日期:2022-02-27
這是內能教案分子熱運動教案,是優秀的物理教案文章,供老師家長們參考學習。
(一)教學目的
1、知道分子無規運動的快慢與溫度有關。
2、知道什么是內能,物體的內能是不同于機械能的另一種形式的能。
3、知道物體溫度改變時,內能隨之改變。
(二)教具
燒杯,墨汁等、
(三)教學過程
1、復習
復習機械能的知識、通過事例說明物體怎樣才能具有動能、重力勢能、彈性勢能、要特別強調由于地球和地面上的物體相互吸引,才使地面上的物體具有重力勢能、
2、引入新課
分子動理論告訴我們,分子永不停息地無規則運動著、那么公司也同一切運動物體具有動能一樣,也具有動能、分子動理論還告訴我們:分子之間有相互作用力、這又使分子具有勢能。
3、進行新課
(1)物體的內能:物體內部所有分子做無規則運動的動能和分子勢能的總和,叫做物體的內能、物體內部的每一個分子都在運動,都受分子作用力,但每單個分子的動能和勢能,不是物體的內能、內能是指物體所有分子無規則運動的動能和勢能的總和、內能也不同于機械能、物體的動能跟物體的速度有關,物體的重力勢能跟物體被舉起的高度有關、一個鋼球是否運動,是否被舉高,這只能影響鋼球的機械能,并不是能改變鋼球內分子無規則運動的動能和勢能、那么物體的內能跟什么有關呢?
(2)內能的變化:物體內能既然是物體內部所有分子無規則運動的動能和勢能的總和,那么當分子運動加劇時,物體的內能也就增大、上節課我們曾進過:物體的溫度升高,其內部分子的無規則運動加劇、科學的論斷,必須要有證據,在物理學中,通常是用實驗來證實論斷的、今天我們同樣用實驗來證實上面的論斷。
實驗演示:取三只燒杯,分別倒入冷水、溫水和熱水,然后分別向三只杯內緩慢地滴入幾滴墨汁,觀察比較三只杯內墨擴散的快慢。
實驗結果表明:溫度越高,擴散過程越快、擴散得快,說明分子無規則運動的`速度大,即分子無規則運動激烈、
因此:物體的內能跟溫度有關、溫度升高時,物體的內能增加、溫度降低時,物體的內能減小、正是由于內能跟溫度有關,人們常常把物體的內能叫做熱能,把物體內部大量分子的無規則運動叫做熱運動。
(3)一切物體都有內能、這是因為物體內的分子永不停息地無規則運動著、熾熱的鐵水,溫度很高,分子運動激烈,它具有內能、冰冷的冰塊,溫度雖低,其內部分子仍在做無規則運動,它也具有內能。
(4)內能和機械能
通過機械能和內能的對比,進一步幫助學生理解內能概念、分析在水平光滑桌上滑動的木塊具有什么能。
首先木塊有勢能,也有動能棗統稱為機械能、機械能與整個物體的機械運動情況有關。
木塊內部的分子做無規則運動,且分子間有作用力,木塊有內能、內能與物體內部分子的勢運動和分子間的相互作用有關。
4、小結
(1)內能不是單個分子具有的,而是所有分子做無規則運動的動能和分子勢能的總和。
(2)內能所指的動能是所有分子做無規則熱運動的動能的總和、這種無規則的熱運動,是分子在物體內部自身不停的“分子運動”,而不是隨著物體整體一起所做的運動、物體作為整體運動所具有的動能是機械能不是內能。
(3)內能所指的分子勢能是分子間相互作用使分子具有的勢能、作為物體整體跟地球的相互作用而具有的重力勢能是機械能,不是內能。
所以內能是不同于機械能的另一種形式的能量。
(四)說明
物體的內能較之物體的機械能更為抽象,不能用“物體能夠做功,我們就說它具有能量”的內能,比較容易為學生接受,但也容易造成與機械能的混淆,講課中要強調內能是“所有分子動能和勢能的總和”“大量分子無規則運動的動能”“分子間的勢能”,突出內能是跟熱運動有關的能量。
一、教學目標內能教學設計模板
(一)知識與技能
1.了解內能的概念,知道任何一個物體都具有內能。
2.知道熱量的概念及單位。
3.結合實例分析,知道熱傳遞是改變物體內能的一種方式,是內能的轉移過程。
4.知道做功可以使物體內能增加或減少的一些事例。
(二)過程與方法
會根據分子動理論用類比的方法建立內能的概念,能簡單描述溫度和內能的關系。
(三)情感態度和價值觀
了解用熱傳遞和做功改變物體內能的方法在生產、生活中的應用,會應用相關知識解釋一些現象。
二、教學重難點
本節是由“內能”、“物體內能的改變”兩部分內容組成的。內能是構成物體的所有分子,其熱運動的運動與分子勢能的總和。分子的概念就比較抽象,學生是通過宏觀現象來推測微觀機理建立的,而內能的概念也非常抽象,內能概念的建立是本節的一個重點和難點;物體的內能與溫度有關,兩個溫度不同的物體會發生熱傳遞,在熱傳遞過程中轉移能量的多少就是熱量,它不是物體內部所含有的量,而是一個變化量,要區分溫度、內能、熱量之間的關系,所以對熱量概念的建立也是本節重點之一;另外改變物體內能的途徑也是本節的教學重點。
重點:內能、熱量概念的建立,知道改變物體內能的兩種途徑。
難點:用類比的方法建立內能的概念。
三、教學策略
內能的概念比較抽象,學生難于直接接受和理解。在教學中可以結合機械能的知識,可用對比的方法,物體由于運動而具有動能,分子也在不停地做無規則運動,所以分子也具有動能;彈簧被壓縮或拉伸時具有彈性勢能,分子間也存在相互作用的引力和斥力,所以分子間也存在分子勢能。內能的大小與溫度有關,可以通過物體溫度的變化來反映內能的變化。內能改變有兩種方法:做功和熱傳遞,這兩種改變內能的方法在生活中經常使用到,只是沒有上升到理論層面,可以給出生活中常見的內能改變,對內能改變方法進行分類,從而總結出內能改變的兩種方法。熱傳遞中轉移能量的多少就是熱量,它是一個過程量,反映內能的變化量,要用“吸收”或“放出”來表述,而不能用“具有”或“含有”來表述,熱傳遞改變內能是能量的轉移。做功改變物體內能涉及兩個方面,對物體做功和物體對外做功,通過實驗來證明做功可以改變物體的內能,其中采用了轉化的方法,如壓縮空氣使其內能增大,轉化為棉花的燃燒等。做功改變物體的內能是能量的轉化。
四、教學資源準備
多媒體課件、空氣壓縮引火儀、燒瓶、打氣筒、自行車車胎、橡皮管、玻璃管、水、暖水瓶。
五、教學過程
演示:給一個回力玩具汽車上緊發條,使其在水平桌面上運動。
小汽車的動能是怎么來的?
學生觀察小車運動,得出小車的動能是由彈簧的彈性勢能轉化而來的。
創造課堂情景,激發學生的興趣和求知欲。
演示:從一個裝滿開水的暖水瓶中倒出一部分水,用軟水塞塞緊,注意觀察瓶塞。
推動瓶塞的能量來自哪里?
水蒸氣具有能量,這就是我們要研究的內能。
學生觀察實驗,思考問題。
提出猜想,可能是來自于熱水(或熱的水蒸氣)。
結合實驗,提出問題,引入新課。
新課內容(25分鐘)
內能
展示具有動能的物體的圖片和視頻。
物體由于運動而具有的能量是動能。分子具有動能嗎?
展示具有勢能的物體的圖片和視頻。
彈簧由于發生彈性形變具有彈力,還具有彈性勢能。分子間有分子勢能嗎?
我們把動能和勢能統稱為機械能,構成物體的所有分子,其熱運動的動能和分子勢能之和叫做物體的內能。
內能和機械能是同種能量嗎?你能說出它們的異同點嗎?
小結:內能是與機械能不同的一種能量。物體可以沒有機械能,但一定有內能。因為分子在不停地做無規則運動,所以一切物體都具有內能。
結合動能的特點,思考問題。
分子也具有動能,根據分子動理論的初步知識,分子在不停地做無規則運動。
結合勢能的特點,知識遷移得出:分子具有分子勢能,因為分子間也存在相互作用的引力和斥力。
根據前面的定義,學生討論。
機械能是與物體整個機械運動情況有關的能量。而內能是與物體內部分子的熱運動和分子之間的相互作用情況有關,內能是不同于機械能的另一種形式的能。
內能和機械能的單位都是焦耳(J)。
學生進行討論補充。
利用對比的方法得出內能的概念,注重物理方法培養。
培養對比的物理方法。
內能的大小
猜想:內能大小可能與哪些因素有關?請說說你的猜想依據。
小結:
1.內能的大小與物體的溫度有關。同一物體溫度升高,內能增大;溫度降低,內能減小。
2.內能還與物體的質量、狀態等有關。
3.一切物體都具有內能。
判斷下列物體內能的變化。
1.太陽下的一瓶水,溫度升高。
2.一杯水喝掉一半。
3.水結成冰。
學生討論,進行猜想,同學之間相互補充。
1.內能可能與溫度有關,因為溫度越高,分子運動越劇烈,分子動能越大,內能越大。
2.內能可能與質量有關,因為質量越大,物體所含分子數量越多。
學生根據影響內能大小的因素判斷內能的變化。
培養學生分析問題的能力。
物體內能的改變──熱傳遞
如何判斷一個物體內能大小的變化?
把剛煮熟的雞蛋從開水中拿出放入冷水中,判斷雞蛋和水的內能的變化。并說出理由。
雞蛋和水的內能發生了改變,它們之間發生了熱傳遞,通過熱傳遞改變了雞蛋和水的內能。
熱會從高溫物體傳遞給低溫物體;高溫物體的溫度會降低內能減少,低溫物體的溫度會升高,內能增加。
在雞蛋和水的例子中,熱傳遞的方向?
熱量:
1.定義:在熱傳遞中,傳遞能量的多少。
2.單位:焦耳(J)。
3.物體吸收熱量時內能增加,放出熱量時內能減少。
4.內能反映的是熱傳遞過程中內能的變化量,只能用“吸收”或“放出”描述,不能用“具有”、“含有”等詞描述。
5.熱傳遞中轉移的是熱量,不是溫度。
你能舉出一些利用熱傳遞改變物體內能的例子嗎?
討論:
結合問題,討論溫度、內能和熱量的不同點。
一個物體的溫度升高,它的內能增加。物體內能增加,溫度是否一定升高?舉例說明。
小結:內能是能量的一種形式,也是某一時刻的狀態量,一切物體都具有內能;熱量是一個過程量,要用“吸收”或“放出”來表述,而不能用“具有”或“含有”來表述。
物體的內能與溫度有關,物體溫度升高,內能增大;溫度降低,內能減小。可以根據溫度的變化來判斷物體內能的變化。
雞蛋的內能減小,水的內能增大。因為雞蛋的`溫度降低,水的溫度升高。
熱傳遞從高溫的雞蛋向水傳遞。
學生討論,舉例。
冬天利用熱水袋取暖、發燒時用冷毛巾給頭部降溫、夏天把食物放入冰箱冷藏等。
學生討論,進行交流。
物體內能增加,溫度不一定升高。如晶體在熔化時,溫度不變,內能是增加的;液態晶體在凝固時,溫度不變,但要放熱,內能減少。
提高學生的物理素養。培養思考、自學能力。
利用生活實例提高學生的學習興趣。
培養學生合作學習的能力。
物體內能的改變──做功
除了熱傳遞外,還有什么途徑可以改變物體的內能?
投影做功改變物體內能的圖片和視頻,這些圖片說明了什么?
分組實驗:怎樣使一段鐵絲的溫度升高、內能增大?
器材:一段較粗的軟鐵絲、一個打火機、一張砂紙、熱水袋、小毛巾等
學生討論實驗方法,并嘗試完成實驗。
分析論證:你能給這些方法進行分類嗎?
你還能舉出一些利用做功改變物體內能的一些實例嗎?
得出結論:改變物體內能有兩種方式:熱傳遞和做功。
演示實驗
1.在一個配有活塞的厚玻璃筒里放一小團硝化棉,把活塞迅速壓下去,觀察發生的現象。
(1)實驗中硝化棉的作用
(2)實驗中誰對誰做功?
通過實驗可以知道,對物體做功,物體的內能會增加,把機械能轉化為內能。
利用打氣筒給自行車車胎打氣,請一同學用手感覺氣筒外壁上下部分的溫度,形成此現象的原因?
由此可見,壓縮空氣做功使空氣內能增大是氣筒外壁溫度升高的主要原因,摩擦在這里是次要的。
2.在燒瓶內盛少量水。利用打氣筒給瓶內打氣,當瓶塞跳出時,觀察瓶內的變化。
(1)描述觀察到的實驗現象,此現象形成的原因是什么?
(2)瓶內放水的作用是什么?
(3)實驗中誰對誰做功?
本實驗中通過水蒸氣液化形成水霧來反映氣體對外做功時內能減少、溫度降低的,也是利用了轉化的物理方法。
通過實驗可以知道,物體對外做功,內能會減少,把內能轉化為機械能。
你能再舉出一些物體對外做功內能減少的例子嗎?
學生觀察圖片和視頻,這些圖片說明了做功可以改變物體的內能。
學生進行實驗,可能會出現下列方法:
1.用打火機去燒鐵絲,使鐵絲的溫度升高。
2.把鐵絲放在熱水袋上,用熱水袋焐鐵絲。
3.把鐵絲反復彎折,使鐵絲溫度升高。
4.用砂紙反復摩擦鐵絲,使鐵絲溫度升高。
……
方法1和2屬于一類,采用了熱傳遞的方法使鐵絲溫度升高、內能增加。另外兩種方法采用做功的方法改變了鐵絲的內能。
結合實際生活,學生舉例,如摩擦生熱、鉆木取火等。
學生觀察實驗,思考提出的問題。
實驗中利用硝化棉的燃燒反映了筒內空氣內能增加,溫度升高,采用了轉化的方法。空氣內能增加是因為活塞壓縮筒內空氣做功,把活塞的機械能轉化為空氣的內能。
打氣筒外壁下面溫度比上面的溫度高,主要的原因是壓縮空氣做功增加了內能。
學生觀察實驗,在瓶塞跳出時,可以看見瓶內出現水霧。它是由瓶內水蒸氣遇冷液化形成的。利用打氣筒給瓶內打氣時,壓縮瓶內空氣做功,空氣的內能增加,溫度升高,瓶內的水汽化形成大量無色的水蒸氣;當瓶內氣體沖開瓶塞時,空氣推動瓶塞做功,內能減少,溫度降低,使水蒸氣液化形成小水滴。
學生結合實際生活,舉例。
如打開可樂瓶蓋時,會在瓶口出現“霧”;把車胎內的氣放掉時,在氣門芯處出現小水珠等(可以進行課堂實驗)。
培養學生實驗動手能力。
利用分類總結的方法得出做功可以改變物體的內能。
結合實例,加強物理與生活的聯系
培養學生的觀察能力。
培養利用物理知識解決實際問題的能力。
培養學生觀察實驗、思考實驗的能力。
結合實例加強物理與生活的聯系,提高學生的學習興趣。
教材分析
《內能》是初中物理第五章第三節的內容,是熱學基礎知識。本節內容是在分子動理論和機械能的知識基礎上,建立內能概念的。在熱現象、熱傳遞、做功的基礎上,研究物體內能的變化,找到改變物體內能的兩種方式,并從效果、能的形式變化與否上區別改變物體內能兩種方式的異同。本節內容是后續學習熱機的基礎。
學生已經學習過機械能和分子動理論的內容,但是印象不深刻,借用Flash動畫,回憶起分子動理論的內容,運用類比的方法概括出物體內能的概念,通過觀察、分析、歸納出改變物體內能的兩種方法。本節課的宗旨是通過類比的方法學習微觀的科學知識,結合已學知識分析、歸納、學習新知識,并在學習知識的同時發現問題和解決問題,本課時要求學生具備初步運用類比法學習科學知識、分析科學現象、歸納科學結論的能力。
教學目標
一、知識與技能
1、知道內能的含義。
2、知道物體的內能與溫度等因素有關。
3、知道改變物體內能的兩種方式。
二、過程與方法
通過觀察與實驗,關注改變內能的兩種方式,感受比較、歸類、綜合的科學方法。
三、情感、態度與價值觀
通過分組實驗,增強團結協作意識。
教學重點和難點
重點:改變物體內能的兩種方式。
難點:對內能的理解。
教學資源
1、學生實驗器材(每四人一套):鐵絲、酒精燈、火柴、冰、鑷子、錘、砂紙等。
2、演示實驗器材:未開啟的可樂、鐵架臺、大試管、軟木塞、水、火柴、帶活塞的厚壁玻璃圓筒、浸過乙醚的棉花、氣球、充氣筒、DIS實驗裝置等。
3、自制模擬演示PPT幻燈片、Flash課件。
【教學課時】
1課時。
【教材分析】
"注重學生發展,改變學科本位"。本節闡述了有關燃料的熱值,熱機效率等物理概念,還涉及了科技發展史(熱機的發展),生物,化學知識(酸雨的形成和生物的影響),環境保護(大氣污染)等方面的內容。通過具體分析,使學生認識到在利用燃料內能方面,也不可避免地會有一部分內能轉化和轉移到其他方面,因此要建立熱機效率的概念,并與機械效率作聯系和類比。使學生了解內燃機的發展對人類進步起到的作用,同時要使學生認識到它給環境帶來的污染問題。
【教學目標】
1、建立熱值概念。知道熱值是燃料燃燒放熱的特性,了解熱值的表示法和常見燃料的熱值,能利用熱值表進行有關燃燒放熱的簡單計算。
2、了解熱機效率。知道熱機工作時燃料釋放能量的主要流向,知道可以怎樣提高熱機效率,及提高熱機效率的意義所在。
3、了解熱機的利用與人類社會發展的關系,并能簡述熱機的使用產生的排放物對環境不良影響,培養自覺的環保意識。
【教學重點】
了解熱機效率及提高熱機效率的途徑,知道在利用熱機形成的環保問題。
【教學難點】
熱機效率的理解,并能用熱機效率進行簡單計算。
【教學過程】
引入新課
人要生存,離不開能量,機器要運轉,也離不開能量,而內能又是人類和各種動力機械主要利用的能量形式之一。而燃料的燃燒正是這一的主要途徑。下面我們先來討論燃料及與燃料有關的問題。
(1)燃料的特點:能夠燃燒,并放出熱量;燃料燃燒的過程是化學能變為內能的過程。
(2)介紹燃料種類(固體、液體、氣體),
(3)舉例說明不同的燃料燃燒時放出熱量不同。
新課教學
一、燃料的熱值。
熱值:1千克的某種燃料完全燃燒時放出的熱量。符號:q
(1)單位:焦/千克。(/g)。或氣體燃料的熱值:/3
(2)熱值的物理意義:干木柴的燃燒值是1、2×l07焦物理意義是1千克的干木柴完全燃燒放出的熱量是1、2×l07焦。
(3)公式:Q=q或q=Q/
(4)例題:計算4g柴油完全燃燒釋放的熱量。
析:從熱值表中查得柴油的熱值是q=3、3×107/g,則Q=q=4g×3、3×107/g=1、32×108
二、熱機效率。
熱機是內能轉化成機械能的機器,它跟所有機械一樣,也有效率的問題。熱機效率是熱機性能的一個重要指標。
(1)熱機的效率:用來做有用功那部分能量和燃料完全燃燒放出的能量之比。
(2)學生分析圖的熱機燃料燃燒能量走向示意圖討論如何提高熱機效率的效率?讓燃料盡可能充分燃燒,減小內能損失,運動部件潤滑良好。
三、環境保護。
1、內能對環境的影響。
(1)廢氣污染(CO、SO、酸雨),
(2)噪聲污染。
2、保護環境,減小污染措施。
(1)改進燃燒設備,采取集中供熱,加裝消煙除塵裝置。
(2)提高內能的綜合利用率。把直接燒煤、燃油改為燒其工業副產品;把內能的一次利用變為多次利用(如用余熱供暖等)。
(3)充分開發、利用污染小或無污染的能源(如太陽能等)。
小結
我國政府歷來重視環境問題,把發展經濟與保護環境放到了同等重要的位置。只要我們大家都能像重視生命一樣重視環境,責無旁貸地承擔起保護環境的義務,難題也就變得不難了,就一定能使天更藍、水更清。
【板書設計】
第四節熱機效率和環境保護
一、燃料的熱值。
熱值:1千克的某種燃料完全燃燒時放出的熱量。
(1)符號:q
(2)單位:焦/千克。(/g)。或氣體燃料的熱值:/3
(3)熱值的物理意義:
(4)公式:Q=q或q=Q/
二、熱機效率。
三、環境保護。
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