第13章内能导学案

第十三章内能第1节分子热运动一、情境引入在教室的讲桌前，打开一瓶香水，整个教室的同学都很快能闻到香味.提出问题：我们为什么能够闻到香味？前排的同学和后排的同学为什么闻到香味的时间不同？二、互动新授(一)物质的构成指导学生阅读教材，课件出示自学指导题目．(1)常见的物质是由什么构成的？(2)一般分子的直径有多大？(3)人们通常用来量度分子的单位是什么？学生根据自学指导题目，阅读教材，回答出物质的组成，分子的大小数量级：10－10m.教师结合教材图13.1－1，提出问题：分子就好像一个小球，排列在一起，一定存在间隙，组成物质的分子是静止不动的，还是在不断地运动？教材图13.1－1(二)分子热运动1．扩散现象学生小组实验：打开一盒肥皂，很快就能闻到香味．然后教师演示空气和氮气的扩散实验，如教材图13.1－2所示．先让学生观察空气和二氧化氮的集气瓶的颜色，并告诉学生二氧化氮的密度比空气大．在装有红棕色二氧化氮气体的瓶子上面，倒扣一个空瓶子，使两个瓶口相对，中间用一块玻璃板隔开．然后抽掉玻璃板，让学生认真观察两瓶气体的颜色有什么变化．小组讨论思考产生这种变化的原因是什么，说明了什么？教材图13.1－2学生讨论交流得出：气体分子不停地运动．并得出扩散的定义：不同的物质在互相接触时彼此进入对方的现象，叫做扩散．上述现象属于气体的扩散现象．课件演示液体发生扩散的实验：在量筒中装一半清水，用细管在水的下面注入硫酸铜的水溶液．由于硫酸铜溶液比水的密度大，硫酸铜溶液沉在量筒下部，可以看到无色的清水与蓝色硫酸铜溶液之间有明显的界面．静放几天后，界面逐渐模糊不清，如教材图13.1－3所示．教师可将已经放置几天的硫酸铜溶液与刚刚加入硫酸铜溶液的量筒向学生展示，让学生观察、对比现象．开始时10日后20日后30日课件展示固体的扩散现象：将磨得很光滑的铅块和金块紧压在一起，在室温下放置5年后再将它们切开，可以看到它们互相渗入约1mm深．(如下图所示)实验前叠放在一起让学生试着举出日常生活中常见的扩散现象(如到医院闻到消毒液味、在花园里闻到花香、加入糖水有了甜味、菜放入盐有了咸味等)，教师根据学生回答归纳总结得出：扩散现象说明一切物质的分子都在不停地做无规则运动，并且分子间有间隙．2．影响扩散快慢的因素学生小组完成实验：在一个烧杯中装半杯热水(左杯)，另一个相同的烧杯中装等量的冷水(右杯)，用滴管分别向冷水和热水中滴入一滴蓝墨水，观察并描述看到的现象．(如图所示)实验过程中教师提醒学生注意：(1)如何在热水和冷水中滴墨水？(滴管距离水面高度相同，滴的量相同)(2)怎么观察(滴了墨水以后观察什么，观察多长时间，能不能搅动)?学生通过观察比较墨水在温度不同的水中扩散快慢，讨论分析可以得出：温度越高，分子运动越快；温度越低，分子运动越慢．在此基础上引出热运动：一切物质的分子都在不停地做无规则的运动．由于分子的运动跟温度有关，所以这种无规则的运动叫做分子的热运动．分子运动越剧烈，物体温度越高．(三)分子间的作用力教师提出问题：扩散现象表明，分子在不停地运动．既然分子是运动的，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？教材图13.1－4学生讨论交流．教师演示实验：将两个铅柱的底面削平、削干净，然后紧紧地压在一起，并在下面吊上钩码．(如教材图13.1－4)教师引导学生讨论交流得出：两个铅柱的分子间存在着引力．教师总结：正是因为分子间存在引力，所以固体和液体能保持一定的体积．接着提出问题：分子间存在引力，并且有空隙，那么铅块的体积能压缩吗？如果不能，说明分子间还存在什么力？学生分组实验，用针筒抽取半筒水，用食指按住针筒的出口，用力向下推活塞，感受手受到的力，从而得出分子之间还存在着斥力．教师补充：正是由于斥力的存在，使得分子已经离得很近的固体和液体很难进一步压缩．学生自主学习教材内容并结合教材图13.1－5、图13.1－6、图13.1－7，进一步了解物体处于气体、液体、固体不同状态的原因．教材图13.1－5 教材图13.1－6 教材图13.1－7三、巩固练习【例1】下列现象中属于扩散现象的是( )．A．空气流动形成风B．打扫室内卫生时，可以看到灰尘在空中飞舞C．冬天雪花在空中飘落D．将几粒粗盐放入盛水的杯子中，过一段时间整杯水都变咸了【解析】空气的密度不均匀造成空气的流动形成了风，故A不属于扩散现象；我们看到的灰尘、雪花属于物体，它包括很多的分子，灰尘在空中飞舞，雪花在空中飘落，都属于物体的运动，不是分子的运动，故选项B、C不属于扩散现象；将几粒粗盐放入盛水的杯子中，过一段时间整杯水都变咸了，是盐扩散到水中了，故选D.【答案】D【例2】把干净的玻璃板吊在弹簧测力计的下面，记下测力计的读数．如下图所示让玻璃板的下表面接触水面，然后稍稍用力向上拉，发现弹簧测力计读数变大，其原因是玻璃板与水的接触面之间存在( )．A．摩擦力B．分子引力C．分子斥力D．大气压力【解析】因为玻璃分子和水分子之间的距离很小，分子间有引力，故稍稍用力向上拉玻璃板时，分子间距离增大，分子间主要表现为引力，所以弹簧测力计的读数会变大，但玻璃板和水面不会分开．【答案】B四、课堂小结通过今天的学习你学到了什么，有什么成功的经验和收获？1．物质是由分子、原子组成的．2．不同的物质在互相接触时彼此进入对方的现象，叫做扩散．3．一切物质的分子都在不停地做无规则运动，并且温度越高，分子这种无规则运动就越快．4．分子间存在着相互作用的引力和斥力．板书设计第十三章内能第1节分子热运动(一)物质的构成(二)分子热运动1．扩散现象2．影响扩散快慢的因素(三)分子间的作用力第2节内能一、情境引入课件播放“神舟九号”发射的视频：“神舟九号”奔向天宫，载人航天再启新程．北京时间2012年6月16日18时56分，执行我国首次载人交会对接任务的“神舟九号”载人飞船，成功实现了与“天宫一号”的对接，在“神舟九号”发射、进入轨道后需要多次制动，它依靠什么能量做动力呢？二、互动新授(一)内能1．内能的定义课件播放运动员踢足球的视频，结合教材图13.2－1，复习动能和势能的概念，请同学们说出抛到空中运动的球具有的能量：离开地面，具有重力势能；在空中飞行，具有动能．结合教材图13.2－2，将分子运动与其进行类比，球内部分子做无规则运动，具有分子动能，而且分子间有相互作用的引力和斥力，因此具有势能，从而总结得出内能的定义：构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和，叫做物体的内能．教师补充：内能的单位和功的单位一样，都是焦耳(J)，且各种形式的能量的单位都是焦耳．运动着的足球具有动能，运动着的分子也具有动能.教材图13.2-1弹簧变形时具有势能，互相吸引或排斥的分子也有势能.教材图13.2-22．指导学生阅读教材，提出问题：(1)哪些物体具有内能，为什么？(2)物体的内能和什么因素有关？(3)内能和机械能有什么区别？教师利用课件展示：炽热的铁水、冰冷的冰块．学生分组实验：取两只烧杯，分别倒入冰水和热水，然后分别把手放入其中进行感受．教师提出问题：能不能说温度高的物体具有内能，温度低的物体不具有内能呢？学生讨论，教师必要时提示可以从内能的定义和分子的状态进行思考．然后让学生分别向杯内缓慢地滴入几滴墨水，观察比较杯内墨水扩散的快慢．分析实验结果：温度越高，扩散越快．扩散得快，说明分子无规则运动的速度大，即分子无规则运动激烈．通过交流讨论，总结得出：一切物体，不论温度高低，都具有内能，温度高的物体内能大，因为温度越高，分子运动越剧烈．教师接着提出问题：一杯热水和一桶凉水，哪个内能大？为什么？学生讨论：无法比较．凉水的温度虽然低，但是一桶凉水的质量大，分子数目多，它具有的内能也可能大．教师补充：内能不仅与温度有关，还与物体所含分子的数目即物体质量有关．举例引导学生分析：停在水平地面上的汽车，机械能为零，但组成物质的分子在永不停息地做无规则运动，分子间又存在引力和斥力，所以物体的内能不为零．最后教师引导学生思考讨论归纳：内能和机械能是两种不同形式的能．机械能与整个物体的运动状态有关，内能与物体内部分子的热运动和分子间的相互作用有关．(二)物体内能的改变利用课件出示问题：如何使手的内能增大？如何点燃火柴？如何使一根铁丝温度升高从而使其内能增加？学生讨论交流，教师鼓励学生根据生活经验和所学知识进行思考．通过上述问题的讨论和思考，可以总结出两种改变内能的方式：热传递和做功．1．热传递教师取出一根铁丝，分别把铁丝放在热水中、放在酒精灯火焰上烧，让一学生触摸另一端后告诉其他同学自己的感受，引导学生得到热传递、热量的概念，并理解温度、内能、热量三者间的差别．教师总结：在发生热传递过程中，传递能量的多少叫做热量，高温物体放出热量，内能减少，低温物体吸收热量，内能增加．提出问题：生活中有哪些利用热传递的例子？学生发言：如烧水时炉火给壶和水加热、晴天晒被子、用热水洗脚、冬天时向手上呵气取暖等等．2．做功让学生自己动手在地上摩擦铁丝、弯折铁丝后再触摸，感觉有点热，讨论这种方式与上述热传递的方法使铁丝温度升高，内能增加有什么不同？再结合教材图13.2－4思考，回答图下方文字所提出的问题．为什么冬天人们常搓手？下滑时有什么感觉？引导学生得到“外界对物体做功，机械能转化为内能，物体的内能增加，温度升高”的结论．演示实验一：压缩空气引火．出示压缩空气引火器，简单介绍它的构造，抽出活塞，在厚玻璃筒里放一小团硝化棉，提醒学生注意观察筒里的棉花，把活塞迅速压下去，棉花燃烧．思考：实验中是什么原因导致了筒内温度升高？这是通过什么途径改变了玻璃筒内空气的内能？学生观察实验，运用刚才的结论来解释现象．引导学生分析所发生的现象，归纳总结：活塞向下运动，压缩筒内空气做功，使空气体积变小，温度升高，这说明对物体做功，物体内能会增大．演示实验二：空气膨胀致冷．在烧瓶内倒入一些温水，给瓶内打气，提醒学生注意观察瓶内出现的现象，当瓶塞跳出时，瓶内会出现白雾．思考：瓶内上方存在着无色透明的水蒸气，当瓶塞跳出时瓶内为什么会出现白雾？引导学生分析：瓶内出现白雾，是瓶内水蒸气液化，说明瓶塞跳出时，瓶内的温度降低，即空气的内能减小，活塞被空气推动，说明空气对活塞做了功．实验表明，空气膨胀对外做功，内能减小．甲空气被压缩时内能增大乙空气推动塞子时，内能减少。

教材图13.2－5教师归纳：做功和热传递在改变物体内能上是等效的．热传递是内能的转移，即内能从高温物体转移到低温物体上，或从同一物体的高温部分转移到低温部分；做功是内能的转化，机械能和内能的转化通过做功实现．学生小组讨论交流生活中的应用例子，进一步理解这一结论．三、巩固练习【例】下列现象中，通过热传递来改变内能的是()．A．给冷水加热B．压缩空气温度升高C．下滑时臀部发热D．搓手取暖【解析】A选项给冷水加热，水温升高，是火的内能转移到水中，属于热传递；B选项压缩空气，机械能转化成内能，使空气的内能增大、温度升高，属于做功改变内能；C选项下滑时臀部发热，这是摩擦生热，属于做功改变内能；D选项双手相互摩擦，手发热，是克服摩擦力做功，属于做功改变内能；故选A.【答案】 A四、课堂小结通过今天的学习你学到了什么，有什么成功的经验和收获？1．内能是构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和．2．机械能与整个物体的机械运动情况有关，内能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．3．改变物体内能的方式有做功和热传递，而做功和热传递在改变内能上是等效的．板书设计第十三章内能第2节内能(一)内能定义：构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和就是内能．单位：焦耳(J)特点：一切物体都具有内能．(二)物体内能的改变1．热传递：高温物体内能减少，低温物体内能增加．2．做功：对物体做功，物体内能增加；物体对外做功，物体内能减少．第3节比热容一、情境引入课件播放一段全国天气预报，播放前提醒学生注意观察沿海城市和内陆城市的温度的不同，提出问题：为什么内陆地区比沿海地区的昼夜温差大呢？让学生带着这个问题开始本节课的学习，并揭示课题．二、互动新授(一)比热容1．探究物质的吸热能力教师提出问题：在烧水时，烧开一壶水和烧开半壶水，哪个需要的时间长？水吸收的热量的多少跟哪些因素有关？有什么关系？请用你的生活经验来支持你的观点．教师在此过程中，引导学生互相交流，对不完善的回答可进行补充，共同讨论、归纳，得出结论．在上述基础上，教师继续提出问题：对于不同的物质，如水、食用油、沙子等，如果它们的质量相同，温度升高的度数也相同，它们吸收的热量是否相同？学生讨论并回答，说出猜想及其依据，并研究实验方案．结合教材相关内容及其实验装置，教师点拨、指导，帮助学生设计科学的实验方法．(如教材图13.3－1，图13.3－2所示)图13.3－1图13.3－2 方法一：用相同的实验装置，加热质量相同的水和食用油，使它们吸收相同的热量，比较它们温度升高的多少，从而研究它们吸热能力的差异．方法二：用相同的实验装置，加热质量相同的水和食用油，使它们温度升高的度数相同，比较它们吸收热量的多少，从而研究它们吸热能力的差异．根据教材内容，师生共同讨论实验中需要解决的问题：怎样获得质量相同的水和食用油？怎样判断和控制水和食用油吸收热量的多少？怎样测量和控制水和食用油温度升高的度数？学生思考上述问题，小组间讨论交流．教师组织学生针对实验方案，设计记录数据的实验表格.质量m/kg 加热前的温度t1/℃加热后的温度t2/℃升高的温度(t2－ t1)/℃加热的时间t/min水食用油学生按设计的实验方案进行实验，教师巡视指导，发现问题及时解决，实验完成后，各小组展示记录的实验数据并进行交流，总结出：不同物质的吸热能力不同．2．比热容教师指出：不同物质在吸热特性方面存在差异，物理学中引入了比热容这个物理量表示这种差异．因为在相同条件下比较，即质量相同、温度升高相同条件下比较起来最方便，引导学生类比密度的定义方法，用比值定义法得出比热容的概念：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，叫做这种物质的比热容．让学生阅读教材，了解比热容的符号用c来表示，它的单位是焦每千克摄氏度，符号是J/(kg·℃)．教师补充：比热容与密度一样是物质的一种属性，每种物质都有自己的比热容．让学生阅读教材小资料，任选一种物质，在表中查出它的比热容，并说明表中数据所表明的物理意义，并让学生通过观察、对比、分析，看看能从中获取哪些信息。