教科版九年級(jí)上冊(cè)物理教案：1.2內(nèi)能和熱量

1、第2節(jié) 內(nèi)能和熱量 【儀器材料】藍(lán)墨水、冷、熱清水和燒杯一教學(xué)目標(biāo)要求 1知道分子運(yùn)動(dòng)的快慢與溫度的關(guān)系。2了解熱量的概念；從能量轉(zhuǎn)化的角度認(rèn)識(shí)燃料的熱值。二過程與方法1通過對(duì)比演示實(shí)驗(yàn)或自主實(shí)驗(yàn)探究，知道物體溫度越高，分子熱運(yùn)動(dòng)越劇烈。2類比已經(jīng)認(rèn)識(shí)到的宏觀能量（機(jī)械能），認(rèn)識(shí)物體內(nèi)的微觀能量-內(nèi)能-分子動(dòng)能和分子勢(shì)能之和。3通過實(shí)例分析認(rèn)識(shí)內(nèi)能是一種重要的能量形式。4用能量的觀點(diǎn)認(rèn)識(shí)燃料這一人類目前利用得最廣泛、最重要的能源。從能的轉(zhuǎn)化角度認(rèn)識(shí)燃料的燃燒過程。5通過實(shí)例認(rèn)識(shí)做功過程、熱傳遞過程都是改變物體內(nèi)能的過程。三重點(diǎn)與難點(diǎn)本節(jié)的重點(diǎn)是：認(rèn)識(shí)到一切物體都具有內(nèi)能；認(rèn)識(shí)到內(nèi)能改變的兩種方

2、式是做功和熱傳遞。本節(jié)的難點(diǎn)是：溫度、內(nèi)能、熱量三個(gè)基本熱學(xué)概念的聯(lián)系與區(qū)別。四教學(xué)過程 本節(jié)包括三個(gè)教學(xué)板塊。（1）溫度與熱運(yùn)動(dòng)。突出溫度的微觀實(shí)質(zhì)-反映組成物體的大量分子做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的劇烈程度；（2）物體的內(nèi)能。強(qiáng)調(diào)一切物體都具有內(nèi)能，內(nèi)能是能量的一種重要形式，改變和得用內(nèi)能有兩種方式-做功和熱傳遞；（3）燃燒：放出熱量。從能量觀點(diǎn)認(rèn)識(shí)燃料和燃燒過程。1教學(xué)過程設(shè)計(jì)（）溫度與熱運(yùn)動(dòng)為了使學(xué)生感悟溫度這一宏觀可測(cè)量與微觀世界分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，應(yīng)著意做好溫度對(duì)擴(kuò)散的影響這一對(duì)比演示實(shí)驗(yàn)。為了使實(shí)驗(yàn)效果明顯，需要冷熱水的溫差大一些。要使學(xué)生首先明確：觀察的是兩杯水各滴入一滴藍(lán)（紅）墨水后兩杯

3、水呈現(xiàn)均勻藍(lán)(紅)色的過程。哪杯水先變得均勻，說明哪杯水?dāng)U散得快。這個(gè)實(shí)驗(yàn)一般在23min內(nèi)即可完成，實(shí)驗(yàn)中要適時(shí)組織討論交流。墨水在冷水和熱水中擴(kuò)散的快慢不同，說明擴(kuò)散的快慢跟溫度有關(guān)。既然擴(kuò)散現(xiàn)象是分子不停息的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)造成的，那么擴(kuò)散進(jìn)行得快，則是由于分子運(yùn)動(dòng)得快；擴(kuò)散進(jìn)行得慢，則是由于分子運(yùn)動(dòng)得慢。實(shí)驗(yàn)中，熱水溫度高，擴(kuò)散進(jìn)行得快，說明溫度高時(shí)分子運(yùn)動(dòng)得快；冷水溫度低，擴(kuò)散進(jìn)行得慢，說明溫度低時(shí)分子運(yùn)動(dòng)得慢。因此，溫度反映了組成物體的大量分子做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的劇烈程度。（）物體的內(nèi)能內(nèi)能是儲(chǔ)存在物體內(nèi)部的能量。學(xué)生對(duì)物體具有的宏觀能量機(jī)械能（物體的動(dòng)能和勢(shì)能）已經(jīng)了解，由于物體的微觀能量?jī)?nèi)

4、能(大量分子的動(dòng)能和勢(shì)能之和)的抽象性，采用聯(lián)想對(duì)比的方法，對(duì)比機(jī)械能，引入內(nèi)能概念，以便于學(xué)生接受。例如：物體運(yùn)動(dòng)具有動(dòng)能分子熱運(yùn)動(dòng)也具有動(dòng)能；伸長(zhǎng)或壓縮的彈簧具有勢(shì)能分子間相互吸引或排斥也具有勢(shì)能；物體動(dòng)能、勢(shì)能的總和統(tǒng)稱為機(jī)械能物體內(nèi)大量分子的動(dòng)能、勢(shì)能的總和統(tǒng)稱為內(nèi)能。雖然內(nèi)能的概念可通過與機(jī)械能的對(duì)比得出，但一定要結(jié)合討論交流“南極的冰山有內(nèi)能嗎”,引領(lǐng)學(xué)生注意內(nèi)能與機(jī)械能的區(qū)別，重點(diǎn)是“一切物體都有內(nèi)能”。內(nèi)能是能量的一種基本形式?？苫仡櫡肿觿?dòng)理論的基本內(nèi)容。在討論交流過程中，會(huì)涉及一個(gè)問題：一個(gè)物體的動(dòng)能或勢(shì)能的大小跟物體的質(zhì)量、速度或高度有關(guān)，物體內(nèi)能的大小跟什么因素有關(guān)呢？需

5、注意的是，內(nèi)能除了與溫度有關(guān)之外，還與物體所含分子的個(gè)數(shù)、種類、結(jié)構(gòu)、狀態(tài)等因素有關(guān)。一般來說，物體不同，其內(nèi)能也不同；同一物體處于不同溫度、不同體積時(shí)，其內(nèi)能也不同。教學(xué)的重點(diǎn)應(yīng)放在：對(duì)于同一物體，如何改變它的內(nèi)能大??？怎樣才能知道它的內(nèi)能大小發(fā)生了改變？在引入內(nèi)能概念之后，教科書就“改變內(nèi)能的方式”設(shè)置了一個(gè)實(shí)驗(yàn)探究：讓筆桿熱起來。讓筆桿熱起來的具體方法可以很多，這里重要的是鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)和小學(xué)自然（科學(xué)）課程中學(xué)到的知識(shí)相互交流并表達(dá)出來，而且選出幾個(gè)具有典型意義的易做的方法，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，然后分析歸納，得出結(jié)論。教科書圖1-2-7為教學(xué)提供了5幅改變和利用內(nèi)能的實(shí)例，要求學(xué)生在上

6、述探究基礎(chǔ)上確認(rèn)每一實(shí)例中內(nèi)能改變的方式，以及怎樣確認(rèn)物體內(nèi)能發(fā)生了改變。關(guān)于怎樣改變內(nèi)能以及怎樣確認(rèn)內(nèi)能改變的其他方案，詳見教學(xué)過程設(shè)計(jì)說明。關(guān)于溫度、內(nèi)能、熱量、做功的關(guān)系，進(jìn)行必要的辨析，借助實(shí)例、練習(xí)，使學(xué)生澄清混淆，了解它們的區(qū)別和聯(lián)系。（）燃燒：放出熱量燃燒是最常見的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的能量轉(zhuǎn)化過程，對(duì)燃燒的理解還會(huì)影響學(xué)生對(duì)熱機(jī)的認(rèn)識(shí)。教學(xué)中，借助學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)，通過交流討論，從能量轉(zhuǎn)化角度，認(rèn)識(shí)燃料、認(rèn)識(shí)燃料燃燒給人類帶來的文明進(jìn)步及隨之而來的環(huán)境問題。討論交流過程中，圍繞下面幾個(gè)主題： 燃燒放出熱量； 燃燒是化學(xué)變化，是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能； 質(zhì)量相同的不同燃料，燃燒后放出的熱量一

7、般不同； 同一燃料，質(zhì)量不同，燃燒放出的熱量不同。在討論交流之后，教師向?qū)W生提出問題：燃料燃燒放出的熱量多少，跟哪些因素有關(guān)？由此，引出熱值的概念。讓學(xué)生生活中觀察：汽車尾氣黑煙、鍋爐煙囪的黑煙、煉焦、制炭等，指出燃料不完全燃燒將會(huì)降低燃料的利用率，浪費(fèi)能源，造成環(huán)境污染。并由此引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步完善熱值概念：1 kg某種燃料完全燃燒放出的熱量。在討論交流之后，須讓學(xué)生達(dá)成共識(shí)：不是任何物體都具有熱值（如石塊、鋼鐵等就沒有），熱值是燃料的固有特性。只要是燃料就有熱值，與它是否燃燒無關(guān)；熱值是燃料完全燃燒時(shí)放出的熱量，不完全燃燒不僅造成資源浪費(fèi)，而且污染環(huán)境。在認(rèn)識(shí)了燃燒過程與熱值概念之后，可利用Q

8、=mq進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算。以下略舉兩例。例：航天器火箭發(fā)動(dòng)機(jī)通常用氫作燃料，你能說出其中的道理嗎（氫氣的熱值很大，約143×107Jm3，相同質(zhì)量或體積下完全燃燒可以放出更多熱量）？例：燃燒1m3的煤氣大約放出熱量3.9×107 J（q=3.9×107 Jm3），某市管道煤氣收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)為0.87元m3，有一戶人家一個(gè)月內(nèi)燃燒煤氣30m3，那么，該月該戶燒煤氣共消耗了多少熱量？應(yīng)交納煤氣費(fèi)多少元？（1.17×109 J, 26.1元）2教學(xué)過程設(shè)計(jì)說明（1）怎樣改變物體內(nèi)能以及怎樣確認(rèn)物體內(nèi)能改變的其他參考方案講解利用壓縮空氣點(diǎn)火。將一小團(tuán)（綠豆粒大?。┱毫艘颐训?/p>

9、棉花放入壓縮空氣儀的有機(jī)玻璃筒中，迅速用力壓下活塞，觀察并解釋所發(fā)生的現(xiàn)象。 觀察摩擦力做功使物體內(nèi)能增加的實(shí)驗(yàn)。（2）課外活動(dòng)和小實(shí)驗(yàn)親身體驗(yàn)：用打氣筒給自行車輪胎打氣。打完之后，用手摸一摸氣筒的外壁，感覺一下，是不是變熱了？它為什么變熱？為了檢驗(yàn)?zāi)愕南敕?，?qǐng)不接自行車輪胎的氣門，空打打氣筒。過一會(huì)兒，停止打氣，再摸一下氣筒，你的感覺如何？ 搖沙實(shí)驗(yàn)：詳見本節(jié)“家庭實(shí)驗(yàn)室”。（3）討論話題 飛機(jī)上的空調(diào)器應(yīng)處于制冷狀態(tài)還是制熱狀態(tài)？飛機(jī)在高空飛行時(shí)，艙外的溫度低到-50，氣壓也非常低。為了保持機(jī)艙內(nèi)空氣清新，需要把艙外空氣壓進(jìn)艙內(nèi)。因?yàn)閴喝肟諝鈺r(shí)，需對(duì)空氣做功，被壓入的新鮮空氣的內(nèi)能增加，溫

10、度可升高到50 。因此，飛機(jī)上的空調(diào)器應(yīng)處于制冷狀態(tài)。 哪杯水更甜？倒一杯涼開水和一杯熱開水，在兩個(gè)杯中各放一塊方糖，每隔相同的時(shí)間（如1min），品嘗一下杯中的水，看看需要經(jīng)過多長(zhǎng)時(shí)間才能嘗出甜味，并對(duì)比哪一杯水甜得更快。哪杯水中墨水?dāng)U散得快？在一個(gè)燒杯中裝半杯熱水，另一個(gè)同樣的燒杯中裝等量的涼水。分別在兩個(gè)燒杯中滴入一滴紅（藍(lán)）墨水，對(duì)比觀察兩杯中發(fā)生的現(xiàn)象。 1. 冷、熱水對(duì)比墨滴擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)這是一組對(duì)比實(shí)驗(yàn)，旨在展示溫度對(duì)擴(kuò)散的影響。實(shí)驗(yàn)中兩杯水除了溫度不同外，杯子、水量、墨滴，都應(yīng)相同。為了在短時(shí)間內(nèi)取得明顯的實(shí)驗(yàn)效果，冷、熱水的溫差宜大一些。2. 讓筆桿或粗鐵絲熱起來這是一個(gè)開放實(shí)驗(yàn)，要鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)和小學(xué)科學(xué)（或自然）課所學(xué)知識(shí)想辦法，掀起“頭腦風(fēng)暴”，然后互相交流；根據(jù)學(xué)生提出的辦法，選出幾個(gè)易于在課堂