一、教学目标
(一)知识与技能
1.了解内能的概念,知道任何一个物体都具有内能。
2.知道热量的概念及单位。
3.结合实例分析,知道热传递是改变物体内能的一种方式,是内能的转移过程。
4.知道做功可以使物体内能增加或减少的一些事例。
(二)过程与方法
会根据分子动理论用类比的方法建立内能的概念,能简单描述温度和内能的关系。
(三)情感态度和价值观
了解用热传递和做功改变物体内能的方法在生产、生活中的应用,会应用相关知识解释一些现象。
二、教学重难点
本节是由“内能”、“物体内能的改变”两部分内容组成的。内能是构成物体的所有分子,其热运动的运动与分子势能的总和。分子的概念就比较抽象,学生是通过宏观现象来推测微观机理建立的,而内能的概念也非常抽象,内能概念的建立是本节的一个重点和难点;物体的内能与温度有关,两个温度不同的物体会发生热传递,在热传递过程中转移能量的多少就是热量,它不是物体内部所含有的量,而是一个变化量,要区分温度、内能、热量之间的关系,所以对热量概念的建立也是本节重点之一;另外改变物体内能的途径也是本节的教学重点。
重点:内能、热量概念的建立,知道改变物体内能的两种途径。
难点:用类比的方法建立内能的概念。
三、教学策略
内能的概念比较抽象,学生难于直接接受和理解。在教学中可以结合机械能的知识,可用对比的方法,物体由于运动而具有动能,分子也在不停地做无规则运动,所以分子也具有动能;弹簧被压缩或拉伸时具有弹性势能,分子间也存在相互作用的引力和斥力,所以分子间也存在分子势能。内能的大小与温度有关,可以通过物体温度的变化来反映内能的变化。内能改变有两种方法:做功和热传递,这两种改变内能的方法在生活中经常使用到,只是没有上升到理论层面,可以给出生活中常见的内能改变,对内能改变方法进行分类,从而总结出内能改变的两种方法。热传递中转移能量的多少就是热量,它是一个过程量,反映内能的变化量,要用“吸收”或“放出”来表述,而不能用“具有”或“含有”来表述,热传递改变内能是能量的转移。做功改变物体内能涉及两个方面,对物体做功和物体对外做功,通过实验来证明做功可以改变物体的内能,其中采用了转化的方法,如压缩空气使其内能增大,转化为棉花的燃烧等。做功改变物体的内能是能量的转化。
四、教学资源准备
多媒体课件、空气压缩引火仪、烧瓶、打气筒、自行车车胎、橡皮管、玻璃管、水、暖水瓶。
五、教学过程
教学环节 |
教师活动 |
学生活动 |
设计意图 |
创设情景 (5分钟) |
演示:给一个回力玩具汽车上紧发条,使其在水平桌面上运动。 小汽车的动能是怎么来的?
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学生观察小车运动,得出小车的动能是由弹簧的弹性势能转化而来的。 |
创造课堂情景,激发学生的兴趣和求知欲。 |
引入新课 (5分钟) |
演示:从一个装满开水的暖水瓶中倒出一部分水,用软水塞塞紧,注意观察瓶塞。 推动瓶塞的能量来自哪里? 水蒸气具有能量,这就是我们要研究的内能。 |
学生观察实验,思考问题。 提出猜想,可能是来自于热水(或热的水蒸气)。
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结合实验,提出问题,引入新课。 |
新课内容(25分钟) |
内能 展示具有动能的物体的图片和视频。 物体由于运动而具有的能量是动能。分子具有动能吗? 展示具有势能的物体的图片和视频。 弹簧由于发生弹性形变具有弹力,还具有弹性势能。分子间有分子势能吗? 我们把动能和势能统称为机械能,构成物体的所有分子,其热运动的动能和分子势能之和叫做物体的内能。 内能和机械能是同种能量吗?你能说出它们的异同点吗? 小结:内能是与机械能不同的一种能量。物体可以没有机械能,但一定有内能。因为分子在不停地做无规则运动,所以一切物体都具有内能。 |
结合动能的特点,思考问题。 分子也具有动能,根据分子动理论的初步知识,分子在不停地做无规则运动。
结合势能的特点,知识迁移得出:分子具有分子势能,因为分子间也存在相互作用的引力和斥力。
根据前面的定义,学生讨论。 机械能是与物体整个机械运动情况有关的能量。而内能是与物体内部分子的热运动和分子之间的相互作用情况有关,内能是不同于机械能的另一种形式的能。 内能和机械能的单位都是焦耳(J)。 学生进行讨论补充。 |
利用对比的方法得出内能的概念,注重物理方法培养。
培养对比的物理方法。 |
内能的大小 猜想:内能大小可能与哪些因素有关?请说说你的猜想依据。 小结: 1.内能的大小与物体的温度有关。同一物体温度升高,内能增大;温度降低,内能减小。 2.内能还与物体的质量、状态等有关。 3.一切物体都具有内能。 判断下列物体内能的变化。 1.太阳下的一瓶水,温度升高。 2.一杯水喝掉一半。 3.水结成冰。 |
学生讨论,进行猜想,同学之间相互补充。 1.内能可能与温度有关,因为温度越高,分子运动越剧烈,分子动能越大,内能越大。 2.内能可能与质量有关,因为质量越大,物体所含分子数量越多。 学生根据影响内能大小的因素判断内能的变化。 |
培养学生分析问题的能力。 |
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物体内能的改变──热传递 如何判断一个物体内能大小的变化? 把刚煮熟的鸡蛋从开水中拿出放入冷水中,判断鸡蛋和水的内能的变化。并说出理由。 鸡蛋和水的内能发生了改变,它们之间发生了热传递,通过热传递改变了鸡蛋和水的内能。 热会从高温物体传递给低温物体;高温物体的温度会降低内能减少,低温物体的温度会升高,内能增加。 在鸡蛋和水的例子中,热传递的方向? 热量: 1.定义:在热传递中,传递能量的多少。 2.单位:焦耳(J)。 3.物体吸收热量时内能增加,放出热量时内能减少。 4.内能反映的是热传递过程中内能的变化量,只能用“吸收”或“放出”描述,不能用“具有”、“含有”等词描述。 5.热传递中转移的是热量,不是温度。 你能举出一些利用热传递改变物体内能的例子吗? 讨论: 结合问题,讨论温度、内能和热量的不同点。 一个物体的温度升高,它的内能增加。物体内能增加,温度是否一定升高?举例说明。 小结:内能是能量的一种形式,也是某一时刻的状态量,一切物体都具有内能;热量是一个过程量,要用“吸收”或“放出”来表述,而不能用“具有”或“含有”来表述。 |
物体的内能与温度有关,物体温度升高,内能增大;温度降低,内能减小。可以根据温度的变化来判断物体内能的变化。
鸡蛋的内能减小,水的内能增大。因为鸡蛋的温度降低,水的温度升高。
热传递从高温的鸡蛋向水传递。
学生讨论,举例。 冬天利用热水袋取暖、发烧时用冷毛巾给头部降温、夏天把食物放入冰箱冷藏等。
学生讨论,进行交流。 物体内能增加,温度不一定升高。如晶体在熔化时,温度不变,内能是增加的;液态晶体在凝固时,温度不变,但要放热,内能减少。 |
提高学生的物理素养。培养思考、自学能力。
利用生活实例提高学生的学习兴趣。
培养学生合作学习的能力。 |
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物体内能的改变──做功 除了热传递外,还有什么途径可以改变物体的内能? 投影做功改变物体内能的图片和视频,这些图片说明了什么? 分组实验:怎样使一段铁丝的温度升高、内能增大? 器材:一段较粗的软铁丝、一个打火机、一张砂纸、热水袋、小毛巾等 学生讨论实验方法,并尝试完成实验。 分析论证:你能给这些方法进行分类吗? 你还能举出一些利用做功改变物体内能的一些实例吗? 得出结论:改变物体内能有两种方式:热传递和做功。 演示实验 1.在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团硝化棉,把活塞迅速压下去,观察发生的现象。 (1)实验中硝化棉的作用 (2)实验中谁对谁做功? 通过实验可以知道,对物体做功,物体的内能会增加,把机械能转化为内能。 利用打气筒给自行车车胎打气,请一同学用手感觉气筒外壁上下部分的温度,形成此现象的原因? 由此可见,压缩空气做功使空气内能增大是气筒外壁温度升高的主要原因,摩擦在这里是次要的。 2.在烧瓶内盛少量水。利用打气筒给瓶内打气,当瓶塞跳出时,观察瓶内的变化。 (1)描述观察到的实验现象,此现象形成的原因是什么? (2)瓶内放水的作用是什么? (3)实验中谁对谁做功? 本实验中通过水蒸气液化形成水雾来反映气体对外做功时内能减少、温度降低的,也是利用了转化的物理方法。 通过实验可以知道,物体对外做功,内能会减少,把内能转化为机械能。 你能再举出一些物体对外做功内能减少的例子吗? |
学生观察图片和视频,这些图片说明了做功可以改变物体的内能。 学生进行实验,可能会出现下列方法: 1.用打火机去烧铁丝,使铁丝的温度升高。 2.把铁丝放在热水袋上,用热水袋焐铁丝。 3.把铁丝反复弯折,使铁丝温度升高。 4.用砂纸反复摩擦铁丝,使铁丝温度升高。 …… 方法1和2属于一类,采用了热传递的方法使铁丝温度升高、内能增加。另外两种方法采用做功的方法改变了铁丝的内能。 结合实际生活,学生举例,如摩擦生热、钻木取火等。 学生观察实验,思考提出的问题。 实验中利用硝化棉的燃烧反映了筒内空气内能增加,温度升高,采用了转化的方法。空气内能增加是因为活塞压缩筒内空气做功,把活塞的机械能转化为空气的内能。 打气筒外壁下面温度比上面的温度高,主要的原因是压缩空气做功增加了内能。
学生观察实验,在瓶塞跳出时,可以看见瓶内出现水雾。它是由瓶内水蒸气遇冷液化形成的。利用打气筒给瓶内打气时,压缩瓶内空气做功,空气的内能增加,温度升高,瓶内的水汽化形成大量无色的水蒸气;当瓶内气体冲开瓶塞时,空气推动瓶塞做功,内能减少,温度降低,使水蒸气液化形成小水滴。 学生结合实际生活,举例。 如打开可乐瓶盖时,会在瓶口出现“雾”;把车胎内的气放掉时,在气门芯处出现小水珠等(可以进行课堂实验)。 |
培养学生实验动手能力。
利用分类总结的方法得出做功可以改变物体的内能。
结合实例,加强物理与生活的联系
培养学生的观察能力。
培养利用物理知识解决实际问题的能力。
培养学生观察实验、思考实验的能力。
结合实例加强物理与生活的联系,提高学生的学习兴趣。 |
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讨论: 1.利用热传递和做功都可以改变物体的内能,你能说说这两种方法的异同吗? 2.物体吸热,内能一定增加、温度升高吗?对物体做功,物体内能一定增加吗? |
结合本节所学内能,学生讨论这两个问题,也可以作为课后的思考题。 |
培养学生合作学习的能力。 |
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总结(5分钟) |
课堂小结: 1.通过这节课你学到了什么? 2.什么是内能?物体的内能大小与温度的关系。 3.温度、内能与热量这三个物理量的关系。 4.改变物体内能的方法。 |
学生梳理本节课知识内容。 1.本节主要内容是内能和内能的两种改变方法。 2.内能是构成物质的所有分子热运动的动能与分子势能的总和。内能的大小与温度、质量等因素有关,同一物体温度升高,内能增加。 3.热量是热传递过程中转移能量的多少,是能量的变化量。物体的温度升高,内能增大。可以通过物体温度变化反映物体内能的变化。 4.物体内能的改变可以利用热传递和做功的方法,这两种方法在改变物体的内能上是等效的。 |
培养学生总结归纳的能力。
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作业布置 |
完成《动手动脑学物理》 第1、2题。 |
按要求完成。 |
知识巩固。 |
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