《熱在真空中的傳遞導(dǎo)學(xué)案-2023-2024學(xué)年科學(xué)牛津上海版五四學(xué)制》

《熱在真空中的傳遞》導(dǎo)學(xué)案第一課時(shí)一、導(dǎo)入熱傳遞是物質(zhì)之間的能量傳遞過(guò)程，而真空是一個(gè)沒(méi)有物質(zhì)的空間。那么在真空中，熱是如何傳遞的呢？今日我們將進(jìn)修《熱在真空中的傳遞》，了解在無(wú)介質(zhì)的狀況下熱的傳遞方式。二、目標(biāo)1.了解真空中熱的傳遞方式；2.精通真空中熱傳遞的特點(diǎn)；3.能夠應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決相關(guān)問(wèn)題。三、導(dǎo)學(xué)1.真空中的熱傳遞方式在真空中，熱的傳遞方式主要有輻射傳熱。輻射傳熱是指熱量通過(guò)電磁波的方式傳遞，而不需要介質(zhì)的參與。在真空中，沒(méi)有氣體或液體分子能夠傳遞熱量，只能依靠輻射傳熱。2.真空中熱傳遞的特點(diǎn)在真空中，熱傳遞的速度比在介質(zhì)中要緩得多，因?yàn)榻橘|(zhì)中的分子能夠快速傳遞熱量，而在真空中只能依靠輻射傳熱，速度較緩。此外，在真空中，熱的傳遞不受介質(zhì)影響，可以在任何溫度下傳遞熱量。3.應(yīng)用實(shí)例在真空中的太空艙中，航天員需要通過(guò)加熱設(shè)備來(lái)保持艙內(nèi)的溫度，因?yàn)樵谡婵罩袩o(wú)法通過(guò)對(duì)流和傳導(dǎo)傳遞熱量。另外，真空絕熱瓶可以保持液體的溫度，因?yàn)樵谡婵罩袩岬膫鬟f速度較緩。四、小結(jié)通過(guò)進(jìn)修《熱在真空中的傳遞》，我們了解到在無(wú)介質(zhì)的真空中，熱主要通過(guò)輻射傳遞。真空中的熱傳遞速度較緩，不受介質(zhì)影響，可以在任何溫度下傳遞熱量。在實(shí)際應(yīng)用中，我們可以利用這些特點(diǎn)來(lái)設(shè)計(jì)和改進(jìn)相關(guān)設(shè)備。期望大家能夠深度理解并應(yīng)用所學(xué)知識(shí)。第二課時(shí)導(dǎo)學(xué)目標(biāo)：通過(guò)本節(jié)課的進(jìn)修，同硯能夠理解熱在真空中的傳遞原理，精通相關(guān)觀點(diǎn)和公式，能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決相關(guān)問(wèn)題。一、導(dǎo)入1.引入問(wèn)題：你知道在真空中熱是如何傳遞的嗎？2.激發(fā)愛(ài)好：熱在真空中的傳遞是一個(gè)玄妙而又有趣的現(xiàn)象，我們將一起來(lái)揭開(kāi)這個(gè)謎團(tuán)。二、觀點(diǎn)理解1.傳熱方式：熱在真空中主要通過(guò)輻射傳遞。2.輻射傳熱：物體在溫度不同的狀況下會(huì)發(fā)射電磁波，這種電磁波就是熱輻射。3.輻射傳熱規(guī)律：斯特蒂芬-玻爾茲曼定律和維恩位移定律。4.斯特蒂芬-玻爾茲曼定律：Q=εσT^4，其中Q為單位時(shí)間內(nèi)單位面積的輻射熱通量，ε為輻射率，σ為斯特蒂芬-玻爾茲曼常數(shù)，T為必定溫度。5.維恩位移定律：λmaxT=常數(shù)，其中λmax為輻射光譜中波長(zhǎng)最大值，T為必定溫度。三、公式運(yùn)用1.問(wèn)題1：一個(gè)必定溫度為2000K的物體，其表面積為2m^2，其輻射率為0.5，求單位時(shí)間內(nèi)單位面積的輻射熱通量。解：依據(jù)斯特蒂芬-玻爾茲曼定律，Q=0.5*5.67×10^-8*2000^4=5.67×10^-8*2000^4=454.4W/m^2。2.問(wèn)題2：一個(gè)黑體在1500K時(shí)，其輻射光譜中波長(zhǎng)最大值為1μm，求該黑體在3000K時(shí)的波長(zhǎng)最大值。解：依據(jù)維恩位移定律，λmaxT=常數(shù)，所以1*1500=常數(shù)，常數(shù)=1500。因此，在3000K時(shí)，λmax=1500/3000=0.5μm。四、拓展應(yīng)用1.真空絕熱容器中的保溫設(shè)計(jì)。2.太空艙內(nèi)的溫度控制技術(shù)。3.太陽(yáng)能利用中的熱輻射原理。五、教室小結(jié)通過(guò)本節(jié)課的進(jìn)修，我們了解了熱在真空中的傳遞原理，精通了相關(guān)觀點(diǎn)和公式。在以后的進(jìn)修和生活中，我們可以運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決相關(guān)問(wèn)題，提高對(duì)熱傳遞的理解和精通。六、作業(yè)1.計(jì)算一個(gè)必定溫度為2500K的物體，其表面積為3m^2，其輻射率為0.8時(shí)的單位時(shí)間內(nèi)單位面積的輻射熱通量。2.沉思：在真空中，熱傳遞主要通過(guò)哪種方式進(jìn)行？為什么？期