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物理 九年级 上册 教案

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第十三章 内能第1节 分子热运动v 教学目标1.知识与技能：（1）能简单说明物质是由分子、原子构成的。（2）通过实验知道一切物质的分子都在不停地做无规则运动。（3）能够识别扩散现象，并能用分子热运动的观点进行解释。（4）知道分子间存在相互作用力。2.过程与方法：（1）通过宏观现象推理微观机制，初步了解此研究方法；（2）认识分子动理论的初步知识。3.情感态度和价值观：（1）了解探索微观世界奥秘的方法，经历从宏观热现象里面分析出其微观机制；（2）利用微观模型解释更多宏观热现象的过程，体验成功的喜悦。v 重点难点重点：（1）分子的热运动。（2）知道分子热运动的快慢与温度的关系。难点：（1）通过知道直接感知的现象推测无法直接感知的实事。（2）分子间同时存在相互作用的引力和斥力v 教学设计1.教具准备香水，二氧化氮气体，广口瓶两个，小玻璃片一个，两天、四天、六天的硫酸铜与清水之间扩散的实验样本，红墨水，烧杯三个，小刀，水槽，玻璃板，弹簧测力计，红线，自制分子与分子间距演示器，扩散现象及分子力多媒体课件。2.教学过程展示长喙天蛾吸食花蜜、煮食物画面，思考天蛾是如何发现花蜜的？你能闻到食物的香味吗？教师提问：1、我们知道物质是由分子组成的，那么能否用肉眼看到分子运动？为什么？2、组成物质的分子是运动还是静止呢？假如运动，分子的运动和哪些因素有关呢？课前在自己身上喷香水，在教室内走一圈，你们能闻到味道吗？我们是如何闻到各种味道的？学生感受：很快闻到香水味。学生讨论回答：为什么打开一瓶香水，很快就会闻到香味，是什么东西跑到鼻子里了？学生观察后大致描述现象，同时让学生列举类似的扩散现象：教师释疑：通常分子体积与质量极其微小，如果把分子看做球形的话，13的空气分子假如以每秒100亿次数数，也需要八十多年的时间，可见我们能用肉眼看到的极小的微尘颗粒也是由无数的分子组成的。1.扩散现象：演示实验：甲：打开一瓶香水，让学生说出感受。提问：能闻到香味的原因是什么？类似的现象，能否从中举一例？乙：教师做二氧化氮扩散现象。引导：（1）教师指出上述现象是一种扩散现象；板书：扩散现象是两种以上的不同物质相互接触后，彼此渗透,互相进入对方的现象。学情预设:讨论：气体和液体都有扩散现象，固体有没有扩散现象？学生经过思考后举出生活中常见现象，比如：白糖溶于水中，樟脑丸变小甚至观察：两天、四天、六天硫酸铜溶液与清水之间扩散的实验样本。介绍：铅片与金片的扩散现象。学情预设：学生讨论：经过思考后小组选出代表说出扩散现象说明了什么？提问：扩散现象能否发生不同状态物质之间。演示：用课件模拟扩散现象以及扩散与温度的关系，加深学生对扩散现象的理解。设计意图：课件演示：具有动态效果，容易引起学生注意力，从而激发强烈求知欲。点拨：通过直接感知的现象，推测无法直接感知的事实是研究物理问题的常见方法，这种方法在物理学中称之为“转换法”。引导学生阅读课本，自己设计实验和进行实验通过分析和讨论得出结论，并与同学交流（每四人1组进行）扩散现象说明：（1）分子在运动（2）分子间有空隙提问：上述扩散现象说明了什么？板书：一切物质的分子都在永不停息的做无规则的运动。2影响扩散快慢的主要因素是什么？点拨：扩散现象与温度有关，说明分子的运动跟温度有关，所以大量分子的无规则运动叫做分子的热运动。温度越高，热运动越剧烈。既然分子在不停地运动，那么固体和液体中的分子为什么不会飞散开，而总是聚合在一起，保持一定的体积呢？实验：在一个注射器内装入一些水，用手堵住注射口，用力压活塞，发现水的体积并没有明显的变化。提出问题：既然分子间有间隙，为什么水的体积没有轻易被压缩呢？请同学用力拉铅笔的两头，铅笔伸长了吗？实验：用美工刀把铅柱的底面刮干净、削平，然后紧紧地压在一起，两个铅柱就会结合在一起，甚至下面吊一个重物都不能把它们拉开。此实验说明了什么？物体的分子间存在空隙，并且还有引力，那么为什么压缩固体和液体很困难呢？分子间的引力和斥力是同时存在的。当固体被压缩时，分子间距离变小，作用力表现为斥力；当固体被拉伸时，分子间的距离变大，作用力表现为引力。学生在老师的指导下演示，观察现象。教师提问：扩散现象说明分子在不停地运动，那固体、液体中的分子为什么不会飞散开，而总聚合在一起，保持一定的体积呢？（1）点拨：分子不会合散开，是因为分子间有引力的缘故。（2）教师演示：分子间有引力的两个铅块，介绍演示方法思考：同学们做作业时，常用透明胶带把写错处揭掉，在操作时往往把胶带用力抹一下使之与纸紧贴，才能将错处的纸揭掉一层为什么？设计意图：把抽象的问题具体化教师点拨：用力抹胶带，可以缩小胶带与纸之间的距离，使分子间引力增大。（3） 进一步提出，分子间有间隙，为什么压缩固体和液体很困难呢？学情预设：学生在观看中理解引力和斥力的关系。教师点拨：物体很难压缩，是由于分子间有斥力的缘故。（4）教师演示：弹簧接的小球间作用力让学生理解引力和斥力与分子间距离的关系。（5）演示：用课件模拟分子引力与斥力和分子间距离的关系设计意图：应用迁移，巩固提高。课堂练习：1、细棉线一拉就断，细铁丝不易拉断，这是因为（）学情预设：学生甲回答：选择D原因：分子间同时存着相互作用的引力和斥力。A、B选项认为分子间只在存在引力或斥力的说法是错误的。C项不能解释棉线比铁丝易断。D中指出分子间既存在引力也存在斥力，当把棉线和铁丝拉长时分子间的引力大于斥力，引力起主作用。棉线易断，铁丝不易拉断是因为棉线分子间的引力小于铁丝分子间的引力，故D正确。A、棉线分子间没有引力，铁丝分子间有斥力B、棉线分子之间有斥力，铁丝分子间有引力C、棉线铁丝分子软的缘故D、棉线、铁丝分子都有引力和斥力，但棉线分子间的引力小于铁丝间的引力（2）某钢铁公司在制造钢铁零件时，为了增加零件表面的硬度，常把零件放入含碳的渗碳剂中，并适当加热，这样碳分子就可以较快渗入到零件的表面层，试用所学知识说明其中的道理。学情预设：生乙回答：由于分子在不停的运动，且相互接触时，就会发生扩散现象，碳分子渗入零件的表面层，就是在两种不同物质间的扩散，通过加热升高了温度，分子无规则的运动越激烈，扩散过程越快，碳分子渗入零件表面也就加快了。点拨：（1）分子间的引力的斥力同时存在，当分子间距离很小时，作用力表现为斥力，当分子间距离较大时，作用力表现为引力。（2） 碳分子能渗入零件的表面层，就是在两种不同的物质间的扩散现象，加热升高了温度，分子的运动更加剧烈，扩散过程更快。必做题：动手动脑学物理。选做题：根据今天所学内容思考：分子热运动与温度有关，温度越高，分子热运动越剧烈，那么O的水分子运动会停止吗？为什么固体有形状，有体积，而液体只有体积没有形状，气体既无体积也无形状。v 课堂小结本节首先回顾了物质是由分子组成的知识(此部分知识学生在化学课上已经学过),使学生对分子的体积很小，物体中分子数量巨大留下深刻印象.然后,通过演示扩散现象,使学生从宏观现象出发,通过推理来感知“一切物质的分子都在不停地做无规则运动”。通过一滴红墨水在冷水和热水中扩散快慢的实验比较，让学生得出温度越高，分子的运动越剧烈，引出热运动的概念。同时为下一节学习温度和内能的关系的学习打下伏笔。通过演示实验和类比的方法，让学生了解分子之间存在相互作用力。4第十三章 内能第2节 内能v 教学目标1.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。2.过程与方法：（1）会根据分子动理论用类比的方法建立内能的概念；（2）能简单描述温度和内能的关系。3.情感态度和价值观：（1）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；（2）会应用相关知识解释一些现象。v 重点难点重点：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。v 教学设计1.教具准备空气压缩引火仪、烧瓶、打气筒、自行车车胎、橡皮管、玻璃管、水、暖水瓶。2.教学过程复习机械能的知识。通过事例说明物体怎样才能具有动能、重力势能、弹性势能。要特别强调由于地球和地面上的物体相互吸引,才使地面上的物体具有重力势能。引入新课通过前面一节课的学习，我们已经知道了奔驰的汽车、起航的轮船、飞行的飞机等交通工具，它们都具有机械能，那它们的能量从何而来呢？生：来自汽油、柴油等燃料的燃烧。师：汽油、柴油等燃料的燃烧所产生的能量是一种什么形式的能呢？今天我们将一起学习与此相关的知识演示：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）。 (1)物体的内能:物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和,叫做物体的内能。物体内部的每一个分子都在运动,都受分子作用力,但每单个分子的动能和势能,不是物体的内能。内能是指物体所有分子无规则运动的动能和势能的总和。内能也不同于机械能。物体的动能跟物体的速度有关,物体的重力势能跟物体被举起的高度有关。一个钢球是否运动,是否被举高,这只能影响钢球的机械能,并不是能改变钢球内分子无规则运动的动能和势能。那么物体的内能跟什么有关呢?请大家思考以下几个问题：静止在水平面上的物体是否具有机械能?是否具有内能?0的物体是否具有内能?生：静止在水平地面上的物体由于没有运动，所以没有动能，物体在水平地面上，高度为零，所以重力势能也为零，即物体没有机械能；静止在水平地面上的物体内含有的大量分子，分子在永不停息地做无规则运动，分子间有相互作用的引力和斥力，所以物体仍具有内能；物体的温度都是0，此时物体内的分子依然做无规则运动，所以仍具有内能。师：由于一切物体都是由分子组成的，分子永不停息地做无规则运动，分子间又存在相互作用的引力和斥力，所以一切物体都具有内能。师：物体具有能量，反映物体具有做功的本领。物体做功的本领有大小之分，所以物体具有的内能也有多少之分。影响物体内能大小的因素是什么？生：影响内能大小的因素：温度的高低、质量和体积的大小师：如何通过实验和理论分析，验证内能的大小与温度的高低、质量和体积的大小有关？生：质量和体积大小相等的物体，温度越高，分子无规则运动的程度越剧烈，分子的动能越大，物体的内能就越大。师：如何证明温度越高，分子无规则运动的程度越剧烈？我们可以在两个相同的烧杯中装入等量的冷水和热水，在冷水和热水中各滴入一滴墨水，观察墨水的扩散情况。演示实验：墨水在冷水和热水中的扩散师：墨水在哪个烧杯中扩散得快？试验说明了什么？生：墨水在热水中扩散得快。实验表明温度越高，分子的无规则运动就越剧烈，分子运动越剧烈，它的动能就越大。质量和体积相同的物体，温度越高，物体的内能就越大。师：同一物体的温度升高时，物体内所有分子的动能的总和就增加，物体的内能就越大。温度降低时,物体的内能减小。正是由于内能跟温度有关,人们常常把物体的内能叫做热能,把物体内部大量分子的无规则运动叫做热运动。炽热的铁水,温度很高,分子运动激烈,它具有内能。冰冷的冰块,温度虽低,其内部分子仍在做无规则运动,它也具有内能。 由此可知，我们可以通过提高温度的方式增加物体的内能。怎样使物体的温度升高呢？2热传递改变内能的一种方式师：有一根铁丝，你能通过哪些方法使它的温度升高？即使它的内能增加。生：A、放在太阳下晒；B、在石头上摩擦；C、放在热水中烫；D、放在火上烧；E、用锤子敲；F、放在手中捂；G、用力反复弯折师：我们把当物体或物体的不同部分之间存在温度差时，能量就会从高温处移到低温处，直至温度相同的现象叫热传递。通过热传递的方式可以改变物体的内能。热传递改变内能的一种方式。除热传递外，还有其他方式如摩擦、敲打等做功的方式改变物体的内能。改变内能的两种方式：热传递和做功。（板书：改变内能的两种方式：热传递和做功）3热量师：将金属汤匙放在热水中热传递的方式改变物体的内能金属汤匙：吸收热量，内能增加；热水：放出热量，内能减少热传递过程中，是内能的转移师：热传递方式可以改变物体的内能，物理学中，把物体在热传递过程中转移能量的多少叫做热量。用符号Q表示，热量的单位与能量相同，也是J。在热传递过程中，内能改变的多少可用传递的热量来量度 (4)内能和机械能 通过机械能和内能的对比,进一步帮助学生理解内能概念。分析在水平光滑桌上滑动的木块具有什么能。 首先木块有势能,也有动能枣统称为机械能。机械能与整个物体的机械运动情况有关。 木块内部的分子做无规则运动,且分子间有作用力,木块有内能。内能与物体内部分子的势运动和分子间的相互作用有关。 4.小结(1)内能不是单个分子具有的,而是所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和。 (2)内能所指的动能是所有分子做无规则热运动的动能的总和。这种无规则的热运动,是分子在物体内部自身不停的“分子运动”,而不是随着物体整体一起所做的运动。物体作为整体运动所具有的动能是机械能不是内能。 (3)内能所指的分子势能是分子间相互作用使分子具有的势能。作为物体整体跟地球的相互作用而具有的重力势能是机械能,不是内能。 所以内能是不同于机械能的另一种形式的能量。2.内能跟温度的关系(板书)温度高扩散快分子运动快分子动能大内能大;温度低扩散慢分子运动慢分子动能小内能小。 小结:物体温度升高,内能增加;温度降低,内能减少。(板书)3.改变内能的方式(板书)结论:用热传递的方式可以改变物体的内能,其实质是一个物体的内能转移给另一个物体,能的形式没变.(板书) 结论:做功也可以改变内能,其实质是内能和其它形式的能之间转化,能的形式发生了变化.(板书) 思考:出示钢锯条,问:如果只知道这根钢锯条温度升高了,而没有看到内能改变的过程,能否判断是通过做功还是通过热传递的方式使它的内能增加的. 教师分析点拔: 做功和热传递对改变物体的内能是等效的,所以无法判断.v 课堂小结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。 6第十三章 内能第3节 比热容v 教学目标1.知识与技能：（1）了解比热容的概念，知道比热容是物质的一种特性。（2）会查比热容表，了解一些常见物质的比热容，尝试用比热容解释简单的自然现象。（3）会进行物体吸热、放热的简单计算。2.过程与方法：通过实验探究，建立比热容的概念。3.情感态度和价值观：（1）利用比热容的知识解释简单的自然现象，加强物理与生活的联系；（2）有利用物理知识解释生活现象的意识。v 重点难点重点：比热容概念和应用，以及热量的计算。难点：比热容概念的建立。v 教学设计1.教具准备多媒体课件、天平、规格相同的电加热器、温度计、水、食用油、烧杯。高温路面煎鸡蛋。在太阳的照射下，路面的温度高得可以煎鸡蛋，那么同样在太阳照射下的海水，也那么烫人吗？(创造课堂情景，激发学生的兴趣和求知欲。)图片：夏日的海滩。白天海滩上的沙子热得烫脚，而海水非常凉爽；傍晚太阳西落，沙子很快凉了下来，而海水却仍然暖暖的。同样的日照条件，为什么沙子和海水的温度不一样？学生思考提出的问题，可能与沙子和海水这两种物质的性质有关。新课内容(一)比较不同物质吸热的情况1家中要烧开水，烧水时间可能与哪些因素有关？水吸收热量多少与加热器、水的质量、水的温度变化等因素有关。2如果要研究海水和沙子这两种物质吸收热量温度变化的情况，应如何设计实验？(控制水和沙子的质量相等，加热器要相等。)3相同规格的加热器每秒放出的热量是一定的，所以实验中用相同的加热器有什么好处？4为了使物体均匀吸热，实验中我们利用食用油代替沙子进行实验。如何比较质量相等的水和食用油的吸热情况？(使水和食用油升高相同温度，比较加热时间长短，即吸收热量的多少)还有其他方法进行比较吗？(加热相同时间，即吸收相等热量，比较升高的温度)根据其中一种方法设计实验数据记录表格。物质水食用油质量m/kg初温t0/末温t1/（t1-t0）/吸收的热量（加热时间）实验步骤：（学生分为两组，每组采用一种方法进行实验）1用天平取质量相等的水和食用油，利用温度计测出它们的初始温度。2把完全相同的电加热器浸没于液体中，同时接通电源，对水和食用油加热（加热相同时间或观察温度计示数升高相同数值）。3停止加热，记录实验数据（相同时间内，温度计上升的示数；或升高相同温度的加热时间）。4把数据填入表格中进行数据处理。画出吸热升温与加热时间的关系图像。根据图像你能判断出哪个吸热能力更强？分析论证：质量相等的不同物质吸收相等热量后，升高的温度是否相同？质量相等的不同物质升高相同的温度吸收的热量是否相等？如果使用其他物质进行实验，也可以观察到类似的现象。结论：质量相等的不同物质，升高相同的温度，吸收的热量不相等。为了比较各种物质的这种性质上的不同，引入比热容的概念。(二)比热容利用比热容来表示质量相同的不同物质，升高相同温度，吸收热量不同的性质。在比较时要让质量相等，温度升高也相等，质量取1kg，温度都升高1，比较起来最为方便。你能尝试给比热容下定义吗？可以借鉴密度的定义方法。定义:一定质量的某种物质，在温度升高时吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比,叫做该种物质比热容。比热容用符号c表示，你能根据比热容的定义写出计算式吗？请说出公式中各符号表示的物理量及单位。比热容的单位就可以使用这些物理的单位组成起来，比热容的单位是焦每千克摄氏度，符号是J/（kg）。阅读课本中常见的一些物质的比热容。结合比热容表，说说你对物质比热容的认识。1比热容是反映物质自身性质的物理量，不同物质，比热容一般不同。2同种物质的不同状态，比热容不同。3水的比热容比一般的物质比热容都要大。投影比热容概念辨析的例题。强调比热容是物质的一种物理属性，它的大小与物体吸收热量、质量和温度变化无关，只是比热容的计算式。(三)比热容的应用质量相同的不同物质，可吸收或放出同样热量时，比热容较大的物质温度变化较小。因此，比热容大的物质对调节温度有很好的作用。解释：1同样的日照条件下，为什么中午的沙子比海水的温度要高？(水的比热容比沙子大得多，质量相同的水和沙子，如果吸收的热量相同，水的温度上升的比沙子小得多，所以中午的沙子温度比海水温度高。)2我国吐鲁番盆地会出现“早穿皮袄午穿纱，围着火炉吃西瓜”的现象，你能解释其中的原因吗？想想议议：我国北方房中的“暖气”用水作为介质，把燃料燃烧时产生的热量带到房屋中取暖。用水作为运输能量的介质有什么好处？生活中、各种产业中，还有没有用水来加热或散热的情况？(汽车用水作为冷却液、冬天用热水袋取暖)水的比热容大，质量一定的水和其他介质相比，升高或降低相同的温度，水吸收或放出的热量较多，可以提高热传递的效率。实际生活中利用水的比热容大的还有汽车用水作为冷却液、冬天用热水袋取暖等。(四)热量的计算比热容在数值上等于单位质量的某物质温度每升高1所吸收的热量。水的比热容是4.2103J/（kg），它表示什么意思？口答：2kg的水温度升高1 需要吸收多少热量？1kg的水温度升高2 需要吸收多少热量？质量为m的水温度升高1 需要吸收多少热量？质量为m的水温度升高t需要吸收多少热量？质量为m的某种物质（比热容为c）温度升高t需要吸收多少热量？小结：物体的质量为m，比热容为c，温度变化值为t，物体在温度变化过程中吸收或放出的热量Q=cmt。例：一个水壶装满质量为4kg，温度为20的水，要将水烧开（1标准大气压），水需要吸收多少热量？在利用Q=cmt进行计算时要注意：1各个物理量的单位。质量单位用千克（kg），温度单位用。2t是温度的变化值，既不是初温也不是末温，注意区分温度“升高到”和“升高了”。3物体吸热升温和放热降温的计算公式相同，注意温度的变化。4还可以利用公式变形计算质量：；比热容：；温度变化：。应用：1质量为2kg的某金属块，温度从30升高到80需要吸收的热量是4.6104J，则此金属块的比热容是多大？2一冰块温度从-20升高到-10，吸收的热量为4.2103J的热量，求此冰块的质量。c冰2.1103J/（kg）3质量为2kg的水，温度为25 ，吸收6.3104J的热量，温度升高到多少？v 课堂小结比热容概念的建立是本节的重点和难点，结合生活经验，如海边的沙子和海水中午时的温度不同，提出问题，不同物质在其他条件相同时，吸热温度变化可能不同。再通过实验来验证，做好实验是关键，质量相等的水和食用油吸收相同热量，升高的温度不同，相反如果质量相等的水和食用油升高相同温度，吸收热量也不等。根据实验得出比热容的定义，根据定义还可以写出比热容的计算式，根据计算式得出比热容的单位。通过阅读不同物质的比热容表，了解比热容是物质的一种物理属性，与密度、熔点等相似，它的大小与物体的质量、温度等因素无关。为了进一步加深对比热容的理解，可以利用比热容的知识解释生活中的一些现象，以及利用Q=cmt进行一些简单计算。5第十四章 内能的利用第1节 热机v 教学目标1.知识与技能：（1）通过观察、分析内能转化为机械能的实验，知道热机的概念，了解四冲程汽油机的基本工作原理。（2）了解汽油机和柴油机的构造和工作过程的相同点和不同点。2.过程与方法：通过了解汽油机和柴油机的构造和工作过程，利用对比的方法来认识这两种内燃机的异同点。3.情感态度和价值观：（1）通过演示实验培养学生观察和分析问题的能力（2）通过阅读“现代汽车”，了解内能的利用对人类社会发展的重要意义。v 重点难点重点：（1）了解四冲程汽油机的基本工作原理。知道压缩冲程和做功冲程中的能量转化。（2）知道汽油机和柴油机的主要区别。“飞轮”的作用。难点：热机整个工作过程中，能量的转移和转化。v 教学设计1.教具准备多媒体课件、试管、酒精灯、铁架台、水、火柴、汽油机模型和挂图、柴油机模型和挂图等。2.教学过程利用内能加热物体教师：任何物体都具有内能，内能的利用也是随处可见的。我们天天吃饭，那么生米是如何变成熟饭的？学生：是通过加热，利用燃料燃烧放出的内能使米变熟。教师：类似的例子还有哪些？学生：冬季取暖利用了内能。学生：热水袋暖胃利用了内能。（教师还可补充一些加热的例子，如工厂的热处理、吹制玻璃工艺品等）教师：上面的例子有一个共同特点，都是直接利用内能转移来加热物体的，这是利用内能的一种方式。板书：一、直接加热物体教师：用内能直接加热物体，可以有多种方法。目前人们最普遍运用的还是用火直接加热。火，是人类文明的象征，它促进了社会的进步，也为人民群众的生活提供了方便。同时我们也应看到，烟囱林立，家家生火，也有它不利的一面：能源浪费、对环境污染。为了趋弊兴利，人们做出了种种努力。例如在冬季取暖问题上，把各家生火取暖改为分片供热（暖气）。用效率高的锅炉替代简易炉灶。有些地区还采用了大型工业锅炉的余热实行集中供热的方式。在家庭用火上，推广了以（煤）气代煤，从而提高了内能的利用率，降低了能耗，同时也保护了环境。利用内能来做功当然，节能降耗还有很多途径，如改烧煤为用电就是其中之一。教师：提到用电，同学们知道电是怎么生产出来的吗？学生：是发电机发出来的。教师：不错，是发电机发出来的。那么发电机利用的又是什么能量？为了说明这个问题，我们来看一个实验。演示：书中所示的实验。教师：谁来说一下该实验中能量的转化过程？学生：燃烧酒精放出的内能，传递给水蒸气，水蒸气内能增加，增大到一定程度就能推动塞子做功，水蒸气的一部分内能转化为塞子的动能。（机械能）（以上回答可在教师的引导下完成）教师：这是利用内能的另一种方式。板书：二、对物体做功教师：发电厂发电就利用了上述实验原理。发电厂，首先要用煤加热锅炉中的水，水蒸气获得内能后，带动发电机工作，水蒸气的一部分内能先转化为发电机的机械能。接着发电机又在运转过程中把机械能转化为电能。（后一转化将在电学中学习）利用上面实验的原理，人们还制造出了汽油机、柴油机、喷气发动机等。这些机器的共同之处都是利用内能来工作的。我们称之为热机。板书：热机：把内能转化为机械能的机器热机的发明，是在17世纪末期。近300年来，经过人们的不断研制和改进，它已成为人们生产、生活中重要的动力机器。热机做为工业化生产飞速发展的催化剂，必将会扮演越来越重要的角色。热机的种类很多，我们以最常见的汽油机为例。【演示实验】用酒精灯给试管中的水加热，由于燃料在试管外燃烧，热量损失较大，内能的利用率较低。能不能把燃料移到内部去燃烧，来获得更大的动力？进行新课内燃机：燃料在气缸内燃烧的热机(1)汽油机最常见的内燃机，以汽油为燃料，叫做汽油机。构造（出示模型或挂图。边指示边讲解）。进气门，排气门，火花塞，气缸，活塞，连杆，曲轴。（介绍名称的同时，介绍各部分的功能）冲程：活塞从气缸一端运动到另一端叫做一个冲程工作原理。（边动作边讲解，并提醒学生注意观察活塞、气门、连杆、曲轴的动作情况）内燃机的工作过程以一个循环为一个单元，一个循环又分为四个冲程开始工作前，活塞位于气缸上端，进、排气门均关闭。工作时，活塞由上向下运动，进气门打开，排气门仍关闭。由于缸内体积增大，压强减小，空气和汽油的混合气体被吸入气缸。这是第一个冲程活塞运动到最下端，就开始转为向上运动。这时进气门、排气门都关闭，混合气体被强行压缩，使气体的温度升高，压强增大。这是第二个冲程压缩结束时虽然温度较高，但未能达到燃料的燃点。在压缩冲程结束的瞬间，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压气体，高温高压燃气推动活塞由上向下运动，通过连杆带动曲轴转动。实现了内能向机械能的转化。这是第三个冲程做功冲程结束，活塞继续由下向上运动，进气门关闭，排气门打开，燃烧后的废气被活塞推出缸外。这是最后一个冲程此后，活塞又由上向下运动，从此进入下一轮循环。能的转化。教师：汽车在开动前，是如何使内燃机起动的？学生回答后总结：通过外力先使飞轮和曲轴转动起来，由曲轴通过连杆带动活塞运动，消耗机械能来帮助内燃机完成吸气、压缩两个冲程内燃机一旦开始做功，内能就会转化成曲轴的机械能。这时曲轴获得的机械能一部分通过做功，一部分通过飞轮（与曲轴相连的质量较大的轮子）保存起来。然后依靠飞轮的惯性再反过来向外输出带动曲轴转动，靠消耗飞轮的机械能完成排气以及下一循环的吸气、压缩。这样内燃机就可连续工作下去了。打开flash课件，让学生理解汽油机的工作原理。(2)柴油机柴油机与汽油机有共同的地方，也有不同之处。柴油机与汽油机的相同点：都是内燃机；一个工作循环都要经历四个冲程柴油机与汽油机的不同点：构造方面：柴油机没有火花塞，而在相应位置上安装的是喷油嘴；工作过程上：吸入的气体不同（汽油机吸入的是什么？柴油机吸入的只是空气）；压缩情况不同（问：汽油机压缩冲程末温度、压强多大？柴油机压缩冲程末，气体体积要小得多。所以压强更大，温度更高，这个温度早已超过了柴油的燃点）；点火方式不同（汽油机靠火花塞点火。柴油机由于压缩气体温度已超过柴油燃点，从喷油嘴喷入雾状柴油便可立即燃烧。这种方式称为压燃式）；用途方面：柴油机比汽油机便宜，但汽油机一般比柴油机轻巧，所以汽油机通常用在飞机、小汽车、摩托车及一些小型农用机械上。而柴油机一般用在舰船、载重汽车、拖拉机、坦克以及发电机等大型设备上。v 课堂小结本节利用挂图、模型分析，注重培养学生的观察能力和分析总结能力，培养学生的比较能力，所以在教法上有演示、引导学生观察、分析讨论、比较、联系实际这些环节。“汽油机”利用挂图和实验仪器演示汽油机的四个冲程，使学生在理解工作过程的内在逻辑联系。体会到汽油机的发明是人们智慧的结晶，在技术应用领域人们可以充分发挥自己的聪明才智。“柴油机”让学生自主分析汽油机和柴油机的相同点和不同点，提高学生的判断、比较能力。4第十四章 内能的利用第2节 热机的效率v 教学目标1.知识与技能：（1）知道在燃烧过程中燃料的化学能转化为内能;（2）知道什么是燃料的热值和单位，会查燃料热值表。2.过程与方法：（1）从生活中体会不同燃料燃烧释放热的本领不同，建立热值的概念。（2）能简单计算某种燃料完全燃烧放出的热量。（3）能说出热机工作时燃料释放能量的主要流向，知道什么是热机的效率。3.情感态度和价值观：结合有效利用燃料的途径，使学生懂得节约和充分利用能源的重要意义。v 重点难点重点：燃料的热值和热机的效率。难点：对热机效率的理解。v 教学设计1.教具准备图片、多媒体课件等2.教学过程燃料的种类很多，固体燃料有木柴、煤等，液体燃料有汽油、柴油等，气体燃料有煤气、天然气等。根据你的经验，相同质量的不同燃料，燃烧放出的热量是不是相同？要找出事实来支持你的论点，并进行分析。燃料燃烧放出的热量与什么因素有关？燃烧相同质量的不同燃料，放出的热量不同。 （1）燃料的热值 我们根据燃料燃烧放出的热量的不同，例子:同样烧一锅水，需要3kg的干木材，2kg的烟煤，1kg的木炭，我们物理学中引入了热值这个物理量。 定义:我们把1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值。 字母:q 单位:焦每千克 单位符号:J/kg 干木材:1.2107J/kg 物理意义:1kg的干木材完全燃烧放出的热量是1.2107J 煤气:3.9107J/m3 物理意义:1m3的煤气完全燃烧放出的热量是3.9107J 影响因素:只与燃烧的种类有关 Q=mq Q=vq 交流总结：1）热值反映了燃料本身的一种特性,只与燃料的种类有关,与燃料的形态、质量、体积、是否完全燃烧均无关系。2）热值的单位：J/kg3）不同燃料的热值一般不同；不同燃料的热值有时还可能相同。4）氢气的热值最大。5）气体的热值单位：J/m3例.干木材的热值是1.2107J/kg，完全燃烧10kg的干木材放出的热量是多少？热机的效率热效率提出问题：用煤气灶烧水时，煤气能完全燃烧吗？煤气燃烧放出的热量能全部被水吸收吗？分析讨论：煤气燃烧放出的热量：煤气不能完全燃烧，损失了一部分能量煤气灶本身也会吸收一部分能量高温的烟气带走了一部分能量还有一部分直接损失掉了水吸收的热量只占煤气放出热量的一部分所以，在烧水的过程中，被水吸收的热量与燃料完全燃烧放出能量的比值，称为热效率。热机的能量损失 教师:一辆汽车从身旁驶过，有时根据人的嗅觉就能知道它的发动机是汽油机还是柴油机。这是为什么, 学生:因为它们排出的气体的味道不同。 教师:说得很对。但你们想过没有，排出的气体中仍有汽油或柴油味这说明了什么,学生:说明汽油或柴油并未完全燃烧。 教师:既然燃料没有完全燃烧，就说明有一部分能量被白白地损失掉了。 燃料未能完全燃烧 教师:再想想，除此之外还有些什么损失, 学生:排出的气体中还具有内能。 教师:有人曾用汽车的尾气加热饭菜就说明了这一点。除此之外，气缸壁等也会传走一部分内能。 废气和散热带走一部分内能 教师:以上这些都是没有转化成机械能的内能。那么曲轴获得的机械能是不是全部做了有用功, 学生:不是，有一部分要传给飞轮以维持其继续转动。 教师:除此之外，由于各零部件之间有摩擦，曲轴还需克服摩擦做功。 克服摩擦做功 (2)热机的效率 由于以上原因，真正用来做有用功的能量只占燃烧燃料所能提供能量的一部分。所占比例的大小，也就成了热机性能的标志。为此，我们再介绍一个新的概念: 热机的效率:用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率 =Q有用/Q 完全由于损失的原因比较多，所以热机的效率一般都较低。理解热机的效率:1) 热机效率是指热机转变为有用功的能量与燃料完全燃烧所择放的能量的比值,它反映了能量的利用率,热机性能的一个重要标志.2) 由于热机在工作过程中,总有能量损失,所以热机的效率总小于1。【练一练】某中学为学生供应开水，用锅炉将200kg的水从25 加热到100 ，燃烧了6kg的无烟煤。试求(1) 锅炉内200kg的水吸收了多少热量？(2) 6kg无烟煤完全燃烧放出的热量是多少？(3) 此锅炉的效率是多少？（无烟煤的热值是3.4107J/kg【议一议】为了合理利用能源，人们一直都在努力提高热机的效率，汽油机的效率：2030%，柴油机的效率：3045%，都比蒸汽机的效率高。教师:热机是人类使用的主要动力机。尽管它的效率还不高。我们仍然离不了它。问题的关键是如何改进和提高它的性能。经过上面的分析，谁能归纳一下改进热机的总体设想, 如何提高热机的效率 第一，使燃料尽可能完全燃烧 第二，尽量减少各种热损失 第三，不断改进设备，提高燃料的利用率 v 课堂小结本节包括燃料的热值、热机的效率两部分内容，这两部分内容是对内能的改变、利用等知识的进一步完善，它与生活实际联系紧密。通过比较相同质量的不同燃料完全燃烧放出热量不同，得出热值这一物理量，它反映了物质的物理属性。内能的利用主要有两方面：利用内能加热物体，例如生火做饭、烧烤等；还可以利用内能来做功。燃料燃烧放出的热量在实际使用时，不可能完全被利用，为了反映燃料的利用率，可以利用有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，来反映燃料的利用情况。热机同样也存在能量的使用效率问题，热机的效率就是用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的热量之比。在计算热机的效率时，要分清能量的去向，哪些能量是有效利用的，哪些是浪费的，所以热机的效率既是本节教学的重点，也是教学的难点。5第十四章 内能的利用第3节 能量的转化和守恒v 教学目标1.知识与技能：（1）知道能量守恒定律。（2）能举出日常生活中能量守恒的实例。（3）有用能量守恒的观点分析物理现象的意识。2.过程与方法：（1）通过学生自已做小实验，发现各种现象的内在联系。（2）通过讨论体会能量不会凭空消失，培养学生探究物理规律的能力。3.情感态度和价值观：（1）通过学生自己做小实验，激发学习兴趣。（2）对能量的转化和守恒有一个感性的认识，为建立科学世界观与思维方法打基础。v 重点难点重点：能的转化和守恒定律，强调能的转化和守恒定律是自然科学中最基本定律。难点：运用能的转化和守恒定律对具体的自然现象进行分析，说明能是怎样转化的。v 教学设计1.教具准备多媒体课件、黑塑料袋、水、温度计、太阳能电池、小电扇、钢笔杆、碎纸屑、乒乓球、小球撞击演示器。2.教学过程问题：刀具在砂轮上磨削时，为什么会刀具发热？来回迅速摩擦双手，为什么会热？学生回答：原因是通过摩擦力做功，机械能转化为内能。问题：在暖气片上放有一瓶冷水，过一段时间后水会出现什么现象？出现这一现象的原因？学生回答：变热，这是通过热量传递使这瓶水内能增加。问题：分别给电风扇、电炉、电灯通电，会出现什么现象？老师引导：这些实例中，物体的内能增加了，是由其他形式能转化来的或是从其他物体转移来的，今天要学习能的转化和转移过程中数量之间有什么关系。观看资料，进行思考。体会资料中提出的事物间由能量转化产生的各种联系。引导学生完成“想想议议”中的小实验，让学生观察所发生的现象，并通过这些现象说明它们之间的相互联系。下面我们一起来完成几个小实验，学生开始实验，以同桌为小组进行，观察手、温度计、小电扇和钢笔杆的变化：(1)来回迅速摩擦双手。 (2)黑塑料袋内盛水,插入温度计后系好,放在阳光下。(3)将连在小电扇上的太阳电池对着阳光。(4)用钢笔杆在头发或毛衣上摩擦后再靠近细小的纸片。注意观察现象:师生互动1:讨论四个小实验中发生了哪些能量转化。来回迅速摩擦双手,手会感觉到热。机械能转化为内能。黑塑料袋内盛水,插入温度计后系好,放在阳光下,过一会儿,可观察到温度升高。光能转化为内能。小电扇转动起来，光能转化为电能再转化为机械能。钢笔杆能够吸引小纸片，机械能转化为电能。 教师总结:经过长期的探索,发现各种现象不是彼此孤立，而是相互联系的。用能量的概念及能量转化的观点，可以反映这种联系，在一定的条件下，各种形式的能量可以相互转化。师生互动2:填教科书中图14-3-1.教师引导,学生充分讨论后填写,不要强调答案的统一,只要合理就行。方法点拨：在判断能量是如何转化时，可先找出是哪一种形式的能量减少了，哪一种形式的能量增加了，增加的那一种形式的能量就是由减少的那一