高中物理人教版选修3-3教案 《物态变化中的能量交换》(2篇)

物态变化中的能量交换
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1．知道熔化和熔化热、汽化和汽化热的概念。

2．会用熔化热和汽化热处理有关问题。

3．体会能的转化与守恒在物态变化中的应用。

诱思导学
1．熔化热
（1）熔化：物质从固态变成液态的过程叫熔化；而从液态变成固态的过程叫凝固。

（2）熔化热：某种晶体熔化过程中所需的能量(Q)与其质量(m)之比叫做这种晶体的熔化热。

用λ表示晶体的熔化热，则λ=Q/m ，在国际单位中熔化热的单位是焦尔/千克（J/Kg）。

友情提示：
①晶体在熔化过程中吸收热量增大分子势能，破坏晶体结构，变为液态。

所以熔化热与晶体的质量无关，只取决于晶体的种类。

②一定质量的晶体，熔化时吸收的热量与凝固时放出的热量相等。

③非晶体在熔化过程中温度不断变化，所以非晶体没有确定的熔化热。

2．汽化热
（1）汽化：物质从液态变成气态的过程叫汽化；而从气态变成液态的过程叫液化。

（2）汽化热：某种液体汽化成同温度的气体时所需要的能量（Q）与其质量(m)之比叫这种物质在这一温度下的汽化热。

用L表示汽化热，则L=Q/m ，在国际单位制中汽化热的单位是焦尔/千克（J/Kg）。

友情提示：
①液体的汽化热与液体的物质种类、液体的温度、外界压强均有关。

②一定质量的物质，在一定的温度和压强下，汽化时吸收的热量与液化时放出的热量相等。

典例探究
例1 如果已知铜制量热器小筒的质量是150克，里面装着100克16℃的水，放入9克0℃的冰，冰完全熔化后水的温度是9℃，利用这些数据求冰的熔化热是多少？［铜的比热C铜=3.9×102J／（Kg．K）］
解析：9克0℃的冰熔化为0℃的水，再升高到9℃，总共吸收的热量
Q吸＝m冰λ＋m冰c水（9℃－0℃）
量热器中的水和量热器小筒从16℃降到9℃放出的热量
Q放=m水c水（16℃－9℃）＋m筒c铜（16℃－9℃）
因为Q吸=Q放，所以 m冰λ＋m冰c水（9℃－0℃）=（m水c水＋m 筒c铜）（16℃－9℃）
统一单位后，把数值代入上式，可得
λ= 3.3×105焦／千克
答案：3.3×105焦／千克
友情提示：冰的熔化热很大，1千克0℃的冰熔化成0℃的水吸收的热量，相当于把1千克0℃的水升高到80℃需要的热量。

冰的这一特点对自然界有重要的意义，它使得初冬时，一个寒冷的夜晚不会把江河湖泊全部封冻起来，气温也不会骤然下降；初春时，一个阳光灿烂的晴天不会使冰雪全部熔化，造成江河泛滥，气温也不会骤然升高。

在日常生活中，人们利用冰熔化热大的特点来冷藏食品、冰镇饮料等。

例2 某人在做测定水的汽化热实验时，得到的数据如下：铜制量热器小筒的
质量M
1=200g，通入水蒸气前筒内水的质量M
2
=350g，温度t
1
=14℃；通入t
2
=100℃
的水蒸气后水的温度为t
3=36℃，水的质量变为M
3
=364g,他测得的水的汽化热L是
多少？［铜的比热C铜=3.9×102J／（Kg．K）］
解析：加入的水蒸气的质量为M
4= M
3
- M
2
=364-350=14g,水蒸气液化为水又降
温后放出的热量为
Q
1= M
4
L+ M
4
c水(t
2
- t
3
)
量热器中的水和量热器小筒升温所吸收的热量为
Q 2= M
1
C铜(t
3
- t
1
)+ M
2
c水(t
3
- t
1
)
根据能量守恒Q
1= Q
2
即M
4
L+ M
4
c水(t
2
- t
3
)= M
1
C铜(t
3
- t
1
)+ M
2
c水(t
3
- t
1
)
统一单位后，把数值代入上式，可得
L= 2.2×106焦／千克．
因为在相同的热学状态下，汽化热等于凝结热，
所以此时水的汽化热为L= 2.2×106焦／千克．
答案：2.2×106焦／千克
友情提示：注意分析能量的转化情况，列出能量守恒的方程，准确求解即可。

课后问题与练习点击
1．解析：晶体熔化时从外界吸收的热量用来破坏晶体的分子结构，增加分子
势能。

2．解析：设汗水蒸发所吸收的能量为Q ，所以：
Q=Lm=2.4×106×0.5=1.2×106J
人的比热容与水的比热容相同，即C=4.2×103 J ／（Kg ．K ），设运动员的温度降低了t ，所以：
Q=MCt
即 t=631.210 4.860 4.210
Q MC ⨯==⨯⨯℃ 所以运动员的体温降低了4.8℃。

3．解析：设太阳光垂直照射在单位面积上的辐射功率为P ，所以：
2
2d G Pt g πλ⎛⎫= ⎪⎝⎭
即P=24G gt d λπ=53224 3.3510 3.49 1.6109.84060 3.140.2W m ⨯⨯⨯=⨯⨯⨯⨯⨯ 所以太阳光垂直照射在单位面积上的辐射功率为321.610W
m ⨯
多维链接
1．解释下面的现象：如图9.4-1所示，把一
块冰放在支承物上，将两端各挂一个重物的铁丝搭
在冰块上。

过一段时间后可以看到，铁丝切进冰块，
但是铁丝穿过冰块的地方并没有留下切口，冰仍然
是完整的一块。

铁丝为什么能切进冰块？铁丝穿过
后上面的冰为什么又成了完整的一块？如果有条
件，自己做一做这个实验． 解释：冰的熔点随压力的增大而减小，所以在
铁丝处冰熔化，铁丝向下走，铁丝下去后，上部的水再凝结成冰，所以看不出痕迹，还是完整的一块。

2．课本P55“说一说”
提示：如果一定质量的物质熔化时吸收的热量不等于其凝固时放出的热量，那么能量的转化过程将出现能量不守恒的情况。

3．P56“说一说”
提示：因为相同的压强下酒精的沸点低于水的沸点，所以当酒精沸腾时，水还未达到沸点，所以分馏过程可以使酒精从水中分离出来。

课题9.4 物态变化中的能量交换课型新授
教学目标与知识点
（一）知识与技能
1．知道熔化和熔化热、汽化和汽化热的概念。

2．会用熔化热和汽化热处理有关问题。

3．体会能的转化与守恒在物态变化中的应用。

（二）过程与方法
1．通过实验增加感性知识
2．通过大量的生活中的实例，帮助学生理解
（三）情感、态度与价值观
运用所学的物理知识尝试思考一些与生产和生活相关的问题，体会所学的知识的实用性，加强以生活的热爱。

教学重点
1．知道熔化和熔化热、汽化和汽化热的概念
2．会用熔化热和汽化热处理有关问题。

教学难点熔化热、汽化热吸收的热量从克服分子力做功来解释
教学方法教师演示实验、启发、引导，学生讨论、交流。

教学过程
教学内容教师教学设计（一）引入新课
物质的气态、液态、固态在一定的条件下可以相互转变。

在转变的过
程中会发生能量的交换，在初中学过的“蒸发吸热”“液化放热”“熔化吸
热”“凝固吸热”指的就是能量交换。

（二）进行新课
一、熔化热
（1）熔化：物质从固态变成液态的过程叫熔化；而从液态变成固态的
过程叫凝固。

（2）熔化热：某种晶体熔化过程中所需的能量(Q)与其质量(m)之比叫
做这种晶体的熔化热。

用λ表示晶体的熔化热，则λ=Q/m ，在国际单位中熔化热的单位是焦尔/千克（J/Kg）。

①晶体在熔化过程中吸收热量增大分子势能，破坏晶体结构，变为液态。

所以熔化热与晶体的质量无关，只取决于晶体的种类。

②一定质量的晶体，熔化时吸收的热量与凝固时放出的热量相等。

③非晶体在熔化过程中温度不断变化，所以非晶体没有确定的熔化热。

2．汽化热
（1）汽化：物质从液态变成气态的过程叫汽化；而从气态变成液态的过程叫液化。

（2）汽化热：某种液体汽化成同温度的气体时所需要的能量（Q）与其质量(m)之比叫这种物质在这一温度下的汽化热。

用L表示汽化热，则L=Q/m ，在国际单位制中汽化热的单位是焦尔/千克（J/Kg）。

①液体的汽化热与液体的物质种类、液体的温度、外界压强均有关。

②一定质量的物质，在一定的温度和压强下，汽化时吸收的热量与液化时放出的热量相等。

特别提示：
①液体的汽化热与液体的物质种类、液体的温度、外界压强均有关。

②一定质量的物质，在一定的温度和压强下，汽化时吸收的热量与液
化时放出的热量相等。

（三）课堂小结
本节课从要物态变化过程中，物质分子间相互作用力做功的情况，来分析物态就化的的能量的交换。

具体分析了晶体与非晶体的熔化、液体的汽化过程中的能量交换情况，定性的掌握从分子动理论的角度分析物态变化中的能量交换
（四）作业：
教学案
教后感。