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文檔簡介
機(jī)械能
1.動能和勢能
(一)教學(xué)目的
1.了解能量的初步概念。
2.知道什么是動能及影響動能大小的因素。
3.知道什么是勢能及影響勢能大小的因素。
4.知道什么是機(jī)械能及機(jī)械能的單位。
(-)教具
斜槽,鋼球,木塊,橡皮筋,壓縮彈簧等。
(三)教學(xué)過程
1.復(fù)習(xí)
鑒于能量和功的概念有密切的聯(lián)系,所以通過“怎樣才算做了功”的提問,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步理解力
的作用成效、功的兩要素。
當(dāng)一個力作用在物體上,物體在這個力的作用下,沿力的方向上通過了一段距離,這個力的作用有
了成效,就說這個力做了功。
出示一木塊,并將其置于水平桌面匕說明木塊受重力的作用,但木塊沒有在重力方向上運(yùn)動,所
以重力對木塊沒有做功。繼而用手推動木塊,使木塊運(yùn)動一段距離。在此過程中,重力仍然沒有做
功,手的推力做了功。進(jìn)而強(qiáng)調(diào)力和在力的方向上通過的距離是功的兩要素,且功的大小就等于兩
者的乘積。
2.引入新課
出示斜槽,并演示鋼球從斜槽上滾下,在水平桌面上撞擊木塊,使木塊移動了一段距離。讓學(xué)生分
析碰撞過程中,做沒做功?
利用學(xué)生分析的結(jié)果“鋼球?qū)δ緣K做了功”引入能量的概念:一個物體能夠做功,我們就說它具有
能量??梢娢锢韺W(xué)中,能量和功有著密切的聯(lián)系,能量反映了物體做功的本領(lǐng)。
不同的物體做功的本領(lǐng)也不同。一個物體能夠做的功越多,表示這個物體的能量越大。
3.進(jìn)行新課
物體具有能量的形式是多種多樣的,以后我們將逐步認(rèn)識各種形式的能量。剛才的實(shí)驗(yàn)中鋼球撞擊
木塊能夠做功,但若將鋼球??吭谀緣K一側(cè)(邊講邊演示),這時的鋼球并不能推動木塊做功。只有
運(yùn)動的鋼球才能推動木塊做功。
(1)動能:物體由于運(yùn)動而能夠做功,它們具有的能量叫做動能。
引導(dǎo)學(xué)生廣泛地列舉事例,說明運(yùn)動的空氣、水和各種物體都能夠做功,而具有動能。概括出“一
切運(yùn)動的物體都具有動能?!?/p>
列舉事例說明:運(yùn)動的物體具有的動能多少不盡相同。如狂風(fēng)能吹倒大樹,而微風(fēng)只能使樹枝搖動。
進(jìn)而通過演示實(shí)驗(yàn),概括出決定物體動能大小的因素。
演示課本圖1-1實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)可分三步:
①將同一個鋼球,從斜面不同高度滾下,讓學(xué)生觀察鋼球?qū)⒛緣K推動的距離。木塊被推動的距離不
同,說明鋼球?qū)δ緣K做的功不同。木塊被推動得越遠(yuǎn),表明鋼球的動能越大。實(shí)驗(yàn)說明:從不同高
度滾下的鋼球,具有不同的動能。
②上面的實(shí)驗(yàn)表明鋼球從較高處滾下時具有的動能大。那么鋼球從不同的高度滾下時有什么不同
呢?我們可通過觀察實(shí)驗(yàn)來得到結(jié)論。將質(zhì)量相同的兩個鋼球,同時從斜槽的最高點(diǎn)和接近斜槽底
部的位置釋放。從最高點(diǎn)滾下的鋼球能在水平槽上追上從接近底部滾下的鋼球。實(shí)驗(yàn)表明從高處滾
下的鋼球速度大。從而得到結(jié)論:物體的動能與速度有關(guān),速度越大,物體的動能越大。
③換用不同質(zhì)量的鋼球,從同一高度讓其滾下,讓學(xué)生觀察鋼球推動木塊的距離。從而得出結(jié)論:
運(yùn)動物體的質(zhì)量越大,動能就越大。
演示實(shí)驗(yàn)之后,總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果:運(yùn)動物體的速度越大,質(zhì)量越大,動能就越大。
(2)勢能:物體由于運(yùn)動的原因而具有動能,物體還可能由于其他的原因而具有能量。例如,同學(xué)們
都玩過用橡皮筋彈射紙彈的游戲,拉長的橡皮筋能給紙彈一個力,并推動紙彈移動一段距離,從而
對紙彈做了功。同樣拉彎的弓,壓縮的彈簧也能夠做功,它們都具有能量,這種能量叫做彈性勢能,
它是由于物體發(fā)生彈性形變而具有的能量。
解釋彈性形變:物體受到外力作用而發(fā)生的形狀變化,叫做形變。如果外力撤消,物體能夠恢復(fù)原
狀,這種形變叫做彈性形變。列舉事例說明物體的彈性形變。如:拉長的彈簧,壓扁的皮球,彎曲
的鋼鋸條,上緊的鐘表發(fā)條等。
利用課本圖1-4的實(shí)驗(yàn),闡明物體的彈性形變越大,它具有的彈性勢能就越大。為節(jié)省課堂時間,
課前將兩個性質(zhì)相同彈簧,按照課本圖1-4壓縮到不同的長度。先后將拉緊彈簧的繩燒斷,兩次祛
碼被彈起的高度不同。彈簧壓得越緊,放松時它做的功越多,表示它的彈性勢能越大。
被舉高的重物,也能夠做功。例如:舉高的鉛球,落地時能將地面砸個坑:舉高的夯落下時能把木
樁打入地里。舉高的物體具有的能量叫重力勢能。
列舉事例說明:物體的質(zhì)量越大,舉得越高,它具有的重力勢能越大。如:舉起同樣高度的鉛球和
乒乓球,鉛球落下時做的功多,具有的重力勢能大。鉛球舉得越高,具有的重力勢能就越大。
引導(dǎo)學(xué)生討論樹上結(jié)的蘋果是否具有重力勢能?通過討論使學(xué)生理解“一個物體能夠做功”的含義。
能夠做功只是說物體具有了做功的“本領(lǐng)”,但不一定做了功。樹上結(jié)的蘋果雖然沒有做功,但只要
它從樹上掉下來就能做功,所以我們說它具有重力勢能。
(3)機(jī)械能:讓學(xué)生分析靜止在桌面上的鋼球是否具有能量?(具有重力勢能)繼而讓學(xué)生分析在桌
面上滾動的鋼球具有什么能?通過分析得知滾動的鋼球既有動能,又有勢能。
動能和勢能統(tǒng)稱為機(jī)械能。?個物體既有動能,又有勢能,那么動能和勢能的和就是它的總機(jī)械能。
(4)能量的單位:從前面的討論,我們可以認(rèn)識到能量是跟做功有密切聯(lián)系的概念,能量反映了物體
具有做功的本領(lǐng),能量的大小可以用能夠做功的多少來衡量。因此,動能、勢能和機(jī)械能的單位跟
功的單位相同,也是焦耳。
4.小結(jié)
通過以下問題的討論,進(jìn)一步幫助學(xué)生理解能量、動能、勢能、機(jī)械能等概念及機(jī)械能的單位.
(1)高山上有一塊大石頭,穩(wěn)穩(wěn)地待在那里,它有沒有能量?有什么能量?
(2)列舉幾個物體具有動能、重力勢能、彈性勢能的事例。
(3)在空中飛行的球,它具有的重力勢能是5焦,具有的動能是4焦,這只球具有的總機(jī)械能是多少?
(4)在同一高度鉛球和棒球具有的重力勢能不相等,若使它們的重力勢能相等,可采取哪些方法?
(5)從斜槽上端滾下的小球,它有沒有重力勢能?在它下滾的過程中重力勢能的大小有沒有變化?為
什么?在滾下的過程中有沒有動能?它的動能有沒有變化?為什么?
(四)說明
1.能是物理學(xué)的重要概念之一,但它比較抽象。對于初中學(xué)生來說,認(rèn)識它比較困難。應(yīng)緊扣教材,
從理解“一個物體能夠做功”的含義來認(rèn)識能量。這實(shí)際上是說“能是物體做功的本領(lǐng)”。盡管這種
說法不甚嚴(yán)謹(jǐn),但比較通俗、易懂。
2.關(guān)于動能,應(yīng)講明運(yùn)動的物體能夠?qū)ζ渌矬w施力,并推動物體做功,所以它具有能量。因?yàn)槿?/p>
易講清彈性形變的物體對別的物體施力并做功,便于學(xué)生理解,所以將彈性勢能提到重力勢能之前
講。
3.勢能應(yīng)是物體系統(tǒng)(有保守力作用的)所共有。舉高的重錘能夠做功,應(yīng)當(dāng)是重錘和地球組成的
系統(tǒng)具有勢能。而重力勢能表現(xiàn)它做功本領(lǐng)時,通常有一個重力勢能先轉(zhuǎn)化為動能的過程。但在本
節(jié)課中都不宜引入這些內(nèi)容。只能讓學(xué)生粗略地知道,舉起的物體能夠做功。
4.勢能的大小是相對的。對初中學(xué)生來說也不能引入勢能的相對性。只能統(tǒng)一地用地面做為零勢能
面來分析問題。
5.小結(jié)中的問題(5),暗含著勢能和動能的轉(zhuǎn)化,目的為下一節(jié)課作準(zhǔn)備。
2.動能和勢能的轉(zhuǎn)化
(一)教學(xué)目的
1.知道動能和重力勢能、彈性勢能可以相互轉(zhuǎn)化,并能舉例說明。
2.能解釋一些有關(guān)動能、重力勢能、彈性勢能相互轉(zhuǎn)化的簡單物理現(xiàn)象。
(二)教具
滾擺、單擺,斜槽,彈簧片,木球,人造地球衛(wèi)星的掛圖等。
(三)教學(xué)過程
1.復(fù)習(xí)
手持粉筆頭高高舉起。以此事例提問:被舉高的粉筆具不具有能量?為什么?
2.引入新課
學(xué)生回答提問后,再引導(dǎo)學(xué)生分析粉筆頭下落的過程。首先提H1,當(dāng)粉筆頭下落路
過某一點(diǎn)時,粉筆頭具有什么能量?(此時既有重力勢能,又有動能)繼而讓學(xué)生
比較在該位置和起始位置,粉筆頭的重力勢能和動能各有什么變化?(重力勢能減
少,動能增加)
3.進(jìn)行新課
在粉筆頭下落的過程,重力勢能和動能都有變化,自然界中動能和勢能變化的事例
很多,下面我們共同觀察滾擺的運(yùn)動,并思考動能和勢能的變化。
實(shí)驗(yàn)1:滾擺實(shí)驗(yàn)。
出示滾擺,并簡單介紹滾擺的構(gòu)造及實(shí)驗(yàn)的做法。事先應(yīng)在擺輪的側(cè)面某處涂上鮮
明的顏色標(biāo)志,告訴學(xué)生觀察顏色標(biāo)志,可以判斷擺輪轉(zhuǎn)動的快慢。
引導(dǎo)學(xué)生復(fù)述并分析實(shí)驗(yàn)中觀察到的現(xiàn)象。開始釋放擺輪時,擺輪在最高點(diǎn)靜止,
此時擺輪只有重力勢能,沒有動能。擺輪下降時其高度降低,重力勢能減少;擺輪
旋轉(zhuǎn)著下降;而且越轉(zhuǎn)越快,其動能越來越大。擺輪到最低點(diǎn)時,轉(zhuǎn)動最快,動能
最大;其高度最低,重力勢能最小。在擺輪下降的過程中,其重力勢能逐漸轉(zhuǎn)化為
動能。
仿照擺輪下降過程的分析,得出擺輪上升過程中,擺輪的動能逐漸轉(zhuǎn)化為重力勢能。
實(shí)驗(yàn)2:單擺實(shí)驗(yàn)。
此實(shí)驗(yàn)擺繩宜長些,擺球宜重些。最好能掛在天花板上,使單擺在黑板前,平行于
黑板振動,以便在黑板上記錄擺球運(yùn)動路線中左、右最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的位置。分析
單擺實(shí)驗(yàn)時,擺球高度的變化比較直觀,而判斷擺球速度大小的變化比較困難,可
以從擺球在最高點(diǎn)前后運(yùn)動方向不同,分析擺球運(yùn)動到最高點(diǎn)時的速度為零,作為
這一難點(diǎn)的突破口。順便指出像單擺這種往復(fù)的運(yùn)動,在物理學(xué)中叫做振動。
綜述實(shí)驗(yàn)1、2,說明動能和重力勢能是可以相互轉(zhuǎn)化的。
實(shí)驗(yàn)3:彈性勢能和動能的相互轉(zhuǎn)化。
演示課本圖1—7動能和彈性勢能的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)可分兩步做。首先手持著木球?qū)?/p>
彈簧片推彎,而后突然釋放木球,木球在彈簧片的作用下在水平槽內(nèi)運(yùn)動。讓學(xué)生
分析在此過程中,彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能。第二步實(shí)驗(yàn),讓木球從斜槽上端滾下,讓
學(xué)生觀察木球碰擊彈簧片的過程。然后,依據(jù)課本圖1—7,甲一乙圖和乙一丙圖分
析動能轉(zhuǎn)化為彈性勢能和彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能的過程。得出:動能和彈性勢能也是
可以相互轉(zhuǎn)化的。
自然界中動能和勢能相互轉(zhuǎn)化的事例很多。其中有一些比較直觀,例如:物體從高
處落下、瀑布流水等這些事例也可以讓學(xué)生列舉,說明動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化。有
些事例比較復(fù)雜,例如:踢出去的足球在空中沿?條曲線(拋物線)運(yùn)動過程中,
動能和勢能是如何相互轉(zhuǎn)化的呢?(板畫足球軌跡,依圖分析)首先我們來分析足
球離地面的高度的變化,這是判斷足球重力勢能變化的依據(jù)。很明顯,在上升過程
中足球的重力勢能增加;在下降過程中重力勢能減少。接著再分析足球的速度。足
球在最高點(diǎn)時不再上升,說明它向上不能再運(yùn)動。所以,足球在上升過程中,速度
逐漸變小;在下降過程中速度又逐漸變大。通過以上分析,可以看到足球在上升階
段動能轉(zhuǎn)化為重力勢能;在下降階段重力勢能轉(zhuǎn)化為動能。
人造地球衛(wèi)星在運(yùn)行過程中,也發(fā)生動能和重力勢能的相互轉(zhuǎn)化。人造地球衛(wèi)星大
家并不陌生,然而圍繞人造衛(wèi)星,同學(xué)們還有許多的謎沒有揭開。例如:人造衛(wèi)星
為什么能繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)而不落下來?在人造衛(wèi)星內(nèi)失重是怎么回事?等等,這些問題
還有待于同學(xué)們進(jìn)一步學(xué)習(xí),今天我們只討論衛(wèi)星運(yùn)行過程中,動能和重力勢能的
相互轉(zhuǎn)化。
人造衛(wèi)星繞地球沿橢圓軌道運(yùn)行,它的位置離地球有時近、有時遠(yuǎn)。(出示我國發(fā)射
的第一顆人造衛(wèi)星軌道圖)現(xiàn)以我國發(fā)射的第一顆人造衛(wèi)星為例,它離地球最近時
(此處叫近地點(diǎn))離地面439公里,離地球最遠(yuǎn)時(此處叫遠(yuǎn)地點(diǎn))離地面高度是
2384公里,它繞地球一周的時間是114分鐘。它在近地點(diǎn)時,速度最大,動能最大;
此時離地面最近,重力勢能最小。衛(wèi)星由近地點(diǎn)向遠(yuǎn)地點(diǎn)運(yùn)行時動能減小,重力勢
能增大,動能向重力勢能轉(zhuǎn)化。直到遠(yuǎn)地點(diǎn)時,動能最小,重力勢能最大。衛(wèi)星由
遠(yuǎn)地點(diǎn)向近地點(diǎn)運(yùn)行時,重力勢能向動能轉(zhuǎn)化。在衛(wèi)星運(yùn)行過程中,不斷地有動能
和勢能的相互轉(zhuǎn)化。
4.小結(jié)
通過“想想議議”問題的討論,進(jìn)一步認(rèn)識動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化。
(1)在動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化過程中,必定有動能和勢能各自的變化,而且是此增彼
減。
(2)動能的增減變化,要以速度增減來判斷。
(3)重力勢能的增減變化,要以物體離地面高度的增減變化來判斷。
(4)判斷彈性勢能的增減,要根據(jù)彈性形變大小的變化。
說明
1.滾擺實(shí)驗(yàn)?zāi)苤庇^地表現(xiàn)動能和勢能的轉(zhuǎn)化。它的優(yōu)點(diǎn)在于能量轉(zhuǎn)化的過程比較緩
慢,擺輪高度變化明顯、直觀,擺輪轉(zhuǎn)動快慢變化也能直接觀察。實(shí)驗(yàn)中應(yīng)充分發(fā)
揮上述優(yōu)點(diǎn),為此要注意以下幾點(diǎn)。
(1)擺輪的軸應(yīng)相對細(xì)些,以減緩擺輪的升降速度。固定擺繩時,應(yīng)穿過軸的橫孔,
不宜用纏繞的方法固定,以防打滑。
(2)要在擺輪的側(cè)面某處涂上鮮明的顏色標(biāo)志,便于觀察擺輪速度的變化。
(3)擺輪應(yīng)當(dāng)邊緣厚重,以增大轉(zhuǎn)動慣量。
2.關(guān)于人造衛(wèi)星的知識,學(xué)生是非常感興趣的,鑒于學(xué)生的知識基礎(chǔ),難以使學(xué)生
揭開謎底,往往由此而損傷學(xué)生的求知欲。本節(jié)課如有可能,也可通俗地介紹衛(wèi)星
為什么能繞地球運(yùn)行。講法上可用想象推理的方法。
參看圖1,水平地拋出一個物體,由于地球的吸引,它會落回地面,但是拋出的物
體速度越快,它飛行的距離越遠(yuǎn)。人拋物體,拋出的距離不過幾十米,但汽槍子彈
能飛行幾百米,步槍子彈能飛行幾千米,而炮彈能飛行幾十公里。我們可以設(shè)想,
物體的速度足夠大時,它就能永遠(yuǎn)不落回地面,圍繞地球旋轉(zhuǎn)。這個速度大約是8
公里/秒。如果速度再大些,物體繞地球運(yùn)行的軌道就由圓形變?yōu)闄E圓形。人造衛(wèi)星
就是根據(jù)這個道理發(fā)射的。
3.水能和風(fēng)能的利用
(一)教學(xué)目的
知道水能和風(fēng)能的利用及其對我國社會主義建設(shè)的意義。
(-)教具
水電站剖面掛圖。
(三)教學(xué)過程
1.復(fù)習(xí)
利用鋼球從斜槽上滾下的事例,分析能量的轉(zhuǎn)化。(1)說明鋼球從斜槽上滾下的過程
中能的轉(zhuǎn)化。(2)鋼球從斜槽高處滾下比從斜槽低處滾下時的速度大,試用能量轉(zhuǎn)化
的觀點(diǎn)說明原因。
2.引入新課
從能量的角度來看,流動的水和空氣都能做功,具有機(jī)械能。自然界的流水和勁風(fēng)
是具有大量機(jī)械能的天然資源,人們很早以前就開始利用這一資源為人類服務(wù)。
3.進(jìn)行新課
(1)水能的利用。
①人類利用水能的歷史很久,我國是世界上利用水能最早的國家之一。早在1900多
年前,就制造了木制的水輪,讓流水沖擊水輪轉(zhuǎn)動,用來汲水、磨粉、碾谷,我國
明代的科學(xué)家宋應(yīng)星,在他的著作《天工開物》中,曾詳細(xì)地記載了古代人民對水
能的利用。(參閱課本圖1—9水磨)
②到18世紀(jì),社會生產(chǎn)需要越來越強(qiáng)大的動力機(jī),隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,人們造出
了大功率的水輪機(jī),來帶動紡織機(jī),冶金鼓風(fēng)機(jī)等。但這些機(jī)器都必須安置在河流
旁。
③近代時水能的利用,也越來越廣泛。19世紀(jì)人類掌握了水力發(fā)電技術(shù),利用水力
帶動水輪發(fā)電機(jī)發(fā)電,再把電送到遠(yuǎn)處的工廠,擴(kuò)大了水能的使用范圍。
④近代對水能利用的技術(shù)也越來越高。現(xiàn)代的大型水輪機(jī)不但功率大,目前單機(jī)容
量可達(dá)50多萬千瓦,而且效率高達(dá)90%以上。這樣的一臺水輪發(fā)電機(jī)能供給一座大
城市的全部用電。當(dāng)然,要推動這樣的水輪發(fā)電機(jī),需要水流具有很大的能量。通
常要在河流上修筑河壩,來提高水位。水位提高,水的機(jī)械能增加。
海水的潮汐也具有巨大的能量,目前利用潮汐發(fā)電的研究已經(jīng)取得成功,這也是水
能利用的一個方面。
⑤我國水能利用取得了很大成績。我國水利資源占世界首位。水能蘊(yùn)藏大約有6.8
億千瓦,可開發(fā)利用的有3.8億千瓦??梢愿鹬迚嗡娬镜却笮退娬緸槔?,說明
我國水電事業(yè)的發(fā)展。
(2)風(fēng)能的利用。風(fēng)能夠驅(qū)動帆船航行,早在2000多年前,我國就出現(xiàn)了帆船。明代
航海家鄭和率龐大的船隊(duì)遠(yuǎn)航非洲,所用的也是帆船。在陸地匕通常是利用風(fēng)來
推動風(fēng)車做功,我國在1700年前就發(fā)明了風(fēng)車。
現(xiàn)在對風(fēng)能的利用,主要是風(fēng)力發(fā)電。單個風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率都不太大,在風(fēng)力資
源豐富的地區(qū);可安裝幾十臺到幾百臺的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組來供電。
說明
本節(jié)教材進(jìn)一步說明了機(jī)械能的轉(zhuǎn)化。攔河壩提高水位,增大水的重力勢能的功能
和水位越高,水流下時轉(zhuǎn)化成的動能也越大的道理,應(yīng)重點(diǎn)講述。
第二章分子動理論內(nèi)能
1.分子動理論
(一)教學(xué)目的
知道分子動理論的初步知識。
(二)教具
廣口瓶,量筒,分子引力演示器,二氧化氮?dú)怏w,硫酸銅溶液,燒杯,細(xì)長玻璃管
等。
(三)教學(xué)過程
1.全章導(dǎo)言
自然界存在著各種熱現(xiàn)象:物體溫度的變化,物質(zhì)狀態(tài)的變化,物體熱脹冷縮的現(xiàn)
象等。這些熱現(xiàn)象的解釋,都涉及到熱現(xiàn)象的本質(zhì)是什么?這也是人類長期探索的
問題,直到17世紀(jì)和18世紀(jì)期間,人們才開始認(rèn)識到熱現(xiàn)象是由物質(zhì)內(nèi)部大量微
粒的運(yùn)動引起的,這種認(rèn)識逐漸發(fā)展成為種科學(xué)理論素分子動理論。到19世紀(jì)建
立了能量的概念,人們又逐漸認(rèn)識到與熱現(xiàn)象相聯(lián)系的能量素內(nèi)能。用分子動理論
和內(nèi)能的觀點(diǎn),可以解釋很多熱現(xiàn)象,這一章我們就學(xué)習(xí)分子動理論和內(nèi)能的初步
知識。
2.引入新課
我們生活在物質(zhì)世界中,我們的周圍充滿著物質(zhì):水、空氣、石頭、金屬、動物、
植物等都是物質(zhì)。而對于物質(zhì)是怎樣構(gòu)成的,這一古老課題,很早就有過種種猜測,
有的主張萬物之源是“氣”,有的主張萬物之源是“火工公元前5世紀(jì)墨子提出的
物質(zhì)的最小單位是“端”,公元前4世紀(jì)古希臘的德漠克利特認(rèn)為宇宙萬物,是由大
小和質(zhì)量不同的,不可入的,運(yùn)動不息的原子組成。此后經(jīng)過近2000年的探索,直
到17世紀(jì)末,才科學(xué)地認(rèn)識到物質(zhì)是由分子組成的。
3.進(jìn)行新課
(1)分子和分子運(yùn)動
①物質(zhì)是由分子組成的,分子是極小的微粒。如果把分子看做球形,它的直徑約10-10
米,這是一個極小的長度,不僅肉眼看不到,即使用現(xiàn)代的顯微鏡也看不清分子。
由于分子極小,所以物體含分子數(shù)目大得驚人。通常情況下,1厘米3空氣里大約
有2.7X1019個分子,如果人數(shù)數(shù)的速度能達(dá)到每秒數(shù)100億個,要數(shù)完這個數(shù),
也得用80多年。
②構(gòu)成物質(zhì)的分子永不停息地運(yùn)動著。由于分子太小,目前尚無法直接觀察分子的
行為,但我們可以從宏觀的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,來判斷分子的行為。
演示實(shí)驗(yàn):擴(kuò)散現(xiàn)象
出示事先裝有二氧化氮(或浪氣)氣體的廣口瓶。說明瓶內(nèi)紅棕色的氣體是二氧化
氮。再出示一只空的廣口瓶,其實(shí)瓶內(nèi)裝滿了空氣。將裝有二氧化氮的瓶子向空瓶
傾倒,這時看到紅棕色氣體流入空瓶,開始先沉到瓶底。此現(xiàn)象說明二氧化氮的密
度大于空氣的密度。
另取一只“空”瓶,按課本圖2桎1所示,將其倒扣在裝有二氧化氮?dú)怏w的瓶子上。
這時要強(qiáng)調(diào):裝有密度較大的二氧化氮?dú)怏w的瓶子在下,裝有空氣的瓶子在上,抽
掉玻璃隔板,二氧化氮?dú)怏w不會流進(jìn)空氣瓶內(nèi)?,F(xiàn)在我抽掉隔板,沒有出現(xiàn)二氧化
氮?dú)怏w流動的現(xiàn)象,我們停,會兒再來觀察瓶內(nèi)出現(xiàn)的現(xiàn)象。
在等候期間,組織學(xué)生自己做墨水?dāng)U散實(shí)驗(yàn):同學(xué)們課桌上的燒杯里盛有清水,大
家不要振動桌子,保持清水平靜。請大家向清水里慢慢的滴入?滴墨水,觀察墨水
的變化情況。滴入的墨水將下沉,在清水中留下了清晰的墨跡,過一段時間墨跡的
輪廓變模糊,墨跡變淡,周圍的水色變墨。
組織學(xué)生觀察前面己做的氣體擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)。此時空氣瓶出現(xiàn)了紅棕色,下面紅棕色的
二氧化氮瓶中顏色變淡。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象表明,二氧化氮?dú)怏w進(jìn)入了空氣,空氣進(jìn)入了二
氧化氮?dú)怏w中。像這樣,不同的物體在互相接觸時,彼此進(jìn)入對方的現(xiàn)象,叫做擴(kuò)
散。
擴(kuò)散現(xiàn)象也可以發(fā)生在液體之間。請大家再觀察一下剛才大家滴入清水的墨水,己
經(jīng)沒有明顯的墨跡了,整杯水都變黑些了,說明墨水和水也發(fā)生了擴(kuò)散。為了說明
液體的擴(kuò)散現(xiàn)象,我們再來做個實(shí)驗(yàn)。(按照課本圖2-3液體的擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)演示)現(xiàn)在
我們看到無色的清水和藍(lán)色的硫酸銅溶液之間有明顯的界面,要觀察到擴(kuò)散現(xiàn)象需
要較長的時間。為了節(jié)省課堂時間,幾天前我就做了同樣的實(shí)驗(yàn),請大家看幾天前
的實(shí)驗(yàn)。(出示提前二天、四天、六天做的實(shí)驗(yàn)樣本)這些實(shí)驗(yàn)告訴我們,靜放的時
間越長,界面變得越模糊不清,彼此進(jìn)入對方越深。
固體之間也會發(fā)生擴(kuò)散現(xiàn)象。將鉛片和金片緊壓在一起,放置5年后再將它們分開,
可以看到它們相滲入約1毫米。其實(shí)在日常生活中,我們也觀察到過固體的擴(kuò)散。
煤阡石有的原來就是石炭巖,由于長期地跟煤擠壓在一起,它的內(nèi)部也變黑了。
大量事實(shí)說明氣體、液體、固體都有擴(kuò)散現(xiàn)象,即使在日常生活中大家也能找到許
多事例。例如,某同學(xué)擦點(diǎn)清涼油,周圍同學(xué)就能聞到清涼油味。
擴(kuò)散現(xiàn)象表明:一切物體的分子都在不停地做無規(guī)則的運(yùn)動。只有分子不停地運(yùn)動
才能相互進(jìn)入對方。同時也說明分子不是緊密地?cái)D在?起,而是彼此間存有間隙。
(2)分子間的作用力
固體、液體的分子都在不停地做無規(guī)則運(yùn)動,且分子間又有間隙,為什么分子不會
飛散開,反而聚合在一起呢?引導(dǎo)學(xué)生猜想,這可能是分子間存在著吸引力,這個
猜想是否正確呢?需要我們用實(shí)驗(yàn)來證實(shí)。
演示實(shí)驗(yàn):分子引力實(shí)驗(yàn)
出示演示分子引力的兩個鉛圓柱。隨意將它們對在一起,這時兩鉛塊并沒有表現(xiàn)出
吸引力。實(shí)驗(yàn)似乎得到分子間沒有引力的結(jié)果,但是我們不要輕易地放棄我們的猜
想,應(yīng)再進(jìn)一步分析原因。大家都知道磁鐵能夠吸引鐵釘,(邊講邊演示)但把鐵釘
遠(yuǎn)離磁鐵,這時磁鐵不能吸起鐵釘(演示),這是為什么?(距離太遠(yuǎn))。剛才兩鉛
塊沒有表現(xiàn)出吸引力,是不是也是因?yàn)榉肿娱g的距離不夠近呢?那么我們想法讓兩
鉛塊靠的更近些。(再做實(shí)驗(yàn)時,用小刀將兩鉛塊表面刮光亮,然后用力將兩鉛塊擠
壓在一起)
實(shí)驗(yàn)結(jié)果兩鉛塊能吸引在一起,并能負(fù)重達(dá)500克以上。這表明分子之間的吸引力,
這種吸引力只有在分子靠得很近時,才能表現(xiàn)出來。?般分子距離要小于10-9米時
才能表現(xiàn)出引力。
在實(shí)際生產(chǎn)中,人們早就利用分子間有吸引力,來進(jìn)行金屬焊接了。一般焊接是靠
溶化金屬,從而使分子間的距離足夠近,金屬冷卻后就焊接到一起。近代還有爆破
焊接技術(shù),它是將金屬表面清潔后靠在一-起,然后靠爆炸產(chǎn)生的巨大壓力,將兩金
屬壓接在一起。
液體分子之間也存在吸引力。課本圖2棺18的小實(shí)驗(yàn)就說明液體分子間的吸引力。
實(shí)驗(yàn)證實(shí)了我們關(guān)于分子引力的猜想。我們再進(jìn)一步思考,又會發(fā)現(xiàn)新的矛盾:分
子之間有間隙,分子之間又有引力,這兩者是矛盾的,分子想互吸引最終應(yīng)該相互
靠緊,而不應(yīng)該有間隙。既然分子間有間隙,物體應(yīng)該很容易壓縮,但事實(shí)卻是固
體、液體極難壓縮。我們只有根據(jù)事實(shí),深化我們的認(rèn)識,事實(shí)表明我們對分子的
認(rèn)識還不夠全面,還有沒認(rèn)識到的方面。
原來分子之間還存在斥力。分子之間既有引力,又有斥力,會不會兩種力總是相互
抵消呢?當(dāng)然不會,只有在特定的距離r時,分子間的引力不等于斥力,這個距離r
就是通常的分子間隙的距離,大約是10-10米。當(dāng)分子距離小于r時,斥力和引力都
增大,但斥力增大得快,分子間表現(xiàn)為斥力。當(dāng)分子間距離增大時,斥力和引力都
減小,但斥力減小得更快、分子間表現(xiàn)為引力。當(dāng)分子距離再增大,分子引力繼續(xù)
減小,當(dāng)分子距離大于10r時,分子間的作用力將變得十分微弱,可以忽略了。
有了對分子間存在斥力的認(rèn)識,前面所說的矛盾也就迎刃而解了。
3.小結(jié)
通過實(shí)驗(yàn)和思考,我們已經(jīng)對分子和分子的運(yùn)動有了初步認(rèn)識,現(xiàn)在我們共同回顧
一下,看看我們已經(jīng)有了哪些認(rèn)識。
1.物質(zhì)是由分子組成的,分子是構(gòu)成物質(zhì)的微粒,直徑大約是10-10米。
2.分子永不停息地?zé)o規(guī)則運(yùn)動著。
3.分子之間有間隙。
4.分子之間存在作用力,相互作用力有兩種,即引力和斥力。
以上幾點(diǎn),就是分子動理論的基本要點(diǎn),利用這些要點(diǎn),能夠解釋很多熱現(xiàn)象。
(四)說明
1.對學(xué)生進(jìn)行辯證唯物主義教育,應(yīng)滲透到課堂教學(xué)中,教師講課的思維方法本身,
就是很好的示范。本節(jié)課,從宏觀現(xiàn)象推論分子的特征,應(yīng)堅(jiān)持實(shí)踐秦認(rèn)識秦實(shí)踐
的認(rèn)識論,并在教學(xué)中體現(xiàn)出來。
2.液體的擴(kuò)散比較緩慢,應(yīng)提前幾天做出實(shí)驗(yàn)的樣本,并標(biāo)明實(shí)驗(yàn)樣本的時間。樣
本應(yīng)靜放在實(shí)驗(yàn)室里,不應(yīng)搬動。授課時,讓學(xué)生通過幾個樣本的觀察,了解液體
擴(kuò)散的過程。
3.分子之間有間隙,除用擴(kuò)散現(xiàn)象說明外,也可用實(shí)驗(yàn)證實(shí)。取?端封閉的細(xì)長玻
璃管,(可用做托里拆利實(shí)驗(yàn)的玻璃管)先向管內(nèi)注入約半管染紅的水,然后再注滿
無水乙醉。用手指堵住開口端,反復(fù)翻轉(zhuǎn)玻璃管,使酒精和水充分混合。最后將玻
璃管直立,能明顯地看到液體混合后,液面下降,說明液體分子之間有間隙。這可
用向一滿碗米飯中,倒入半碗水也不至于溢出,是由于米飯中的米粒之間有空隙作
類比。
2.內(nèi)能
(一)教學(xué)目的
1.知道分子無規(guī)運(yùn)動的快慢與溫度有關(guān)。
2.知道什么是內(nèi)能,物體的內(nèi)能是不同于機(jī)械能的另一種形式的能。
3.知道物體溫度改變時,內(nèi)能隨之改變。
(二)教具
燒杯,墨汁等。
(三)教學(xué)過程
1.復(fù)習(xí)
復(fù)習(xí)機(jī)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(qiáng)調(diào)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?zé)o規(guī)則運(yùn)動著。那么公司也同一切運(yùn)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(jìn)行新課
(1)物體的內(nèi)能:物體內(nèi)部所有分子做無規(guī)則運(yùn)動的動能和分子勢能的總和,叫做物
體的內(nèi)能。物體內(nèi)部的每一個分子都在運(yùn)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(nèi)能。內(nèi)能是指物體所有分子無規(guī)則運(yùn)動的動能和勢能的總
和。內(nèi)能也不同于機(jī)械能。物體的動能跟物體的速度有關(guān),物體的重力勢能跟物體
被舉起的高度有關(guān)。一個鋼球是否運(yùn)動,是否被舉高,這只能影響鋼球的機(jī)械能,
并不是能改變鋼球內(nèi)分子無規(guī)則運(yùn)動的動能和勢能。那么物體的內(nèi)能跟什么有關(guān)
呢?
(2)內(nèi)能的變化:物體內(nèi)能既然是物體內(nèi)部所有分子無規(guī)則運(yùn)動的動能和勢能的總和,
那么當(dāng)分子運(yùn)動加劇時,物體的內(nèi)能也就增大。上節(jié)課我們曾進(jìn)過:物體的溫度升
高,其內(nèi)部分子的無規(guī)則運(yùn)動加劇??茖W(xué)的論斷,必須要有證據(jù),在物理學(xué)中,通
常是用實(shí)驗(yàn)來證實(shí)論斷的。今天我們同樣用實(shí)驗(yàn)來證實(shí)上面的論斷。
實(shí)驗(yàn)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(nèi)緩慢地
滴入幾滴墨汁,觀察比較三只杯內(nèi)墨擴(kuò)散的快慢。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:溫度越高,擴(kuò)散過程越快。擴(kuò)散得快,說明分子無規(guī)則運(yùn)動的速度
大,即分子無規(guī)則運(yùn)動激烈。
因此:物體的內(nèi)能跟溫度有關(guān)。溫度升高時,物體的內(nèi)能增加。溫度降低時,物體
的內(nèi)能減小。正是由于內(nèi)能跟溫度有關(guān),人們常常把物體的內(nèi)能叫做熱能,把物體
內(nèi)部大量分子的無規(guī)則運(yùn)動叫做熱運(yùn)動。
(3)一切物體都有內(nèi)能。這是因?yàn)槲矬w內(nèi)的分子永不停息地?zé)o規(guī)則運(yùn)動著。熾熱的鐵
水,溫度很高,分子運(yùn)動激烈,它具有內(nèi)能。冰冷的冰塊,溫度雖低,其內(nèi)部分子
仍在做無規(guī)則運(yùn)動,它也具有內(nèi)能。
(4)內(nèi)能和機(jī)械能
通過機(jī)械能和內(nèi)能的對比,進(jìn)一步幫助學(xué)生理解內(nèi)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,也有動能素統(tǒng)稱為機(jī)械能。機(jī)械能與整個物體的機(jī)械運(yùn)動情況有
關(guān)。
木塊內(nèi)部的分子做無規(guī)則運(yùn)動,且分子間有作用力,木塊有內(nèi)能。內(nèi)能與物體內(nèi)部
分子的勢運(yùn)動和分子間的相互作用有關(guān)。
4.小結(jié)
(1)內(nèi)能不是單個分子具有的,而是所有分子做無規(guī)則運(yùn)動的動能和分子勢能的總和。
(2)內(nèi)能所指的動能是所有分子做無規(guī)則熱運(yùn)動的動能的總和。這種無規(guī)則的熱運(yùn)動,
是分子在物體內(nèi)部自身不停的“分子運(yùn)動”,而不是隨著物體整體一起所做的運(yùn)動。
物體作為整體運(yùn)動所具有的動能是機(jī)械能不是內(nèi)能。
(3)內(nèi)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(jī)械能,不是內(nèi)能。
所以內(nèi)能是不同于機(jī)械能的另一種形式的能量。
(四)說明
物體的內(nèi)能較之物體的機(jī)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(nèi)能,比較容易為學(xué)生接受,但也容易造成與機(jī)械能的混淆,講課中要強(qiáng)
調(diào)內(nèi)能是“所有分子動能和勢能的總和”“大量分子無規(guī)則運(yùn)動的動能”“分子間的
勢能”,突出內(nèi)能是跟熱運(yùn)動有關(guān)的能量。
3.做功和內(nèi)能的改變
(一)教學(xué)目的
使學(xué)生知道做功可以改變物體內(nèi)能的一些事例:知道可以用功來量度內(nèi)能的改變,
能用做功和內(nèi)能改變的關(guān)系來解釋摩擦生熱等常見的物理現(xiàn)象。
(二)教具
壓縮空氣引火器,機(jī)械能轉(zhuǎn)化熱能演示器,無色玻璃瓶,橡膠瓶塞,打氣筒等。
(三)教學(xué)過程
1.復(fù)習(xí)
提問(1)什么叫做物體的內(nèi)能?(2)物體的內(nèi)能跟什么有關(guān)?
2.引入新課
物體的內(nèi)能跟物體的溫度有關(guān),溫度越高,物體的內(nèi)能越大。也就是說當(dāng)物體的溫
度發(fā)生了變化時,它的內(nèi)能就發(fā)生了變化。如何改變物體的溫度,同學(xué)們能夠從生
活實(shí)際中舉出許多的事例。今天我們選研究種改變內(nèi)能的方法素做功。
3.進(jìn)行新課
(1)對物體做功,物體的內(nèi)能會增大。
演示實(shí)驗(yàn):壓縮空氣引火實(shí)驗(yàn)。出示壓縮空氣引火器,簡單介紹它的構(gòu)造。取綠豆
粒大小的一塊干燥硝化棉,用鏡子把棉花拉得疏松一些,放入玻璃筒底。將活塞涂
上少許篷麻油(起潤滑和密封作用),放入玻璃筒的上口。此時要提醒學(xué)生注意觀察
筒內(nèi)的棉花。迅速地壓下活塞,可看到硝化棉燃燒發(fā)出的火光。
實(shí)驗(yàn)后,組織學(xué)生議論“實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說明了什么”,從而得出壓縮空氣做功,使空氣內(nèi)
能增大,溫度升高引起棉花燃燒。實(shí)際這種現(xiàn)象在日常生活中,同學(xué)們也遇到過。
例如,在給自行車輪胎打氣時,打氣筒也會變熱,這也是由于壓縮空氣的緣故。用
其他的方法對物體做功,也能使物體內(nèi)能增加,摩擦生熱就是一個例子。讓學(xué)生解
釋課本圖2-9,圖2-11的事例,并列舉其他事例。
歸納學(xué)生所舉事例,得出對物體做功,物體的內(nèi)能就會增大。
同學(xué)們所舉的事例都是做功使物體的內(nèi)能增加,做功能不能使物體的內(nèi)能減小呢?
(2)物體對外做功時,本身的內(nèi)能會減小。
演示實(shí)驗(yàn):氣體膨脹溫度降低的實(shí)驗(yàn)。
按照課本圖2-12所示,事前組裝好儀器。課前在瓶內(nèi)裝入少量的水。實(shí)驗(yàn)時告訴學(xué)
生,由于水的蒸發(fā),瓶內(nèi)存在水蒸氣。由于水蒸氣是無色透明的,所以水蒸氣是看
不到的。提醒學(xué)生注意觀察瓶塞跳起忖容器中有什么現(xiàn)象。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果,當(dāng)塞子跳起時,瓶內(nèi)出現(xiàn)了霧。引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。進(jìn)而得出物體
對外做功時,本身的內(nèi)能會減小。
(3)用功來量度內(nèi)能的改變。做功可以改變物體的內(nèi)能,對物體做的功越多,物體的
內(nèi)能增加得越多,物體對外做的功越多,物體的內(nèi)能減小得也越多,所以,我們可
以用功來量度內(nèi)能的變化。這樣內(nèi)能的單位跟功相同,也是焦耳。如果對物體做了
2焦的功,物體的內(nèi)能會增加2焦。
其實(shí)各種形式的能,都可以用功來量度,因此國際單位制規(guī)定:各種形式的能的單
位都是焦耳。
(4)小結(jié)
通過課本本章刊頭畫的實(shí)驗(yàn)演示和本節(jié)的“想想議議”,小結(jié)本節(jié)的內(nèi)容。該實(shí)驗(yàn)是
機(jī)械能和內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化的演示實(shí)驗(yàn)。把薄壁金屬筒固定在桌子
上之后.注入約:容枳的乙麟,立刻塞上塞子用稍寬一點(diǎn)的布帶,在金屬筒下
端繞二圈,然后迅速地來回拉布帶,一會兒塞子就被沖起。引導(dǎo)學(xué)生解釋所看到的
現(xiàn)象。外力克服摩擦力做功,使金屬筒溫度升高、內(nèi)能增加,并引起筒內(nèi)乙醛的蒸
發(fā)。最后由于乙酸蒸汽壓強(qiáng)不斷增大,而將塞子沖起。告訴學(xué)生,在此過程中,克
服摩擦做功,轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。
此實(shí)驗(yàn)中的另一個現(xiàn)象,往往被學(xué)生忽視。即當(dāng)塞子被沖起時,在管口附近也有淡
淡的霧出現(xiàn)。應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生注意這一現(xiàn)象,并加以解釋。這是由于氣體膨脹對外做功
時內(nèi)能減少、溫度降低,從而使筒口周圍的水蒸氣凝成水珠。此現(xiàn)象恰好說明了:
物體對外做功時,本身內(nèi)能會減小。此過程中氣體的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。
通過實(shí)驗(yàn)和議論,使學(xué)生進(jìn)一步明確,做功能改變物體的內(nèi)能。并且對物體做功時,
有機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,物體內(nèi)能增加。物體對外做功時,有內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,物
體內(nèi)能減少。
(四)說明
1.壓縮空氣引火實(shí)驗(yàn)難度較高,有幾個關(guān)鍵要注意:(1)密封性要好,主要是活塞與
管壁的密封、當(dāng)把活塞從管內(nèi)拉出時,感到阻力比較大,且當(dāng)活塞離開管口的瞬間
能聽到“嶗”的響聲。這種情況可認(rèn)為密封較好。實(shí)驗(yàn)時應(yīng)在活塞上涂少許幕麻油,
起密封和潤滑作用。(2)管內(nèi)保持足夠的氧氣。實(shí)驗(yàn)時可用尖嘴吹風(fēng)球,向管內(nèi)注入
新鮮空氣。(3)所用燃料燃點(diǎn)要低,普通棉花難于壓燃。實(shí)驗(yàn)中要用硝化棉。硝化棉
可以自制。取濃硝酸和濃硫酸,約15分鐘左右,取出棉花用清水反復(fù)沖洗,直至沒
有酸性。擠干后放在陰暗處晾干,保存時應(yīng)放在密封瓶內(nèi),保持干燥。
2.氣體膨脹做功的實(shí)驗(yàn),打氣時速度不宜太快。通常打氣筒的止回閥不太靈活,打
氣速度就不能慢,建議在瓶塞上裝一個自行車輪胎上的氣門嘴。打氣時氣門嘴的乳
膠管膨脹,能使學(xué)生觀察到進(jìn)氣的現(xiàn)象。
3.做功改變物體內(nèi)能的過程,也都有能量的轉(zhuǎn)化。課本只在“想想議議”的問題中
提出能量的轉(zhuǎn)化。能從能量轉(zhuǎn)化的角度認(rèn)識內(nèi)能的改變,雖非本節(jié)課的重點(diǎn),但能
使學(xué)生有個初步的認(rèn)識,有利于后面學(xué)習(xí)能量守恒定律。所以在“想想議議”的討
論中,增加了能量轉(zhuǎn)化的內(nèi)容。
4.熱傳遞和內(nèi)能的改變熱量
(一)教學(xué)目的
1.知道熱傳遞是改變物體內(nèi)能的方法,它跟做功的方法是等效的。
2.知道熱量的初步概念及熱量的單位秦焦耳。
3.明確熱傳遞時,內(nèi)能由高溫物體傳向低溫物體。
(二)教學(xué)過程
1.復(fù)習(xí)
復(fù)習(xí)內(nèi)能的概念,復(fù)習(xí)中強(qiáng)調(diào)物體的內(nèi)能是能夠改變的。通常物體溫度的升降,反
映了內(nèi)能的改變。上節(jié)課我們知道了通過做功能改變物體的內(nèi)能,請同學(xué)列舉事例,
說明做功改變了物體的內(nèi)能。
2.引入新課
利用學(xué)生所舉的事實(shí)(如摩擦鐵釘?shù)龋├^續(xù)讓學(xué)生回答:使鐵釘升高溫度(增加內(nèi)
能)還有什么方法?由此導(dǎo)入新課。
3.進(jìn)行新課
(1)熱傳遞:列舉事例說明熱傳遞的現(xiàn)象。并引導(dǎo)學(xué)生概括這些熱傳遞現(xiàn)象的共性。
熱傳遞過程中①存在著高溫物體和低溫物體(或同一物體存在著高溫部分和低溫部
分);②由于熱傳遞,高溫物體溫度降低,低溫物體溫度升高。
溫度的變化反映了物體內(nèi)能的改變,所以上述熱傳遞現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是:內(nèi)能從高溫的
物體傳到了低溫的物體。
(2)熱量:熱傳遞過程中,傳遞內(nèi)能的多少叫做熱量。由于熱傳遞過程中,內(nèi)能總是
從高溫物體傳向低溫物體,所以高溫物體的內(nèi)能減少,叫做放出了熱量;低溫物體
的內(nèi)能增加,叫做吸收了熱量。在熱傳遞過程中,總是存在著放熱物體和吸熱物體,
物體放出或吸收的熱量越多,它的內(nèi)能的改變越大。
(3)熱量的單位:首先講述做功和熱傳遞在改變物體內(nèi)能上是等效的。我們知道兩種
改變物體內(nèi)能的方法:做功和熱傳遞。而且改變內(nèi)能的方法也只有這兩種,這兩種
方法又是等效的。當(dāng)物體內(nèi)能改變時,如果我們沒看見內(nèi)能改變的過程,我們是無
法根據(jù)結(jié)果來判斷內(nèi)能改變的原因的。(利用引入新課時,學(xué)生所舉事例具體加以說
明)
通過做功改變物體內(nèi)能時,可以用功來量度內(nèi)能的改變;用熱傳遞改變物體內(nèi)能時,
可用物體放出熱量和吸收熱量的多少來量度。熱量和功都可以用來量度物體內(nèi)能的
改變,所用的單位也應(yīng)該相同,都是焦耳。
(4)簡介熱量單位卡:說明過去曾用卡作熱量單位,1卡等于1克水溫度升高1℃時吸
收的熱量。它跟焦耳的關(guān)系是:1卡=4.2焦耳?!翱ā币驯粐H單位制所廢除,但目
前某些方面還在沿用著。
4.小結(jié)
(1)通過師生共同議論,總結(jié)熱傳遞現(xiàn)象。
①熱傳遞現(xiàn)象:熱傳遞過程中,高溫物體溫度降低,低溫物體溫度升高,直到溫度
相同時,熱傳遞停止。
②熱傳遞的條件:物體間存在溫度差異,或物體不同部分間存在溫度差。
③熱傳遞的實(shí)質(zhì):內(nèi)能從高溫物體傳到低溫物體。是改變物體內(nèi)能的方法之一。
④熱傳遞的方向:內(nèi)能總是從高溫物體傳向低溫物體。不存在內(nèi)能由低溫物體傳向
高溫物體的現(xiàn)象。
(2)熱量
通過糾正關(guān)于熱量的錯誤說明,幫助學(xué)生進(jìn)一步理解熱量的概念。
問題:當(dāng)物體的溫度升高時:A.物體具有熱量增加。B.物體的內(nèi)能增加。C.物
體具有的功多。D.物體必定是吸收了熱量。
其中正確的只有Bo熱量和功,都是在物體內(nèi)能改變的過程中,來量度物體內(nèi)能的
改變。所以“物體具有熱量(或功)”的說法是錯誤的。D也是錯誤的,因?yàn)槭刮矬w
溫度升高還有對物體做功的方法。
(三)說明
1.關(guān)于熱傳遞,學(xué)生在小學(xué)自然課中已有初步了解,所以本節(jié)課沒有涉及熱熱傳遞
的方式素對流、傳導(dǎo)、輻射。授課中視學(xué)生的實(shí)際情況,也可做簡要復(fù)習(xí)和介紹。
2.關(guān)于熱平衡教材中沒有明確提出,教學(xué)中也可不涉及。但應(yīng)給學(xué)生強(qiáng)調(diào)熱傳遞的
條件及內(nèi)能傳遞的方向,為學(xué)生逐步建立熱平衡的概念和學(xué)習(xí)熱量的計(jì)算奠定基礎(chǔ)。
3.教材從量度內(nèi)能的改變來引入熱量的概念,比較科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn),體現(xiàn)了熱量與過程
有關(guān),而并非狀態(tài)量,但由于日常生活中,“熱”的含義廣泛,有時應(yīng)用不夠準(zhǔn)確,
仍然會使學(xué)生對熱量有一些模糊認(rèn)識,所以教學(xué)中仍要注意糾正。
5.比熱容
教學(xué)目標(biāo)(含知識傳授、能力培養(yǎng)、思想教育目標(biāo))
1.知道什么是物質(zhì)的比熱容,知道比熱的單位及其讀法。
2.知道比熱是物質(zhì)的特性之一,會查物質(zhì)的比熱表。
3.會根據(jù)水的比熱較大這一特性來解釋一些有關(guān)的簡單現(xiàn)象。
4.培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。
教材分析(含重點(diǎn)、難點(diǎn)、關(guān)鍵點(diǎn))
重點(diǎn):比熱容的概念.
難點(diǎn):比熱容的概念.
教法提示:
講授,引導(dǎo)
教具
燒杯2個(500ml),電加熱器2個,溫度計(jì),水,煤油。
教學(xué)過程設(shè)計(jì)(含作業(yè)安排)
1.復(fù)習(xí)
提問:熱傳遞的實(shí)質(zhì)是什么?什么叫做熱量?為什么熱量的單位跟功的單位相同?
2.引入新課
學(xué)生閱讀教材前面的“?”,在學(xué)生理解“水溫度升高時吸收的熱量和水的質(zhì)量、溫
度升高的度數(shù)有關(guān),水的質(zhì)量越大,溫度升高的度數(shù)越多,吸收的熱量越多”的基
礎(chǔ)上,讓學(xué)生討論所有的物質(zhì),在質(zhì)量相等、溫度升高的度數(shù)也相等時,吸收的熱
量之間的關(guān)系。
3.進(jìn)行新課
(1)演示實(shí)驗(yàn):出示盛有等質(zhì)量的水和煤油的兩只燒杯,但我們明顯地看出兩者的體
積不相同,這是為什么?(請學(xué)生回答)不同的物質(zhì)其密度不同,密度是物質(zhì)的屬
性。
介紹電加熱器(俗稱:“熱得快”),強(qiáng)調(diào)電加熱器每一秒鐘放出的熱量是一定的,兩
個電加熱器是相同的,在相同的時間里它們放出的熱量也是相等的。
請兩名同學(xué)幫助觀察溫度計(jì),并隨時報(bào)告溫度。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果:煤油溫度升得快。這表明質(zhì)量相等的水和煤油在溫度升高的度數(shù)相同時,
水吸的熱量比煤油多。
(2)比熱容:換用其他物質(zhì),重復(fù)上述實(shí)驗(yàn),得到的結(jié)果是類似的。就是說,質(zhì)量相
等的不同物質(zhì),在溫度升高的度數(shù)相同時,吸收的熱量是不同的。這跟我們在測量
物體質(zhì)量時,遇到的情況相似;相同體積的不同物質(zhì),質(zhì)量一般不相同。當(dāng)時為表
示物質(zhì)的這一特性,引入了密度的概念秦某種物質(zhì)單位體枳的質(zhì)量。那么,現(xiàn)在我
們應(yīng)該怎樣表示上述實(shí)驗(yàn)所反映的物質(zhì)特性呢?(啟發(fā)學(xué)生討論,在此基礎(chǔ)上歸納
出比熱容的概念)
單位質(zhì)量的某種物質(zhì)溫度升高1C吸收的熱量叫做這種物質(zhì)的比熱容,簡稱比熱。
比熱是通過比較單位質(zhì)量的某種物質(zhì)溫升1℃時吸收的熱量,來表示各種物質(zhì)的不
同性質(zhì)。
(3)比熱的單位:在國際單位制中,比熱的單位是焦/(千克?°C),讀作焦每千克攝
氏度。
如果某物質(zhì)的比熱是a焦/(千克?°C),它是說單位質(zhì)量為一千克的該種物質(zhì),每
升高1℃時(或降低時),吸收(或放出)的熱量是a焦。
(4)比熱表
比熱是物質(zhì)的?種特性,各種物質(zhì)都有自己的比熱。物理學(xué)中,常把由實(shí)驗(yàn)測定的
物質(zhì)的比熱,列成表格,便于查找。
課本中列出了兒種物質(zhì)的比熱,請同學(xué)們查出鋁的比熱及它的單位。你能具體地說
明鋁的比熱的物理意義嗎?(提問)
從表中還可以看出,各物質(zhì)中,水的比熱最大。這就意味著,在同樣受熱或冷卻的
情況下,水的溫度變化要小些。水的這個特征對氣候的影響很大。在受太陽照射條
件相同時,白天沿海地區(qū)比內(nèi)陸地區(qū)溫升慢,夜晚沿海地區(qū)溫度降低也少。所以一
天之中,沿海地區(qū)溫度變化小,內(nèi)陸地區(qū)溫度變化大。在一年之中,夏季內(nèi)陸比沿
海炎熱,冬季內(nèi)陸比沿海寒冷。
水比熱大的特點(diǎn),在生產(chǎn)、生活中也經(jīng)常利用。如汽車發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)等機(jī)器,在
工作時要發(fā)熱,通常要用循環(huán)流動的水來冷卻。冬季也常用熱水取暖。(分析課本圖
2-15-2-16,說明利用水取暖和汽車發(fā)動機(jī)散熱器的原理)
4.小結(jié)
通過一些具體問題的討論,使學(xué)生進(jìn)一步理解比熱的概念。
(1)在做課本圖2-14的實(shí)驗(yàn)時,把水改換成薨麻油,那么煤油和薨麻油哪個升溫
快?為什么?
(2)把質(zhì)量相同的鋁塊、銅塊、鉛塊放到沸水中加熱,當(dāng)沸水再次沸騰后,取出金屬
塊,并把它們放到石蠟塊上。它們都能使石蠟熔化,那么哪個金屬塊熔化的石蠟多
呢?
5、作業(yè)布置:
復(fù)習(xí)本節(jié)內(nèi)容,預(yù)習(xí)第六節(jié)
(四)教學(xué)后記
1.比熱容是重要的物理概念,但比較抽象。教學(xué)中應(yīng)本著“以舊引新”的原則,運(yùn)
用學(xué)生己有的知識(如卡的規(guī)定、物質(zhì)的密度等),層次說明地引入比熱的概念。重
要的是讓學(xué)生認(rèn)識到,質(zhì)量相同的不同物質(zhì),溫度升高所需要吸收的熱量不同。
課本圖2-14的實(shí)驗(yàn)是學(xué)生形成這一認(rèn)識的基礎(chǔ)。為提高演示效果,實(shí)驗(yàn)中用的溫度
計(jì),最好選用氣體溫度計(jì)。雖然氣體溫度計(jì)不夠準(zhǔn)確,但從反映升溫快慢來看,氣
體溫度計(jì)的效果是很明顯的。氣體溫度計(jì)可借用壓強(qiáng)計(jì)改造(見第一冊圖10-11所
示的壓強(qiáng)計(jì))只需將金屬盒改為封閉的試管。使用時將試管浸入被測溫的液體。壓
強(qiáng)計(jì)U型管兩邊的液面高度差,可以反映溫度的變化。
2.比熱是熱量計(jì)算的基礎(chǔ),重要的是讓學(xué)生理解比熱的物理意義。比熱是物質(zhì)的特
性之一。不同的物質(zhì),具有不同的比熱。比熱反映了使單位質(zhì)量的某種物質(zhì),升高
1C所吸收的熱量不同。教學(xué)中應(yīng)通過師生共同議論,幫助學(xué)生理解比熱的意義。
6.熱量的計(jì)算
教學(xué)目標(biāo)(含知識傳授、能力培養(yǎng)、思想教育目標(biāo))
1.加深比熱容概念的理解;學(xué)會根據(jù)比熱容進(jìn)行熱量計(jì)算。
2.理解熱量的計(jì)算公式。
教材分析(含重點(diǎn)、難點(diǎn)、關(guān)鍵點(diǎn))
重點(diǎn):熱量的計(jì)算。
難點(diǎn):熱量公式的推導(dǎo)。.
教法提示:
探究學(xué)習(xí)法
教具
小黑板
教學(xué)過程設(shè)計(jì)(含作業(yè)安排)
1.復(fù)習(xí)
提問:什么是比熱容?它的單位是什么?通過總結(jié)學(xué)生的回答,進(jìn)一步闡述比熱的
物理意義,繼而讓學(xué)生查出水、鋁、鐵的比熱,連同單位板書于黑板上。
2.引入新課
以鋁的比熱入手,說明它的物量意義:使1千克的鋁,升高1C,需要吸收0.88X
103焦的熱量。
3.進(jìn)行新課
(1)從鋁的比熱入手,將課本的例題分解成幾步,逐步深入地引導(dǎo)學(xué)生歸納熱量的計(jì)
算公式。
①1千克鋁溫度升高1℃,需要吸收多少熱?(依據(jù)鋁的比熱)
②1千克鋁溫度升高2℃,需要吸收多少熱量?(0.88X103焦X2=1.76X103焦)
③1千克鋁溫度升高100℃-30℃=70℃時,需要吸收多少熱量?(0.88X103焦X
(100-30)=6.16X104焦)
④2千克鋁溫度升高2℃,需要吸收多少熱量?(0.88X103焦X2X2=3.52X103焦)
⑤2千克鋁溫度升高100℃-30℃=70℃時,需要吸收多少熱量?(0.88X103焦X2X
(100-30)=1.23X105焦)
至此,在完成課本例題的情況下,再由特殊到一般,推導(dǎo)熱量的計(jì)算公式。繼續(xù)利
用上例,在問題③之后再提出:1千克鋁溫度升高(t-t0)℃時,需要吸收多少熱量?
在問題⑤之后提出:m千克鋁溫度升高(t-tO)C時,需要吸收多少熱量?最后提出如
果升溫的不是鋁,而是比熱為c的另外的物質(zhì),如何計(jì)算吸收的熱量。從而歸納出
公式:
Q吸=cm(t-tO)
(2)我們已經(jīng)總結(jié)出了物體吸收熱量的計(jì)算公式。如果物體溫度降低,像剛才的例題
中如果鋁塊從100℃降到30℃,那末它要放出熱量,放出的熱量應(yīng)當(dāng)怎樣計(jì)算呢?
同學(xué)們可仿照物體吸熱公式導(dǎo)出放熱公式。只需要把(t-tO)改為(to-t),即:
Q吸=cm(tO-t)
利用公式,講解課本例題2。講解過程中講清單位的演算。
(3)例題3保溫瓶中原有60℃的水500克,現(xiàn)又倒入1.5千克沸水,混合后溫度變成
90℃?在此過程中溫水和沸水分別吸收或放出多少熱量?(計(jì)算過程略,均為6.3
X104焦)
計(jì)算結(jié)果表明,溫水跟沸水混合時,溫水吸收的熱量恰好等于沸水所放出的熱量。
這僅僅是巧合嗎?不是,這是必然的。在熱傳遞的過程中,內(nèi)能從高溫物體傳到低
溫物體,直到兩物體溫度相等時為止。在此過程中,如果沒有內(nèi)能傳到其他的物體,
那么高溫物體放出的熱量必定等于低溫物體吸收的熱量。
4、作業(yè)布置:
教學(xué)后記:
1.課本在導(dǎo)出熱量計(jì)算公式時,從比熱的概念入手,從具體事例分步討論,由特殊
到般地導(dǎo)出熱量計(jì)算公式。推導(dǎo)過程加深了學(xué)生對比熱、溫度、熱量的理解,講
課中要充分發(fā)揚(yáng)這一優(yōu)點(diǎn),克服學(xué)生在熱量計(jì)算中死代公式的做法。在教法上宜從
比熱概念的理解入手,循序漸進(jìn),啟發(fā)思維,引導(dǎo)學(xué)生從特殊到一般地去發(fā)現(xiàn)客觀
規(guī)律。
2.教材中沒有涉及熱平衡問題,補(bǔ)充的例題3,使學(xué)生對熱平衡有個初步的印象,
有利于對熱量計(jì)算能力的提高,也有助于對熱傳遞和能量守恒定律的理解。
7.能量守恒定律
(一)教學(xué)目的
1.知道各種形式的能是可以相互轉(zhuǎn)化的。
2.知道能量在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中,能量的總量保持不變。
(二)教材分析:
重點(diǎn):能量守恒定律
難點(diǎn):用能量守恒定律解釋有關(guān)現(xiàn)象
(三)教法提示:
(四)教學(xué)過程:
1.復(fù)習(xí)
通過這兩章的學(xué)習(xí),我們初步認(rèn)識了能量的概念,知道了機(jī)械能和內(nèi)能這兩種形式
的能量。(通過提問復(fù)習(xí)能量、機(jī)械能和內(nèi)能的概念)
2.引入新課
我們知道物體的動能和熱能,是由物體的機(jī)械能運(yùn)動情況決定的能量,內(nèi)能跟物體
內(nèi)部分子的熱運(yùn)動和分子間的相互作用情況有關(guān)。物體內(nèi)部分子的熱運(yùn)動,物體的
機(jī)械運(yùn)動都是物質(zhì)運(yùn)動的形式,由于運(yùn)動形式不同,與之相聯(lián)系的能量也不相同。
3.進(jìn)行新課
(1)自然界存在著多種形式的能量。盡管各種能量我們還沒有系統(tǒng)地學(xué)習(xí),但在日常
生活中我們也有所了解,如跟電現(xiàn)象相聯(lián)系的電能,跟光現(xiàn)象有關(guān)的光能,跟原子
核的變化有關(guān)的核能,跟化學(xué)反應(yīng)有關(guān)的化學(xué)能等。
(2)在一定條件下,各種形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移(列舉學(xué)生所熟悉的事例,
說明各種形式的能的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移)。在熱傳遞過程中,高溫物體的內(nèi)能轉(zhuǎn)移到低溫物
體。運(yùn)動的甲鋼球碰擊靜止的乙鋼球,甲球的機(jī)械能轉(zhuǎn)移到乙球。在這種轉(zhuǎn)移的過
程中能量形式?jīng)]有變。
在自然界中能量的轉(zhuǎn)化也是普遍存在的。小朋友滑滑梯,由于摩擦而使機(jī)械能轉(zhuǎn)化
為內(nèi)能;在氣體膨脹做功的現(xiàn)象中,內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能;在水力發(fā)電中,水的機(jī)械
能轉(zhuǎn)化為電能;在火力發(fā)電廠,燃料燃燒釋放的化學(xué)能,轉(zhuǎn)化成電能;在核電站,
核能轉(zhuǎn)化為電能;電流通過電熱器忖,電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能;電流通過電動機(jī),電能轉(zhuǎn)
化為機(jī)械能。有關(guān)能量轉(zhuǎn)化的事例同學(xué)們一定能舉出許多,課本圖2-17中畫出了一
些農(nóng)常用的生活、生產(chǎn)設(shè)備。請同學(xué)分析在使用圖中設(shè)備時能量的轉(zhuǎn)化。
(3)在能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中,能的總量保持不變。大量事實(shí)證明,在普遍存在的
能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中,消耗多少某種形式的能量,就得到多少其他形式的能量。
如在熱傳遞過程中,高溫物體放出多少熱量(減少多少內(nèi)能),低溫物體就吸收多少
熱量(增加多少內(nèi)能);克服摩擦力做了多少功,就有多少機(jī)械能轉(zhuǎn)化為能量,但能
量的總量不變。就是說某物體損失的能量等于幾個物體得到幾個物體得到的能量的
總和。例如,把燒熱的金屬塊,投到冷水中,冷水,盛水的容器以及周圍的空氣等,
都要吸收熱量,它們所吸收的熱量總和跟金屬塊放出的熱量相等。再如水電站里,
水從高處流下,損失了機(jī)械能,一方面由于推動發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)化為電能,一方面
水跟水輪機(jī)、管道摩擦而轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。那么水的機(jī)械能的損失等于產(chǎn)生的電能和內(nèi)
能的總和。
以上規(guī)律是人類經(jīng)過長期的實(shí)踐探索,直到19世紀(jì),才確立了這個自然界最普遍的
定律素能量的轉(zhuǎn)化守恒定律。通常把它表述為:
能量既不會消滅,也不會創(chuàng)生,它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式,或者從一個物
體轉(zhuǎn)移到另一個物體,而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中,能量的總保持不變。
4.小結(jié)
能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律是自然界最普遍的、最重要的定律之-o
(1)能量守恒定律普遍適用。在形形色色的自然現(xiàn)象中,只要有能量的轉(zhuǎn)化,就一定
服從能量守恒規(guī)律。從物理的、化學(xué)的現(xiàn)象到地質(zhì)的、生物的現(xiàn)象,大到宇宙天體
的演變,小到原子核內(nèi)部粒子的運(yùn)動,都服從能量守恒的規(guī)律。
(2)能量守恒定律反映了自然現(xiàn)象的普遍聯(lián)系。自然界的各種現(xiàn)象都不是孤立的,而
是相互聯(lián)系的。電燈發(fā)光跟電流有聯(lián)系,電能轉(zhuǎn)化為光能反映了這種聯(lián)系。植物生
長更不是孤立的,要靠陽光進(jìn)行光合作用才能生長,光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能反映了這種
聯(lián)系。
(3)能量守恒定律是人類認(rèn)識自然的重要依據(jù)。人類認(rèn)識自然,就要根據(jù)種種自然現(xiàn)
象,總結(jié)規(guī)律,能量守恒定律就是人類總結(jié)出的規(guī)律之一,而且人類認(rèn)識的其他規(guī)
律也必定符合能量守恒定律。1933年意大利科學(xué)家費(fèi)米,在研究B袁變的過程中發(fā)
現(xiàn),能量不守恒。于是他根據(jù)能量守恒定律大膽預(yù)言了還有一種未發(fā)現(xiàn)的粒子,這
就是現(xiàn)在已被科學(xué)界公認(rèn)的中微子。這事例說明了能明守恒定律,已成為人類認(rèn)
識自然的重要依據(jù)。
(4)能量守恒定律是人類利用自然的重要武器??v觀人類科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的歷史,也是
一部認(rèn)識能量、利用能量、實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化的歷史。從原始人鉆木取火,到水能利用;
從蒸汽機(jī)發(fā)明,到電能的利用;從太陽能,到核能的利用。人類總是在認(rèn)識、利用
能源,逐步實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)化。
5、作業(yè)布置:
內(nèi)能的利用熱機(jī)
1.燃料及其熱值
(一)教學(xué)目的
1.知道在燃燒過程中,燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。
2.知道什么是燃料的熱值及其單位。
(-)教材分析:
重點(diǎn):燃料的熱值
難點(diǎn):燃料的熱值
(三)教法提示:
(四)教學(xué)過程設(shè)計(jì):
1.引入新課
人要生存,離不開能量,機(jī)器要運(yùn)轉(zhuǎn),也離不開能量,而內(nèi)能又是人類和各種動力
機(jī)械主要利用的能量形式之一。本章我們的任務(wù)就是來認(rèn)識一下人們是如何利用內(nèi)
能的。
板書:(第三章內(nèi)能的利用熱機(jī))
說到內(nèi)能的利用,首先要考慮內(nèi)能的來源,而燃料的利用正是這一來源的主要途徑。
下面我們先來討論燃料及與燃料有關(guān)的問題。
2.進(jìn)行新課
板書:(第一節(jié)燃料及其燃料值)
⑴燃料的特點(diǎn)
教師:提問:煤炭、汽油、柴油是燃料,除此之外還有哪些是燃料?誰能歸納一下,
它們都有哪些共同的特點(diǎn)?燃料燃燒時獲得的內(nèi)能是由什么能轉(zhuǎn)化來的呢?(學(xué)生
回答后歸納并引導(dǎo))
教師:燃料燃燒實(shí)際發(fā)生的是一種化學(xué)變化,在燃燒過程中燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)
能。
板書:
燃料的特點(diǎn):
1.能夠燃燒。
2.燃燒是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程。
(2)燃料的燃燒值
教師:燃料的共同特點(diǎn)是都能燃燒。那么不同燃料在燃燒時有什么不同呢?煮飯時
用煤為什么比用柴草好呢?
引導(dǎo)學(xué)生討論后,引入燃燒值這個概念。
板書:
二、燃料的燃燒值
1.定義:1千克的某種燃料完全燃燒放出的熱量叫做這種燃料的燃燒值
2.單位:焦/千克。
3.物理意義:
燃燒值直接反映了燃料的燃燒特性。燃燒值大,反映單位質(zhì)量的該種燃料完全燃燒
時放出的熱量多(化學(xué)能轉(zhuǎn)化成的內(nèi)能多)。
看課本中的表:兒種燃料的燃燒值(指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會表述其物理意義)
教師:汽油的燃燒值為4.6X107焦/千克。其物理意義是什么?一筒汽油與半筒汽油
相比,哪個燃燒值大?
學(xué)生回答。
(3)燃料的有效利用
①影響燃料有效利用的因素
教師:1千克干木柴完全燃燒能放出多少熱量?
學(xué)生:1.2X107焦。
教師:這些熱量若全部被水吸收,可把35千克左右的水由20C燒開。實(shí)際生活中1
千克干木柴能把35公斤20℃的水燒開嗎?那是為什么呢?
教師總結(jié)歸納:燃料燃燒時需氧氣助燃,供氧不足是燃料不能完全燃燒的主要原因。
另外,煙氣也會帶走大量熱量,爐壁還會傳走一部分熱量。這樣就使得真正傳給水
的熱量僅占燃料放隹熱量的?小部分。當(dāng)然不能燒開那么多水。
②提高爐子效率的措施
為了反映爐子對燃料的利用率,我們經(jīng)常用爐子的效率來描述。
板書:
三、爐子的效率
爐子有效利用的熱量與燃料完全燃燒放出的熱量之比,叫做爐子的效率。
為了提高爐子的效率,人們做了種種努力,主要措施有:
增加供氧量。如用風(fēng)箱、吹風(fēng)機(jī)就起了這一作用。大型工業(yè)鍋爐還采用把煤粒用鼓
風(fēng)機(jī)吹起來燒,使效率大大提高。
爐壁選用隔熱材料。這主要是為減少爐壁向外傳熱。
增大受熱面積。大型鍋爐采用供水管道直接分布在爐膛內(nèi),使其充分受熱,減小了
煙氣的熱損失。
目前,我國爐具的平均效率還較低,若平均效率能提高1%。全國每年節(jié)省的燃料相
當(dāng)于一個大型煤礦的年產(chǎn)量,可見,改造爐具,提高爐子的效率具有巨大的節(jié)能潛
力。
3、小結(jié)(略)
4、布置作業(yè)
(1)閱讀教材。
(2)理解燃燒值的物理意義。
(六)教學(xué)后記
2.內(nèi)能的利用
(一)教學(xué)目標(biāo):
1.知道利用內(nèi)能的兩種重要方式:加熱和做功。
2.知道熱機(jī)中能的轉(zhuǎn)化。
(二)教材分析:
重點(diǎn)、難點(diǎn):內(nèi)能的兩種重要應(yīng)用
(三)教法提示:
(四)教具
鐵架臺,試管,試管夾,試管塞,水等。
(五)教學(xué)過程:
1.復(fù)習(xí)
什么是內(nèi)能?如何才能改變物體的內(nèi)能?
能量守恒定律的內(nèi)容是什么?
2.引入新課
由能量守恒定律可以看出,轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)化是能量運(yùn)動的普遍形式。人類在利用能量方
面所從事的主要工作正是廣泛地尋找其來源,有效地控制其去處,以達(dá)到駕馭它,
利用它,讓它為人類造福的目的。
那么人們是如何利用內(nèi)能的呢?這一節(jié)我們就來討論這個問題。
3.進(jìn)行新課
板書:(第二節(jié)內(nèi)能的利用)
(1)利用內(nèi)能來加熱
教師:任何物體都具有內(nèi)能,內(nèi)能的利用也是隨處可見的。我們天天吃飯,那么生
米是如何變成熟飯的?教師:類似的例子還有哪些?(學(xué)生回答后,再補(bǔ)充一些加
熱的例子,如工廠的熱處理、吹制玻璃工藝品等)
教師:上面的例子有一個共同特點(diǎn),都是直接利用內(nèi)能轉(zhuǎn)移來加熱物體的,這是利
用內(nèi)能的一種方式。
板書:
一、直接加熱物體
教師:用內(nèi)能直接加熱物體,可以有多種方法。目前人們最普遍運(yùn)用的還是用火直
接加熱?;?,是人類文明的象征,它促進(jìn)了社會的進(jìn)步,也為人民群眾的生活提供
了方便。同時我們也應(yīng)看到,煙囪林立,家家生火,也有它不利的一面。
首先是能源浪費(fèi)大。早在100多年前,門捷列夫就曾說過:“燒煤等于燒盧布”。因
為煤、石油、天然氣等本身都是寶貴的化工原料,其產(chǎn)品遍及醫(yī)藥、化工、紡織、
交通運(yùn)輸?shù)雀鱾€領(lǐng)域,將它們付之一炬,就失去了自然資源綜合利用的機(jī)會。再加
上直接燃燒效率較低,勢必造成很大的浪費(fèi)。
其次是對環(huán)境的污染。燃燒后的廢渣、廢氣中含有大量有害物質(zhì),這就造成了對大
氣、環(huán)境的污染。
為了趨弊興利,人們做出了種種努力。例如在冬季取暖問題匕把各家生火取暖改
為分片供熱(暖氣)。用效率高的鍋爐替代簡易爐灶。有些地區(qū)還采用了大型工業(yè)鍋
爐的余熱實(shí)行集中供熱的方式。在家庭用火匕推廣了以(煤)氣代煤,從而提高
了內(nèi)能的利用率,降低了能耗,同時也保護(hù)了環(huán)境。
(2)利用內(nèi)能來做功
當(dāng)然,節(jié)能降耗還有很多途徑,如改燒煤為用電就是其中之一。
教師:提到用電,同學(xué)們知道電是怎么生產(chǎn)出來的嗎?
學(xué)生:是發(fā)電機(jī)發(fā)出來的。
教師:不錯,是發(fā)電機(jī)發(fā)出來的。那么發(fā)電機(jī)利用的又是什么能量?為了說明這個
問題,我們來看一個實(shí)驗(yàn)。
演示:書中圖3—5所示的實(shí)驗(yàn)。
教師:誰來說一下該實(shí)驗(yàn)中能量的轉(zhuǎn)化過程?
學(xué)生回答后總結(jié):燃燒酒精放出的內(nèi)能,傳遞給水蒸氣,水蒸氣內(nèi)能增加,增大到
一定程度就能推動塞子做功,水蒸氣的一部分內(nèi)能轉(zhuǎn)化為塞子的動能。(機(jī)械能)
教師:這是利用內(nèi)能的另一種方式。
板書:
二、對物體做功
教師:發(fā)電廠發(fā)電就利用了上述實(shí)驗(yàn)原理。發(fā)電廠,首先要用煤加熱鍋爐中的水,
水蒸氣獲得內(nèi)能后,帶動發(fā)電機(jī)工作,水蒸氣的一部分內(nèi)能先轉(zhuǎn)化為發(fā)電機(jī)的機(jī)械
能。接著發(fā)電機(jī)又在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。(后一轉(zhuǎn)化將在電學(xué)中學(xué)習(xí))
利用上面實(shí)驗(yàn)的原理,人們還制造出了汽油機(jī)、柴油機(jī)、噴氣發(fā)動機(jī)等。這些機(jī)器
的共同之處都是利用內(nèi)能來工作的。我們稱之為熱機(jī)
板書:
熱機(jī):把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)器
熱機(jī)的發(fā)明,是在17世紀(jì)末期。近300年來,經(jīng)過人們的不斷研制和改進(jìn),它已成
為人們生產(chǎn)、生活中重要的動力機(jī)器。熱機(jī)做為工業(yè)化生產(chǎn)飛速發(fā)展的催化劑,必
將會扮演越來越重要的角色。熱機(jī)的種類很多,我們將在后一節(jié)介紹它們中的二種。
4.小結(jié)(略)
5.布置作業(yè)
閱讀:熱機(jī)的發(fā)展。
3.內(nèi)燃機(jī)
(-)教學(xué)目的
I.常識性了解汽油機(jī)的基本構(gòu)造和工作原理。
2.常識性了解柴油機(jī)與汽油機(jī)在構(gòu)造和工作過程中的異同點(diǎn)。
3.常識性了解四沖程內(nèi)燃機(jī)工作過程中的能量轉(zhuǎn)化。
(-)教材分析:
重點(diǎn):汽油機(jī)的工作過程
難點(diǎn):汽油機(jī)和柴油機(jī)的做功沖程
(三)教具
內(nèi)燃機(jī)示教模型(帶電源),教學(xué)掛圖,flash動畫課件。
(四)教學(xué)過程
1.復(fù)習(xí)
什么是熱機(jī)?
2.引入新課
用酒精燈給試管中的水加熱,由于燃料在試管外燃燒,熱量損失較大,內(nèi)能的利用
率較低。能不能把燃料移到內(nèi)部去燃燒,來獲得更大的動力?
3.進(jìn)行新課
板書:第三節(jié)內(nèi)燃機(jī)
內(nèi)燃機(jī):燃料在氣缸內(nèi)燃燒的熱機(jī)
(1)汽油機(jī)
最常見的內(nèi)燃機(jī),以汽油或柴油為燃料,分別叫做汽油機(jī)和柴油機(jī)我們首先介紹汽
油機(jī)
板書:
一、汽油機(jī):用汽油作燃料的內(nèi)燃機(jī)
①構(gòu)造(出示模型或掛圖。邊指示邊講解)
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