第2节内能和热量【教学目标】一、知识与能力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。二、过程与方法1.通过自主实验探究对比知道，物体温度越高，分子热运动越剧烈。2.类比已经认识到的宏观能量(机械能、动能和势能)，认识物体内的微观能量内能分子动能和分子势能之和。3.通过实例分析认识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；从能量转化的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。三、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。【教学突破】通过自主实验探究，为学生理解温度与内能的关系提供直观印象；通过对比分析理解内能是一个状态量，而热量是一个过程量，理解内能和热量的区别。【教学准备】教师准备多媒体材料(改变和利用内能的图片等)、粗铁丝、锤子、压缩空气引火仪等。学生准备烧杯两个、墨水笔、热水、冷水等。教学过程设计 第1课时教学过程批注一、复习提问，引入新课。师：分子动理论的内容有哪些？生：物体是由大量分子组成的，分子都在不停地做无规则的运动，分子间存在着引力和斥力。师：什么叫做扩散？扩散现象能够表明什么？生：由于分子运动，某种物质逐渐进入到另一种物质中的现象叫做扩散。扩散现象表明组成物质的分子都在不停地做无规则的运动，还表明分子间有间隙。师：请同学们猜想，扩散的快慢与什么有关？生：可能与物体的温度有关。教师点拨：检验我们的猜想是否正确，最好的方法就是实验探究，请同学们讨论探究“温度对扩散的影响”的实验所需的器材和步骤。上一节课学习了扩散知识、分子动理论知识，这些知识是理解本节课内能概念的基础，所以本节课采用复习提问的方式引入新课。二、进行新课。(一)温度与热运动。1.实验探究：温度对扩散的影响。(1)学生实验：把两滴红墨水分别滴入盛有冷水和热水的两个烧杯中。(2)现象：热水中红墨水扩散较快。(3)结论：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。2.温度。(1)定义：温度表示物体的冷热程度。(2)温度反映了构成物体的大量分子做无规则运动的剧烈程度。3.热运动。定义：物体内部大量分子的无规则运动叫做热运动。(二)物体的内能。问题1：哪些物体有动能？它们的共同特征是什么？生：运动的汽车、奔跑的骏马、飞翔的小鸟等都有动能。它们的共同特征是都在运动。问题2：哪些物体具有重力势能？它们的共同特征是什么？生：空中飞行的飞机、吊在空中的电灯、举高的重锤等都有重力势能。教师点评：一切运动的物体都具有动能，而由分子动理论我们知道，构成物体的分子都在不停地运动，则分子由于运动也具有动能；具有重力势能的物体是因为物体和地球之间存在力的作用，且它们之间又有距离，而由分子动理论我们知道，分子间也存在相互作用的力，且分子间存在间隙，故分子间也存在势能。1.内能的定义物体内部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。滴入红墨水的多少、两个烧杯中冷水和热水的多少要相等，滴入时间要相同，这样有利于学生对比观察。因为分子很小，通常物体中含有分子的数目都是巨大的，单个分子或少数几个分子的运动不能称为热运动。内能概念反映的是微观分子所具有的能量，比较抽象，学生对宏观物体具有的机械能已经有所了解，故可以采用联想对比的方法引入内能的概念，以便于学生接受。2.与物体的内能有关的因素(1)物体内能的大小与物体的温度有关。同一物体，温度越高，内能越大。(2)内能还与物体内部分子的多少、种类、结构、状态等因素有关。3.一切物体都有内能。学生讨论活动：阅读并讨论教材第8页“南极的冰山有内能吗？”。学生回答：冰山的分子也在做热运动，所以冰山也具有内能。物体温度越高，物体内分子运动越剧烈，分子动能越大。内能的改变会影响物体内部分子的运动及结构的变化，从而引起热膨胀、熔化、凝固、蒸发等各种热现象。由上一节学习的分子动理论学生已经知道，一切物体的分子都在不停地做无规则的运动。教学小结【板书设计】第2节内能和热量(1)(一)温度与热运动1.实验探究：温度对扩散的影响。2.温度：温度表示物体的冷热程度。3.热运动：物体内部大量分子的无规则运动叫做热运动。(二)物体的内能1.内能的定义。2.与物体的内能有关的因素。3.一切物体都有内能。【教学探讨与反思】本节课组织学生做好实验探究“温度对扩散的影响”是关键。通过宏观的物理情境来反映微观分子的特性。物体内能的大小除了与温度有关之外，还与物体含有分子的个数、种类、结构、状态等因素有关。一般说来，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，对此学生只要了解即可。如果学生想比较物体的内能大小，可以告诉他们，不同物体的内能初中生阶段不用比较大小；同一物体温度升高，则内能增大；同一物体温度不变时，内能可能不变，也可能增大，如零摄氏度的冰熔化成零摄氏度的水的过程中；也可能减小，如零摄氏度的水凝固成零摄氏度的冰的过程中。教学过程设计 第2课时教学过程批注一、学生举例，引入新课。物体的内能跟物体的温度有关，温度越高，物体的内能越大，也就是说当物体的温度发生了变化时，它的内能就发生了变化。如何改变物体的温度，同学们能够从生活实际中举出许多的事例。(可以给学生举例讨论时间)今天我们先研究改变物体内能的方法有哪些。二、进行新课。(三)改变内能的方式。情境：教师出示一段粗铁丝。提出问题：让粗铁丝的温度升高，内能增大，有哪些方法？学生讨论交流可以采用的方法，并且可以具体试一试。学生的举例可能有：用火烤；放入热水中；用砂纸摩擦；来回弯折；用锤子敲打等。1.改变物体内能的两种方式：一是热传递，二是做功。2.热传递。(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)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)实质：内能的转移，内能从高温物体转移到低温物体，或从物体的高温部分传到低温部分。(4)方向：内能总是从高温物体传向低温物体，不存在内能由低温物体传向高温物体的现象。3.做功和物体内能的改变。(1)对物体做功，物体的内能增加。(2)物体对外做功，物体的内能减少。还可以采用图121所示的器材演示说明“物体对外做功，物体的内能减少”这一规律。事前组装好仪器，课前在瓶内装入少量的水。实验时告诉学生，由于水的蒸发，瓶内存在水蒸气。由于水蒸气是无色透明的，所以水蒸气是看不到的。提醒学生注意观察瓶塞跳起时容器中有什么现象。分析现象：瓶塞跳起是水蒸气对瓶塞做功，那么水蒸气的内能就减小，温度就降低，水蒸气就液化成小水珠，就是我们看到有雾的产生。4.热量：在热传递过程中，转移内能的多少叫做热量。(四)燃烧：放出热量。多媒体展示篝火情境。还可以结合教材第10页图文内容展示篝火情境。1.燃烧过程中的能量转化：燃料燃烧是一种化学变化，在燃烧过程中，燃料的化学能转化为内能。2.讨论交流：认识燃料。教师点拨：燃料根据其状态不同可以分为固体燃料、液体燃料、气体燃料。相同质量的不同燃料完全燃烧放出的热量不同。如1kg酒精完全燃烧放出的热量约是3.0107J,1kg汽油完全燃烧放出的热量约是4.6107J。3.热值(1)定义：1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值。(2)符号：q。(3)定义式：q。(4)单位：J/kg。(5)物理意义：如酒精的热值为3.0107J/kg，它表示1kg酒精完全燃烧放出的热量是3.0107J。学生活动：讨论交流教材第11页几种常见燃料的热值表格，并说明它们的物理意义。可以让学生观察图片或视频材料：汽车尾气黑烟、锅炉烟囱的黑烟、炼焦、制炭等，指出燃料不完全燃烧将会降低燃料的利用率，不但浪费能源，还造成环境污染。用火烤、放入热水中，是通过热传递的方法使铁丝内能增大，学生可以通过生活经验感知。而用摩擦、敲打或弯折，是通过做功的方法使其内能增大，学生生活经验很少，可以让学生具体操作验证一下。为了增加学生的直观效果，如果时间允许，教师还可以借助“压缩空气引火仪”演示“对物体做功，物体的内能增加”这一规律。取绿豆粒大小的一块干燥硝化棉，用镊子把棉花拉得疏松一些，放入玻璃筒底。将活塞涂上少许蓖麻油(起润滑和密封作用)，放入玻璃筒的上口。此时要提醒学生注意观察筒内的棉花。迅速地压下活塞，可看到硝化棉燃烧发出的火光。可以让学生解释原因：压缩空气做功，使空气内能增大，温度升高，引起棉花燃烧。(1) 由于热传递过程中内能总是从高温物体传向低温物体，所以高温物体的内能减少叫做放出了热量，低温物体的内能增加叫做吸收了热量。在热传递过程中，总是存在着放热物体和吸热物体，物体放出或吸收的热量越多，它的内能的改变越大。(2)热量是过程量，不能说物体具有(含有)热量，更不能比较不同物体“含有”热量的大小。表格中煤气和天然气的热值单位是J/m3，教师可以提醒说明它们的物理意义。燃料的热值特指1kg燃料完全燃烧放出的热量，故不是任何物体都具有热值(如石头、钢铁等就没有)。热值是燃料的特性，燃料的热值与燃料的多少、是否完全燃烧无关。对于一种燃料，其热值不变。三、反思总结。1.请学生反思自己本节课的学习情况，谈谈收获和体会。2.教师利用板书小结。3.课堂练习：一名学生板演，其他学生在练习本上完成教材第12页“自我评价”第3题。教学小结【板书设计】第2节内能和热量(2)(三)改变内能的方式1.改变物体内能的两种方式：一是热传递，二是做功。2.热传递(1)热传递现象。(2)条件。(3)实质。(4)方向。3.做功和物体内能的改变。(1)对物体做功，物体的内能增加。(2)物体对外做功，物体的内能减少。说明：做功和热传递在改变物体内能上是等效的。4.热量：在热传递过程中，转移内能的多少叫做热量。(四)燃烧：放出热量1.燃烧过程中的能量转化。2.燃料的种类。3.热值。(1)定义。(2)符号：q。(3)定义式：q。(4)单位：J/kg。(5)物理意义。【教学探讨与反思】让笔杆或粗铁丝热起来，是一个开放实验，要鼓励学生根据生活经验和小学课堂所学知识想办法，让学生相互交流，再根据学生提出的办法，选出几个易于课堂上实现的，进行实验验证。使学生亲身体验，分析归纳，达成理性认识。这就要求教师在课前准备一些适当的演示器材。