2023學年完整公開課版內能與熱機14.2

熱量和熱值1．教學目標◆知識與技能⑴了解熱量的概念，知道熱量是在熱傳遞過程中物體內能改變的多少。⑵知道當質量一定時水吸收的熱量跟溫度的升高成正比，升高的溫度相同時水吸收的熱量跟它的質量成正比。⑶了解熱值的概念，會根據(jù)熱值來計算燃料完全燃燒放出的熱量，會根據(jù)實際需要選擇燃料?！暨^程與方法⑷經(jīng)歷探究水的吸熱與質量、溫度變化的關系的活動過程，進一步熟悉其中的控制變量法?！羟楦袘B(tài)度與價值觀⑸通過“選擇燃料”、“飲食與運動”等學生活動，閱讀有關“西氣東輸”的信息，激發(fā)學習物理的興趣，并使學生逐步樹立理論聯(lián)系實際的觀念，養(yǎng)成用科學知識分析和看待生活中事物的習慣。⑹培養(yǎng)學生關注飲食與健康意識，幫助他們樹立合理利用能源的科學發(fā)展觀念。2．教材說明本節(jié)主要內容有：熱量的概念、單位，水的吸熱與其質量、溫度變化的關系，熱值的概念。熱量是理解許多熱現(xiàn)象的基礎，也是下節(jié)課學習比熱容的基礎。熱值則是選擇燃料的重要依據(jù)之一，也是分析各種燃燒現(xiàn)象和燃燒效率的基礎知識。本節(jié)的編寫思路是：本節(jié)可分為相對獨立的兩部分，熱量和熱值。熱量的概念是承上節(jié)熱傳遞改變內能而來，并由此給出了熱量的定義，在此基礎上安排學生活動——實驗探究“水的吸熱與其質量、溫度變化的關系”，這一探究既是對熱量概念的深化，又為學生后面理解比熱容作鋪墊。燃料的熱值是人們生活、生產與貿易中經(jīng)常用到的物理量。隨著現(xiàn)代化進程的加快，人均消耗能源越來越多。煤炭、天然氣、液化石油氣、汽油、柴油等燃料的價格與其熱值密切相關。為此，課標要求學生認識燃料的熱值。熱值反映燃料完全燃燒時放熱的多少，是表示燃料性能的重要指標，燃料燃燒放出的熱量是熱機工作的能源，燃燒過程中存在效率和污染問題，這些都是學生需要了解的。熱機、效率和環(huán)保等內容承載著對學生進行情感態(tài)度與價值觀教育的重要功能。本節(jié)教學重點：熱量的概念是本節(jié)課的重點。探究水的吸熱與質量、溫度變化的關系這個學生活動，有助于加深學生對熱量概念的理解，也是后面學習比熱容的基礎，讓學生做好這個實驗是教學的關鍵。熱值以及如何選擇燃料與生活實際聯(lián)系密切，也是本節(jié)課的重點。本節(jié)教學難點：熱量的概念是用內能概念來定義的，比較抽象；同時，熱量又是一個過程量，即只有在物體內能發(fā)生變化時，才能談熱量，所以熱量的概念是教學的難點。實驗“探究水的吸熱與質量、溫度變化的關系”需要學生運用控制變量的方法，自己設計記錄數(shù)據(jù)的表格，分析實驗數(shù)據(jù)找出規(guī)律，對學生的綜合能力要求較高，也是本節(jié)課教學的難點。3．教學建議什么叫熱量熱量的概念是承接上節(jié)課熱傳遞改變物體的內能而來的，所以課題引入可以采用復習上節(jié)課內容的方式。復習時應突出熱傳遞改變物體的內能。為了幫助學生形象的建立內能轉移的認識，可以利用下面的圖形來表示內能轉移的過程。高高溫物體溫度降低內能減少內能低溫物體溫度升高內能增大在此基礎上，教師直接引出熱量的概念：物理學中，把在熱傳遞過程中物體內能改變的多少叫做熱量。教師要引導學生明確，熱量是為了描述和量度熱傳遞過程中內能的變化而引入的,熱量是一個過程量，它對應于熱傳遞的過程。一個物體的溫度即使很高，也不能說它含有的熱量多；反之，物體的溫度低，也不能說它含有的熱量少。如果沒有發(fā)生熱傳遞，即它的內能沒有改變，就談不上熱量。在熱傳遞過程中，高溫物體內能減少，放出熱量，低溫物體內能增加，吸收熱量。然后通過教師介紹或學生閱讀，讓學生知道熱量的表示符號和國際單位制單位。應該讓學生明白，既然熱量是內能變化多少的量度，其單位應與內能單位一致。探究物體吸收或放出的熱量這段內容是通過對水加熱的實驗，讓學生認識水吸熱的多少與水的質量和升高的溫度之間的關系。通過這個實驗既可以鞏固加深學生對熱量概念的理解，又為下節(jié)課學習比熱容打基礎。不管是實驗設計、操作，還是研究問題的方法，研究比熱容的實驗與本實驗基本相同?；顒?實驗之前，應先提出問題：物體吸收或放出熱量的多少與哪些因素有關？引導學生根據(jù)生活經(jīng)驗和事實猜想。進行猜想可以為后面的實驗研究定向，同時對最終理解實驗結論具有鋪墊作用?；顒覣按照教材設計進行即可?；顒覤可以讓學生分小組討論設計，教師要適時提醒學生如何控制變量。為方便計算，同時考慮到課堂上加熱的時間有限，取100g、200g、300g即可。對質量不同的水進行加熱時，如果用酒精燈作熱源，要保證每個酒精燈的火焰大小、燃燒情況基本相同。得出結論后，教材給出了1kg水溫度升高（或降低）1℃需要吸收（或放出）的熱量，這里可以根據(jù)學生實際適當擴展一下：1kg砂石溫度升高1℃時，需吸收的熱量是×103J；1kg砂石溫度升高10℃，需吸收多少熱量？10kg砂石溫度從10燃料的熱值熱值是表征燃料完全燃燒時放熱本領的物理量，是選擇燃料的主要依據(jù)。熱值問題可以從生活中需要大量的熱量引出。例如，通過閱讀教材圖14－9或用多媒體投影展示固體燃料、液體燃料或氣體燃料，然后讓學生列舉生活中常見的燃料，判斷屬于上面的哪一類。再提出思考討論題：這些不同燃料燃燒的過程有哪些相同點和不同點？學生交流后，教師及時總結，明確燃料燃燒過程都要放熱，但質量相等的不同燃料完全燃燒放出的熱量不相等。為了表示燃料燃燒時這種放熱本領的不同，物理學中引入了熱值的概念。至此可以順勢給出熱值的定義和單位。常見燃料的熱值表比較簡單，類似的表格前面見過多次，可以讓學生閱讀表格，談談有什么發(fā)現(xiàn)。教師要注意引導學生明確燃料的熱值表示的含義，知道表示氣體熱值時單位常用J/m3，在常見燃料中氫的熱值是最大的。有關熱值的計算公式比較簡單，可以利用教材中的題目或者教師另選類似的題目進行練習。這里的計算只為幫助認識熱值，不必擴展更多更深。燃燒的效率問題和污染問題是目前社會關注的熱點問題，如果只是讓學生閱讀教材中的文字或只由教師講述，都顯得比較枯燥，難以在學生腦海中形成深刻的印象，更不能達到對學生情感態(tài)度與價值觀的教育效果。教學中可以通過加強視覺信號來突出這個問題，如用掛圖或多媒體投影展示鍋爐煙囪、蒸汽機車冒黑煙等類似情景，提出問題讓學生思考：這些燃燒存在哪些問題？教師組織學生交流，最后歸結到燃燒效率和環(huán)境污染兩個方面，指出燃料不能完全燃燒會浪費燃料，降低效率，造成污染。還可回扣到熱值定義中的關鍵詞“完全燃燒”，讓學生體會為什么要有這樣的限定。教師要引導學生分析燃料燃燒所產生熱量的流向，知道哪些是有用的，哪些被浪費掉了，進一步理解效率的意義。在比較普通家用煤爐、普通燃煤鍋爐和現(xiàn)代化鍋爐的效率時，通過多媒體投影、掛圖展示相關情景，可以產生更加形象化的效果。教師還應加以引申，讓學生知道節(jié)約能源、減少污染是可持續(xù)發(fā)展觀的重要目標?；顒?目的是加深對熱值概念的理解，運用熱值概念分析解決實際問題。其中的第1個問題可以在課堂上完成，可以個人活動，也可小組活動。第2個問題應與課后課外活動1結合起來，布置每個學生回家完成。就一個班級而言，最好有不同燃料結構的家庭調查進行對比，以豐富學生對我國家庭燃料結構與節(jié)能措施的認識。一定要讓學生實際進行調查，并在課堂上進行交流，這樣有助于培養(yǎng)學生關注生活、關注社會的良好習慣，實現(xiàn)新課程標準中“從物理走向社會”的新理念。信息瀏覽欄目對西氣東輸作了簡明介紹，是希望學生能夠關注社會現(xiàn)實中的重大問題。西氣東輸是我國近年來重要的工程項目之一，是解決東部能源緊缺的重要舉措，對東部地區(qū)的發(fā)展具有十分重要的意義。建議讓學生通過上網(wǎng)或查閱書籍，搜集有關信息，然后全班進行交流共享。課外活動1是一個以調查、訪問、觀察為主要形式的綜合性活動，意圖是希望通過學生進行社會調查，了解我們周圍普通人生活的變化和發(fā)展，感受社會的不斷進步，進一步激發(fā)學生為社會發(fā)展做出自己貢獻的熱情。實際教學中，對不同層次、不同條件的學生可以提出不同的要求。也可結合研究性學習課程，將它作為一個課題，組織小論文評選等激勵學生積極參與。教師自己也要帶頭進行這方面的調查研究，以豐富教學內容和教學資源。課外活動2目的是讓學生學習閱讀數(shù)據(jù)表，從中提取有用信息，通過計算來分析討論有關飲食、運動和身體成長方面的問題，引導學生關注我們周圍的生活，關注自身的發(fā)育和發(fā)展，并形成運用數(shù)據(jù)來分析和判斷生活現(xiàn)象的意識，養(yǎng)成嚴謹求實的科學態(tài)度。對于第1個問題，由于需要提取信息，并進行簡單計算，因而具有一定的難度。建議按性別將男、女學生分成若干小組分別活動，得出若干結果，再進行匯總。以13～15歲年齡段的女生為例，每天需要淀粉0.56kg，而16歲的男生則每天需要淀粉0.70kg。計算結果保留兩位有效數(shù)字即可。第2個問題則可以結合當前我國青少年大量出現(xiàn)的“小胖墩”、“豆芽菜”體形這類亞健康體形的原因展開討論，也可以與本章其他內容綜合在一起，讓學生以小論文的形式參與討論交流。不管采用什么形式，都要要求學生聯(lián)系自己和身邊的實際，活動的目的是為了指導自己養(yǎng)成科學的生活習慣和健身意識。以上兩個活動很好地體現(xiàn)了新課程的理念，是引導學生從生活走向物理、從物理走向社會的絕佳素材，老師們在教學中一定要予以足夠的重視，讓學生實實在在地活動，切實有所收獲。4．教學評價●課堂測評熱量是為了描述和量度__________而引入的物理量，它的單位是。有人說，物體的溫度越高，所含的熱量越多。這種說法正確嗎？為什么？物體吸收或放出的熱量跟和有關。當質量一定時，物體放出的熱量跟降低的溫度；當降低的溫度相同時，物體放出的熱量跟它的質量。單位質量的某種燃料燃燒放出的熱量，叫做這種燃料的熱值。這種說法是否正確？為什么？干木柴的熱值是×107J/kg，它的物理意義是。如完全燃燒kg的干木柴，可以放出×107J的熱量，。關于燃料和熱值，以下說法中正確的是（）燃料的熱值與燃料的質量無關容易燃燒的燃料，熱值一定大煤的熱值大于干木柴的熱值，燃燒煤放出的熱量一定比燃燒干木柴放出的熱量多為了提高鍋爐的效率，一定要用熱值高的燃料煤油的熱值為4．6×107J/kg，100g煤油完全燃燒可放出多少熱量？西氣東輸?shù)谝黄诠こ讨鞲删€西起塔里木盆地的輪南油氣田，向東途徑九個省區(qū)，最終到達上海，年輸送天然氣×1010m3，即年輸氣質量為kg。若這些天然氣完全燃燒，則放出熱量J。（管道內天然氣的密度為6kg/m3某校教師組織興趣小組調查學校使用的幾種爐灶的能量利用效率。他們發(fā)現(xiàn)學校的一個老式鍋爐燒水時，經(jīng)常冒出大量的黑煙，且燒水時鍋爐周圍的溫度很高，鍋爐的效率很低。請你根據(jù)調查中發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象分析此鍋爐效率低的原因，并提出相應的改進措施?！緟⒖即鸢浮?．在熱傳遞過程中物體內能改變的多少焦耳（J）“物體溫度越高，含有的熱量越多”這種說法是不正確的，因為熱量是一個對應于熱傳遞的過程量，不能說一個物體