用分子动理论解释某些现象时，引导学生紧紧抓住转换法，将微观问题转换为宏观的外在表现来研究，是突出这一重点的关键。 2尝试用比热容解释某些自然现象时，加深学生对比热容的理解，应该在探究比热容的物理意义的基础上，充分利用类比法将“比热容”与“密度”进行类比，让学生理解和体会比热容与密度一样，都是物质本身的一种特性。 第 1 节 分子热运动 本节主要讲述分子热运动和分子之间存在的相互作用力。分子热运动和相互作用力是物体具有内能的基础，学好本节知识便于学生正确理解内能的概念。 本节课主要是分子动理论的第二个和第三个观点，分子热运动和分子之间存在着相互作用力，这两部分内容是下一节学习物体内能的基础。这一节课主要以实验探究为主，引导学生观察扩散现象去间接感知分子的热运动。分子间的作用力用乒乓球与弹簧组成的模型来配合讲述，降低了学生理解的难度。最后，让学生用分子动理论解释汽化及其影响因素，以培养学生综合运用知识的能力。 分子很小，只有通过对物质的宏观性质的分析间接去了解，本节课关键在于引导学生分析身边的物理现象，从而领会分子动理论的基本知识。 知识与技能 1知道物质是由分子、原子构成的，一切物质的分子都在不停地做无规则运动，并且其运动快慢与温度有关。 2能识别扩散现象，并能用分子动理论的观点进行解释。 3知道分子间存在着相互作用力。 过程与方法 1通过演示实验说明一切物质的分子都在不停地做无规则运动。 2通过演示实验使学生知道物体的温度越高，分子热运动越剧烈。 3通过演示实验以及与弹簧的弹力类比，使学生了解分子之间既存在斥力又存在引力。 情感、态度与价值观 用演示实验激发学生对大千世界的兴趣，并使学生借助直接感知的现象认识无法感知的事实。 重点 分子动理论的初步知识。 难点 分子间存在着相互作用力。 演示法、讨论法。 一、新课导入 我们生活在物质世界中，周围有空气、水、房屋等，它们是由什么组成的？当我们打开衣柜，发现放在里面的樟脑丸变小了，衣柜中有一股樟脑丸的气味，这是为什么呢？ 二、新课教学 1扩散现象。 教师举例：打开一瓶香水，能闻到香味。 教师演示：二氧化氮扩散实验。 (1)引导学生对上述实验进行分析，并指出是扩散现象。 (2)让学生列举类似的扩散现象。 教师演示：液体扩散实验(硫酸铜溶液和水) 展示两天前、四天前、六天前做的硫酸铜与清水之间扩散的实验样本(水在上，硫酸铜溶液在下)，让学生观察后分析其形成的原因。 教师演示：铅片与金片之间的扩散现象。 学生思考：气体、液体和固体相互接触时发生了什么现象？这说明了什么问题？ 教师点拨： 不同的物质在接触时彼此进入对方的现象叫扩散现象。其形成原因是：一切物质的分子都在不停地做无规则运动。 2影响扩散(分子热运动)的因素。 演示实验： 红墨水在热水、温水、冷水中的扩散现象，冷水采用冷藏的自来水，热水直接用开水。 学生思考： 为什么红墨水在三种水中扩散的快慢有差异？ 教师点拨： 分子的运动与温度有关，温度越高，分子运动越快，所以把分子的这种运动叫热运动。 3分子间的作用力。 提出问题： 扩散现象说明分子在不停地运动， 那么固体和液体的分子为什么不会分散开，而是聚合在一起，保持一定的体积呢？ 演示实验：教师出示两个铅块，并演示分子间引力的实验。 学生分析：铅块相互吸引，能承受很大拉力的原因是什么？ 教师点拨： 物质的分子之间存在着引力，它使液体和固体的分子不会散开而保持一定的体积。 提出问题： 引例：(1)有人把 50 ml 的酒精和 50 ml 的水混合，发现混合液的体积小于 100 ml。 (2)当盛油的厚壁钢瓶内压强达到 1.01042.0104个标准大气压时，瓶内的油能从钢瓶壁上渗出。 学生思考：以上事实共同反映了分子的一个规律，这个规律是。 教师点拨：这说明分子之间存在着空隙。 提出问题： (1)分子间有引力，为什么没有把分子吸引到相互紧密接触？ (2)分子之间既然有空隙，为什么压缩固体和液体很困难呢？ 学生分析后教师点拨： 固体和液体难以压缩是因为分子很难紧密接触，分子之间存在斥力。 教师演示： 用弹簧连接着的两个乒乓球，让学生理解分子间距对引力和斥力的影响。 教师总结： 分子间既有引力又有斥力，它们是同时存在的，当它们的距离很小时，作用力表现为斥力；当分子间的距离稍大时，作用力表现为引力。如果分子相距很远，作用力就变得十分微弱，可以忽略。 三、课堂小结 1一切物质的分子都在不停地做无规则运动，温度越高，热运动越剧烈。 2分子内存在着相互作用的引力和斥力。 四、作业设计 见练闯考第 1 页课内精练 第 1 节 分子热运动 扩散现象物质是由分子、原子构成的分子在不停地做无规则运动分子间的作用力分子间的引力分子间的斥力分子动理论 本节课从学生易于感知的现象加以研究，教学中充分体现学生的主体地位，让学生自己从实验现象中总结发现不易感知的微小分子的无规则运动和相互作用力。本节课实验非常重要，是学生理解本节知识的关键。 第 2 节 内 能 内能是贯穿本章教与学的一条主线，本章的主要知识都是围绕着内能展开的，所以内能是本章的重点内容。本节教学可分两个课时进行。 第一课时先复习动能和势能的知识，用学生已有的知识去类比分子动能和分子势能，进而理解内能。 第二课时， 通过探究活动及演示实验让学生归纳出热传递和做功都可以改变物体的内能，两者对改变物体的内能是等效的，同时提出热量的概念。对“STS：地球的温室效应”，适当展示和介绍相关的图片和资料，让学生了解温室效应的无控制发展对人类生活环境会产生很大的不利影响。 本节在分子动理论知识的基础上，说明内能是物体内所有分子热运动动能与分子势能的总和。教材从炽热的铁水和冰块都有内能，说明了内能的普遍性，并给出物体的内能与温度的关系。通过实验让学生归纳出热传递和做功都可以改变物体的内能，并提出热量的概念。 学生已经对分子动理论的知识有所了解，在此基础上理解内能的概念及其影响因素有一定的难度，内能的改变方法要多通过实例帮助学生理解。 知识与技能 1了解内能的概念，知道内能与物体温度的关系。 2知道热传递的过程中，物体吸收热量，温度升高；放出热量，温度降低，内能发生改变。 3了解热量的概念，热量的单位是焦耳。 4知道做功可以使物体内能增加或减少的一些实例。 过程与方法 1通过探究找到改变物体内能的两种方法。 2通过演示实验说明做功与物体内能变化的关系。 情感、态度与价值观 1通过探究，使学生体验探究的过程，激发学生主动学习的兴趣。 2 通过演示实验， 培养学生的观察能力， 并使学生通过实验理解做功与内能变化的关系。 重点 1内能概念。 2改变内能的两种方式：做功与热传递。 难点 对分子势能和内能的理解。 观察法、实验法、自主探究法。 一、新课导入 水烧开后的水壶壶盖会上下跳动，其跳动的能量来自哪里？ 二、新课教学 1内能。 学生思考： 运动的分子是否具有动能？相互吸引或排斥的分子是否具有势能？ 教师演示： 多媒体展示运动员头顶飞来的足球与运动图片，对比展示。 教师讲解： 同一切运动着的物体一样，运动的分子也具有动能。由于分子间的相互作用力，所以分子间还具有势能。类比机械能定义，得出内能的定义和单位。 内能：物体中所有分子热运动的动能和分子势能的总和，叫做物体的内能。 内能单位：焦耳。 展示：课本图 13.23 铁水和冰山的图片。 学生活动： 铁水有内能学生容易理解，那冰山有内能吗？物体内能的大小与哪些因素有关呢？ 师生共同总结： (1)一切物体，不论温度高低，都具有内能。 (2)同一物体，在相同状态下，温度越高，分子运动越剧烈，内能越大。 学生思考：内能和机械能有什么区别？ 学生阅读课本，共同总结： 一般而言，机械能与整个物体的机械运动有关，内能与物体内部分子的热运动和分子间的相互作用情况有关，所以内能是不同于机械能的另一种形式的能。 2物体内能的改变。 学生活动： 怎样才能使一根铁丝的温度升高？看看谁的办法多。 小组展示： 用酒精灯烧、开水烫、放在高温处、用力弯折、摩擦。 交流得出：增大铁丝的内能有两种方法：热传递和对铁丝做功。 归纳总结： (1)热传递：使温度不同的物体相互接触，低温物体温度升高，高温物体温度降低，这个过程叫热传递。 用热传递的方式可以变物体的内能，热传递时高温物体内能减小，低温物体内能增加，热传递的本质是能量的转移。 热量：在热传递中，传递内能的多少叫热量。 (2)做功：用做功的方式可以改变物体的内能，物体对外做功，物体的内能减小，温度降低；外界对物体做功，物体的内能增加，温度升高。 学生活动： 分析课本图 132.4 两幅图，天冷搓手手变暖和溜滑梯时臀部发热，这两个实例说明了什么共同物理道理？ 克服摩擦做功，机械能减小，内能增加，机械能转化为内能。 名师演示：课本 13.25 甲、乙两个实验 (1)在压缩空气引火仪中放一小团蘸了乙醇的硝化棉， 将活塞迅速压下， 硝化棉燃烧起来。 观察后思考：硝化棉燃烧说明了什么问题？ 活塞对气体做功，空气内能增大，温度升高，达到硝化棉的着火点。 (2)集气瓶中放入少量水，向瓶内打气。 观察并分析：瓶盖为什么打开，瓶内为什么会出现白雾？能得出什么结论？ 水蒸气对塞子做功，水蒸气内能减小，温度降低。 白雾是水蒸气在试管口发生液化现象，说明其温度降低。 思考：这两个实验对改变物体的内能有什么不同？ 总结：外界对物体做功，物体内能增加；物体对外界做功，物体内能减小。 提出问题：两根相同的铁丝，原来温度较低，通过某种方法分别使其温度升高了 10 ，但我们不知道具体用的是什么办法，这两根铁丝的内能改变相同吗？你能得出什么结论？ 教师总结： 虽然做功是能的转化， 热传递是能的转移， 但做功和热传递对改变物体的内能是等效的。 三、课堂小结 1改变内能有两种方式：做功和热传递。 2热量的概念。 3物体克服摩擦做功引起物体内能增加，同时消耗机械能，这是机械能转化为内能的过程。 4物体对外做功，内能减小，这是内能转化为机械能的过程。 5做功和热传递对改变物体的内能是等效的。 四、作业设计 见练闯考第 3 页课内精练 第 2 节 内 能 内能内能的定义：物体内部所有分子热运动 的动能与分子势能的总和特点内能不同于机械能一切物体都具有内能内能与温度的关系改变物体内能的方法1.热传递：传递内能的多少2.做功：内能转化为机械能 本节课将分子和宏观物体对比，很自然地构建了内能的概念。教学中通过学生熟知的物理情景，加深了对物理知识的理解。学生动手实验，培养了学生的动手能力，能更好地锻炼学生发现、分析、解决问题的能力。 第 3 节 比热容 比热容是本章的教学重点，要求学生能理解比热容的概念，并能结合比热容表解释一些日常现象。教学中让学生自己经历完整的探究活动，对课本中的实验进行一定的改进，将两个试管同时放入烧杯的热水中，以保证它们受热