內(nèi)能與熱機學案-滬科版9?一、教學目標1.知識與技能目標了解內(nèi)能的概念，能簡單描述溫度和內(nèi)能的關(guān)系。知道熱傳遞可以改變物體的內(nèi)能，能舉例說明生活中常見的熱傳遞現(xiàn)象。理解比熱容的概念，會用比熱容解釋簡單的自然現(xiàn)象。知道內(nèi)能與熱量的關(guān)系，能區(qū)分內(nèi)能和熱量。了解熱機的工作原理，能說出四沖程內(nèi)燃機的工作過程。知道熱值的概念，會計算燃料完全燃燒時放出的熱量。2.過程與方法目標通過探究改變物體內(nèi)能的方法，培養(yǎng)學生的觀察、分析和歸納能力。通過比熱容概念的建立過程，讓學生體會控制變量法在科學探究中的應(yīng)用。通過對熱機工作過程的學習，培養(yǎng)學生的邏輯推理和空間想象能力。3.情感態(tài)度與價值觀目標通過探究活動，激發(fā)學生的學習興趣和科學探究精神。通過了解內(nèi)能在生活中的應(yīng)用，讓學生體會物理與生活的緊密聯(lián)系，培養(yǎng)學生的節(jié)能意識和環(huán)保意識。二、教學重難點1.教學重點內(nèi)能的概念及改變內(nèi)能的方法。比熱容的概念及計算。熱機的工作原理及四沖程內(nèi)燃機的工作過程。燃料熱值的概念及熱量計算。2.教學難點內(nèi)能概念的理解，尤其是內(nèi)能與溫度、熱量的區(qū)別。比熱容概念的理解及應(yīng)用。熱機工作過程中能量的轉(zhuǎn)化和守恒。三、教學方法講授法、實驗探究法、討論法、多媒體輔助教學法四、教學過程（一）內(nèi)能1.引入新課展示圖片：燒紅的鐵塊、熱水、運動的汽車等。引導學生思考：這些物體都具有能量嗎？它們的能量形式一樣嗎？引出內(nèi)能的概念，讓學生初步感受內(nèi)能是物體內(nèi)部具有的一種能量。2.內(nèi)能的概念講解：物體內(nèi)部所有分子做無規(guī)則運動的動能和分子勢能的總和，叫做物體的內(nèi)能。舉例說明：分子在不停地做無規(guī)則運動，就像操場上亂跑的學生具有動能一樣，分子也具有動能；分子間存在相互作用力，就像彈簧被拉伸或壓縮時具有彈性勢能一樣，分子間也具有勢能。強調(diào)：一切物體在任何情況下都具有內(nèi)能。3.內(nèi)能與溫度的關(guān)系實驗探究：器材：兩個相同的燒杯、質(zhì)量相等的熱水和冷水、溫度計、滴管、紅墨水。步驟：分別向熱水和冷水中滴入一滴紅墨水，觀察紅墨水在水中的擴散情況?，F(xiàn)象：熱水中紅墨水擴散得快，冷水中紅墨水擴散得慢。結(jié)論：溫度越高，分子無規(guī)則運動越劇烈，物體的內(nèi)能越大。引導學生分析：物體溫度升高時，內(nèi)能增加；溫度降低時，內(nèi)能減少。4.改變內(nèi)能的方法熱傳遞講解：熱傳遞是熱量從高溫物體傳到低溫物體，或者從物體的高溫部分傳到低溫部分的過程。舉例：冬天用熱水袋取暖，熱水袋的熱量傳遞給人體，使人體內(nèi)能增加；炒菜時，菜吸收鍋傳遞的熱量，內(nèi)能增加。強調(diào)：熱傳遞的條件是存在溫度差，熱傳遞的實質(zhì)是內(nèi)能的轉(zhuǎn)移。做功實驗演示：器材：空氣壓縮引火儀、活塞、硝化棉。步驟：將硝化棉放入空氣壓縮引火儀的玻璃筒底部，迅速壓下活塞，觀察現(xiàn)象?，F(xiàn)象：硝化棉燃燒起來。結(jié)論：對物體做功，物體的內(nèi)能增加。舉例：鉆木取火，通過克服摩擦力做功，使木頭的內(nèi)能增加，溫度升高，達到木頭的著火點而燃燒。分析：物體對外做功，內(nèi)能減少。例如，氣體膨脹對外做功，氣體的內(nèi)能減少，溫度降低。引導學生總結(jié)：做功和熱傳遞在改變物體內(nèi)能上是等效的。（二）比熱容1.引入新課展示圖片：炎熱的夏天，海灘上的沙子和海水在太陽照射下溫度變化不同。提出問題：為什么在同樣的日照條件下，沙子和海水的溫度升高不一樣呢？引出比熱容的概念，激發(fā)學生的探究興趣。2.比熱容的概念實驗探究：器材：兩個相同的酒精燈、兩個相同的燒杯、質(zhì)量相等的水和煤油、溫度計。步驟：分別對質(zhì)量相等的水和煤油加熱，記錄它們在相同時間內(nèi)升高的溫度?，F(xiàn)象：在相同時間內(nèi)，水升高的溫度比煤油升高的溫度慢。結(jié)論：質(zhì)量相同的不同物質(zhì)，升高相同的溫度，吸收的熱量不同。講解：單位質(zhì)量的某種物質(zhì)溫度升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的熱量叫做這種物質(zhì)的比熱容。強調(diào)：比熱容是物質(zhì)的一種特性，不同物質(zhì)的比熱容一般不同。3.比熱容的單位介紹：比熱容的單位是焦耳每千克攝氏度，符號是J/(kg·℃)。舉例：水的比熱容是4.2×103J/(kg·℃)，表示1kg水溫度升高（或降低）1℃吸收（或放出）的熱量是4.2×103J。4.比熱容的應(yīng)用解釋現(xiàn)象：汽車發(fā)動機用水做冷卻劑，是因為水的比熱容較大，在升高相同溫度時能吸收較多的熱量，從而可以更好地冷卻發(fā)動機。沿海地區(qū)晝夜溫差比內(nèi)陸地區(qū)小，是因為水的比熱容比砂石、泥土的比熱容大，在吸收或放出相同熱量時，水的溫度變化比砂石、泥土小。計算熱量：公式：Q=cmΔt，其中Q表示吸收或放出的熱量，c表示比熱容，m表示質(zhì)量，Δt表示溫度變化。例題：質(zhì)量為2kg的水，溫度從20℃升高到70℃，吸收的熱量是多少？解：已知c=4.2×103J/(kg·℃)，m=2kg，Δt=70℃20℃=50℃根據(jù)Q=cmΔt可得：Q=4.2×103J/(kg·℃)×2kg×50℃=4.2×10?J（三）內(nèi)能與熱量1.引入新課回顧內(nèi)能和溫度的關(guān)系，提問：溫度變化時，物體的內(nèi)能會改變，那么內(nèi)能的改變和熱量有什么關(guān)系呢？引出內(nèi)能與熱量的關(guān)系的討論。2.內(nèi)能與熱量的區(qū)別和聯(lián)系區(qū)別：內(nèi)能是物體內(nèi)部所有分子具有的能量，是一個狀態(tài)量，可以說物體"具有"多少內(nèi)能。熱量是在熱傳遞過程中，傳遞的能量的多少，是一個過程量，不能說物體"具有"多少熱量，只能說物體"吸收"或"放出"多少熱量。聯(lián)系：物體吸收熱量，內(nèi)能增加；物體放出熱量，內(nèi)能減少。熱傳遞過程中，傳遞的熱量等于物體內(nèi)能的改變量。3.熱量的計算對于吸熱過程：Q吸=cm(tt?)，其中t是末溫，t?是初溫。對于放熱過程：Q放=cm(t?t)。例題：質(zhì)量為0.5kg的鋁塊，溫度從30℃升高到80℃，吸收的熱量是多少？（鋁的比熱容是0.88×103J/(kg·℃)）解：已知c=0.88×103J/(kg·℃)，m=0.5kg，t?=30℃，t=80℃根據(jù)Q吸=cm(tt?)可得：Q吸=0.88×103J/(kg·℃)×0.5kg×(80℃30℃)=2.2×10?J（四）熱機1.引入新課展示圖片：汽車、火車、飛機等交通工具。提問：這些交通工具是靠什么提供動力的？引出熱機的概念，介紹熱機是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的機器。2.熱機的工作原理講解：燃料燃燒釋放出內(nèi)能，使工作物質(zhì)（如燃氣）的內(nèi)能增加，溫度升高，體積膨脹，對外做功，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能。舉例：蒸汽機、內(nèi)燃機、汽輪機、噴氣發(fā)動機等都是熱機。3.四沖程內(nèi)燃機的工作過程吸氣沖程講解：進氣門打開，排氣門關(guān)閉，活塞向下運動，吸入空氣和汽油的混合物（柴油機吸入的是空氣）。展示吸氣沖程的示意圖，讓學生觀察活塞的運動方向和氣門的開閉情況。壓縮沖程講解：進氣門和排氣門都關(guān)閉，活塞向上運動，壓縮混合氣體，使其內(nèi)能增加，溫度升高。強調(diào)：壓縮沖程是將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程。展示壓縮沖程的示意圖，分析能量轉(zhuǎn)化情況。做功沖程講解：在壓縮沖程末，火花塞點火（柴油機是噴油嘴噴油），混合氣體劇烈燃燒，產(chǎn)生高溫高壓的燃氣，推動活塞向下運動，對外做功。強調(diào)：做功沖程是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的過程，是內(nèi)燃機的主要沖程。展示做功沖程的示意圖，分析能量轉(zhuǎn)化情況。排氣沖程講解：進氣門關(guān)閉，排氣門打開，活塞向上運動，排出廢氣。展示排氣沖程的示意圖，讓學生觀察活塞的運動方向和氣門的開閉情況。引導學生總結(jié)四沖程內(nèi)燃機的工作循環(huán)：一個工作循環(huán)包括吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程，活塞往復運動兩次，曲軸轉(zhuǎn)動兩周，對外做功一次。4.汽油機和柴油機的比較從構(gòu)造上比較：汽油機有火花塞，柴油機有噴油嘴。從工作過程上比較：吸氣沖程汽油機吸入的是空氣和汽油的混合物，柴油機吸入的是空氣；壓縮沖程汽油機壓縮程度小，柴油機壓縮程度大；做功沖程汽油機是點燃式，柴油機是壓燃式。從應(yīng)用上比較：汽油機比較輕巧，常用在汽車、飛機、摩托車等小型交通工具上；柴油機比較笨重，但效率較高，常用在載重汽車、火車、輪船等大型交通工具上。（五）熱值1.引入新課提問：不同的燃料燃燒時放出的熱量一樣多嗎？引出熱值的概念，說明熱值是表示燃料燃燒放熱本領(lǐng)的物理量。2.熱值的概念講解：1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量，叫做這種燃料的熱值。強調(diào)：熱值的單位是焦耳每千克，符號是J/kg。對于氣體燃料，熱值的單位常用焦耳每立方米，符號是J/m3。3.熱值的計算公式：Q=mq（對于固體和液體燃料），Q=Vq（對于氣體燃料），其中Q表示燃料完全燃燒放出的熱量，m表示燃料的質(zhì)量，V表示燃料的體積，q表示燃料的熱值。例題：完全燃燒0.5kg的汽油，能放出多少熱量？（汽油的熱值是4.6×10?J/kg）解：已知m=0.5kg，q=4.6×10?J/kg根據(jù)Q=mq可得：Q=0.5kg×4.6×10?J/kg=2.3×10?J4.熱機的效率講解：熱機工作時，燃料完全燃燒放出的熱量，只有一部分用來做有用功，其余部分能量散失了。定義：熱機用來做有用功的那部分能量和燃料完全燃燒放出的能量之比，叫做熱機的效率。公式：η=W有/Q放×100%，其中η表示熱機的效率，W有表示有用功，Q放表示燃料完全燃燒放出的熱量。強調(diào)：熱機的效率總是小于1，提高熱機效率的主要途徑是減少熱機工作中的各種能量損失，如使燃料充分燃燒、減少機械摩擦、減少廢氣帶走的熱量等。五、課堂小結(jié)1.引導學生回顧本節(jié)課所學內(nèi)容，包括內(nèi)能、比熱容、內(nèi)能與熱量的關(guān)系、熱機、熱值和熱機的效率等知識點。2.強調(diào)重點和難點內(nèi)容，如內(nèi)能的概念、比熱容的計算、熱機的工作原理等，幫助學生加深理解和記憶。3.讓學生談?wù)劚竟?jié)課的收獲和體會，培養(yǎng)學生的總結(jié)歸納能力和語言表達能力。六、課堂練習1.下列關(guān)于內(nèi)能的說法中，正確的是（）A.溫度高的物體內(nèi)能一定大B.物體的內(nèi)能增加，一定是從外界吸收了熱量C.物體的機械能增加，其內(nèi)能也一定增加D.一切物體在任何情況下都具有內(nèi)能2.比熱容是物質(zhì)的一種特性，它與物質(zhì)的（）有關(guān)。A.質(zhì)量B.體積C.溫度D.種類3.質(zhì)量為2kg的水，溫度從20℃升高到60℃，吸收的熱量是多少？（水的比熱容是4.2×103J/(kg·℃)）4.一臺四沖程內(nèi)燃機的飛輪轉(zhuǎn)速為1800r/min，則它每秒鐘完成______個工作循環(huán)，對外做功______次。5.完全燃燒0.3m3的天然氣，能放出多少熱量？（天然氣的熱值是7.0×10?J/m3）七、布置作業(yè)1.復習本節(jié)課所學內(nèi)容，整理筆記。2.完成課本上的課后練習題。3.思考：如何提高熱機的