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公元前5世纪墨子提出的物质的最小单位是“端”,公元前4世纪古希腊的德漠克利特认为宇宙万物,是由大小和质量不同的,不可入的,运动不息的原子组成。
此后经过近2000年的探索,直到17世纪末,才科学地认识到物质是由分子组成的。
任何物质都是由极其微小的粒子组成的,这些粒子保持了物质原来的性质,我们把它叫做分子。
举例说明分子概念:
以分割糖粒为例。
开始的分割会仍然保持甜的味道,但是继续分割下去,也就是当把糖粒分到没有甜味的时刻,那时的微小粒子就不再是糖了,即,保持糖这种物质原来性质的最小微粒叫做糖的“分子”。
学生阅读教科书P2:
物质的结构。
思考组成物质的分子是静止的还是运动的,引入分子热运动。
二、分子热运动
分子的无规则的运动,我们肉眼无法直接的观察到,可以通过发生的现象认识它。
[演示]往盛有水的烧杯中,滴入红墨水,过一会儿,观察到烧杯中水变红.
[视频]将一个空瓶子,倒扣在一个装着红棕色二氧化氮气体的瓶子上面,抽掉盖在二氧化氮瓶上的玻璃板。
板书:
1、扩散:
两种不同的物质相互接触彼此进入对方的现象。
[视频]在量简里装一半清水,水下面注入硫酸铜溶液.硫酸铜溶液的密度比水大,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.一天天过去,发现界面逐渐模糊不清了.
在我们日常生活中,扩散现象很常见.同学们是否也可以举出几个例子.
(到医院闻到消毒液味.在花园里闻到花香.臭豆腐的、烟味、糖水、炒菜放盐、甲醛气味、喷清新剂、墙角堆煤变黑)
不仅液体和气体可以扩散,固体也可以扩散。
把磨得很光的铅片和金片紧压在一起,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.
[师]固、液、气体都有扩散现象,可是扩散的快慢程度都一样吗?
2、影响扩散快慢的主要因素:
种类
[演示]在一个烧杯中装半杯热水,另一个同样的烧杯中装等量的凉水.用滴管分别在两个杯底注入红墨水,发现装热水的烧杯很快变红了.说明扩散快慢与温度有关.
温度
温度越高,扩散进行的越快,扩散越快说明分子的运动越快,所以分子的运动跟温度有关,我们就把分子的这种无规则运动叫分子的热运动。
补充板书:
分子热运动
能够说明扩散快慢与温度有关的例子很多(花气袭人知骤暖,鹊声穿树喜新晴、炒菜比腌菜咸的快,蒸发、)
分子既然在不停地运动,那么固体和液体为什么不会飞上天呢?
而总是聚合在一起,保持一定的体积呢?
[视频]分子之间引力和斥力的变化规律。
小结:
分子运动理论
布置作业
教科书P6第1、2、3、4、5题
板书设计:
第十三章内能
第一节分子热运动
一、物质是由分子组成的
二、分子在不停地做无规则的运动
两种不同的物质相互接触彼此进入对方的现象
种类温度
三、分子间存在着引力和斥力
教学反思
本节课的教学内容是人教版《物理》九年级第十三章的第一节课,通过生活中的扩散现象,使学生从宏观角度出发,让学生感知到宏观现象可能与微观世界密切相关,从而过渡到新课内容,打开微观世界的大门,通过推理来感知一切物质的分子都在不停地做无规则运动。
利用轻松的活动引入,使学生自然地参与其中,激发学生学习热情。
体现课改理念,把培养学生的科学探究能力摆在十分重要的位置,在学习过程中,主要充分调动学生的学习积极性,以学生分析、讨论为主,在教师引导的基础上,让学生亲历科学探究过程中的各个环节。
第二节内能
1、知道分子无规则运动的剧烈程度与温度有关;
2、知道什么是内能,物体温度改变时内能也要随之改变;
3、知道热传递能够改变物体的内能、做功可以改变物体的内能;
1、通过实验观察活动,学会从实验现象中分析、归纳、总结出内能的概念;
2、通过改变物体内能方式的学习,使学生进一步认识各种形式的能之间是可以相互转化的。
1、通过本节内容的学习,培养学生乐于主动探究自然现象中科学道理的意识,通过认识分子间的作用力是相互的,培养学生初步的辩证的看问题的观点;
2、通过内能知识的广泛应用,激发学生学习物理的兴趣。
内能概念;
改变内能的两种方式
教师演示讲授,学生边学边实验,师生共同分析讨论。
装着开水的暖瓶有时会把瓶盖弹起来,推动瓶盖的能量来自哪里?
分子动理论告诉我们,分子永不停息地无规则运动着。
那么公司也同一切运动物体具有动能一样,也具有动能。
分子动理论还告诉我们:
分子之间有相互作用力。
这又使分子具有势能。
一、物体的内能:
物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和,叫做物体的内能。
物体内部的每一个分子都在运动,都受分子作用力,但每单个分子的动能和势能,不是物体的内能。
内能是指物体所有分子无规则运动的动能和势能的总和。
内能也不同于机械能。
物体的动能跟物体的速度有关,物体的重力势能跟物体被举起的高度有关。
一个钢球是否运动,是否被举高,这只能影响钢球的机械能,并不是能改变钢球内分子无规则运动的动能和势能。
那么物体的内能跟什么有关呢?
二、内能的变化:
物体内能既然是物体内部所有分子无规则运动的动能和势能的总和,那么当分子运动加剧时,物体的内能也就增大。
上节课我们曾进过:
物体的温度升高,其内部分子的无规则运动加剧。
科学的论断,必须要有证据,在物理学中,通常是用实验来证实论断的。
今天我们同样用实验来证实上面的论断。
实验演示:
取三只烧杯,分别倒入冷水、温水和热水,然后分别向三只杯内缓慢地滴入几滴墨汁,观察比较三只杯内墨扩散的快慢。
实验结果表明:
温度越高,扩散过程越快。
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。
因此:
物体的内能跟温度有关。
温度升高时,物体的内能增加。
温度降低时,物体的内能减小。
正是由于内能跟温度有关,人们常常把物体的内能叫做热能,把物体内部大量分子的无规则运动叫做热运动。
三、一切物体都有内能。
这是因为物体内的分子永不停息地无规则运动着。
炽热的铁水,温度很高,分子运动激烈,它具有内能。
冰冷的冰块,温度虽低,其内部分子仍在做无规则运动,它也具有内能。
四、内能和机械能
通过机械能和内能的对比,进一步帮助学生理解内能概念。
分析在水平光滑桌上滑动的木块具有什么能。
首先木块有势能,也有动能棗统称为机械能。
机械能与整个物体的机械运动情况有关。
木块内部的分子做无规则运动,且分子间有作用力,木块有内能。
内能与物体内部分子的势运动和分子间的相互作用有关。
(1)内能不是单个分子具有的,而是所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和。
(2)内能所指的动能是所有分子做无规则热运动的动能的总和。
这种无规则的热运动,是分子在物体内部自身不停的“分子运动”,而不是随着物体整体一起所做的运动。
物体作为整体运动所具有的动能是机械能不是内能。
(3)内能所指的分子势能是分子间相互作用使分子具有的势能。
作为物体整体跟地球的相互作用而具有的重力势能是机械能,不是内能。
所以内能是不同于机械能的另一种形式的能量。
教科书P10第1、2、3、4题
第二节内能
物体内部所有分子热运动的动能与分子势能的总和.
1.内能不同于机械能
2.一切(运动、静止、高温、低温)物体都有内能
3.内能与温度的关系
二、改变物体内能的方法:
1.热传递热量:
传递内能的多少
2.做功
创设条件使学生能主动建构知识,在内能概念的建立过程中,把宏观世界微观化,在这里的引导、点拨好比一座‘‘引桥”,它变知识的“陡峭”为“缓坡”,化艰难为简易,类比机械能知识,实现了从抽象到具体的过渡.在课堂教学中,要学生会学,教师不可包办代替,教师要树立“教”为“学”服务的原则,以“导”引“学”.变“教”为“诱”,变“学”为“思”,教师在导的过程中,要调动学生的思维状态,学生的认知状态和情绪才能最大限度地被激活,才能有助于形成锐意进取的氛围.
第三节比热容
(1)
1、知道比热容的概念,符号及单位。
2、会查比热容表,知道比热容是物质的一种特性。
3、会用比热容的知识分析、判断有关问题。
1、通过对不同物质的吸热本领不同的实验探究活动,体会科学探究过程,学习科学探究的常用方法——控制变量法,培养科学探究的能力。
2、学习利用物理知识解释日常生活中实际问题的方法。
1、通过实验探究物质比热容的过程,使学生获得科学探究的乐趣,培养学生实事求是的科学态度,认识科学探究在物理学发展中的重要作用。
2、通过比热容知识的广泛应用,使学生认识科学技术和社会之间的关系;
培养学生将科学服务于人类的意识
1、理解比热容的概念;
2、利用比热容的有关知识解释生活中有关现象。
科学探究、实验法、控制变量法。
相同的烧杯、温度计、电加热器各两只,水、煤油、电源、钟表。
新疆谚语“早穿皮袄午穿纱,围着火炉吃西瓜”这是什么原因?
阅读教科书第11页第一段的问题。
(1)烧开一壶水与烧开半壶水需要的热量一样多吗?
(用生活里的现象支持你的观点)
(2)把一壶水烧开与烧成温水需要的热量一样多吗?
先让学生回答以上问题后,教师指出:
水在温度升高时吸收的热量,跟水的质量有关,跟温度升高的度数有关,水的质量越大,温度升高的度数越多,吸收的热量越多。
别的物质也一样。
(用生活里的现象支持你的观点。
这种设置问题的方法,比教材中直接提问水吸收的热量与水的质量和升高的温度是什么关系,更具开放性,能有效培养学生的发散思维。
)
师生一起总结得到:
水在温度升高时吸收的热量,跟水的质量有关,和升高的温度有关。
再接着提出以下问题:
(3)那么如果将质量相同的水和煤油加热,升高相同的温度,需要的热量一样多吗?
(强调质量、升高的温度相等)
(通过层层递进的问题设置引导学生猜想物质吸热可能与物质种类有关,使探究目标更为显性化。
通过学生动脑想、动口说,培养学生勇于探索的精神。
提出探究问题:
不同的物质,在质量相等,升高相同温度时,吸收的热量是否相同?
3.制定计划与设计实验:
实验方案的制定是探究是否顺利的关键,由于本实验涉及的内容较多,学生综合考虑有一定的难度,故教师可引导学生重点探讨如下问题,以帮助学生设计实验。
(出示课件)
(1)根据问题讨论设计实验:
①选取什么物质进行对比?
用什么器材测质量?
②用什么器材对它们加热?
③用什么器材显示它们温度的变化?
④怎样比较它们吸收热量的多少?
(学生在完成本实验提示的基础上来讨论)
(2)讨论设计实验方案
学生交流讨论、展示设计方案,表述自己的设计思路,应有两种方案
方案一:
取等质量的水和煤油,加热相同的时间(吸收相等的热量)后,比较温度的变化。
方案二:
取等质量的水和煤油,使其升高相同的温度,比较加热的时间(吸收热量的多少)。
教师启发、引导学生设想:
用水和煤油这两种物质来进行比较研究。
如何比较研究呢?
教师引导学生回忆:
在“研究压强跟压力、受力面积的关系”时,采用“固定受力面积不变,研究压强跟压力的关系”或“固定压力不变,研究压强跟受力面积的关系”。
这样的方法即是“控制变量法”。
本节课就采用这种方法来进行研究。
4.进行实验,收集数据
物质名称
质量m/g
初温t1/oc
末温t2/oc
升高的温度t2-t1/oc
加热时间t/min
水
煤油
5.分析和论证
选择学生有代表性的一组数据,(实验数据误差大)组织学生讨论。
做好两种物质的数据对比,学会分析数据,探究结论,先小组交流意见,再师生共同交流,最后确定实验结论。
6.评估:
交流实验的得与失,操作是否规范,实验误差的原因(热源不可能绝对一致、加热时间的控制等),结论是否恰当,描述是否准确等等。
在学生得到质量相等的不同的物质,升高相同温度时,吸收的热量不同的基础上自然引入下面问题。
7.交流与合作:
(1)水和煤油谁的吸热能力强?
(2)如何科学地比较不同物质的这种特性?
在学生提出该问题的基础上让学生自学:
(参看课本,解决下列问题)(出示课件)
(1)比热容的物理意义是什么?
(2)比热容的定义是什么?
(3)比热容的单位是什么?
符号呢?
(讨论如何比较不同物质吸热能力不同,引入比热容的概念。
在讨论中注意尊重学生意见,适当点拨,在不同意见的碰撞中发现真理。
帮助学生正确了解比热容的含义,认识比热容是物质的一种特性。
学会查比热容表,通过读表,发现规律,从而培养学生分析能力,发展学生创新思维能力。
8.练习巩固:
主要尝试用比热容解释简单的自然现象及生产生活的应用事例,使物理走向社会,及时反馈矫正。
(1)查比热容表,理解比热容是物质的特性之一
教师再设置以下问题,让各小组讨论:
①一碗水与一盆水,谁的比热容大?
②把一根铁丝m截为长短不同的a、b两段,那么铁丝a、b与m的比热容一样吗?
③水和冰的比热容值不同,这说明了什么?
④从比热容表中看出,水的比热容较大,这在工农业生产和日常生活中有用吗?
通过对以上问题的讨论,加深学生对比热容的物理意义及比热容是物质的特性的理解。
第④个问题引发学生思考,从而导入下边的教学内容。
(2)水的比热容较大这一特性的实际意义
教师把学生的思路引回到以上的问题:
(1)我国新疆地区流传这样的颜语:
“早穿棉袄午穿纱,围着火炉吃西瓜”,你知道这是为什么吗?
(2)冬天用热水通过散热器取暖,你能说出这样做的道理吗?
(3)为什么汽车驾驶员每走一段路要给发动机加水?
(通过对以上问题的探究,培养学生应用物理知识解决实际问题的能力,体现从物理走向生活、走向社会的理念。
结合教学目标,让学生总结学到了什么,有哪些疑问,及时补缺补漏
教科书P14-15第1、2、3题
第三节比热容
一、生活感知和实验探究
1.水吸收的热量多少与水的质量和升高的温度有关
2.质量相等的不同物质升高相同的温度,吸收的热量不同。
二、比热容
1.概念:
单位质量的某种物质温度升高1℃吸收的热量。
2.单位;
J/(kg•℃)
3.意义:
1千克的某种物质每升高(降低)1℃,吸收(放出)热量是多少
本节课从学生熟悉的现象引出问题,更贴近生活实际,情景自然,生动合理,吸引学生目光,激发学生的兴趣,活跃课堂气氛,很好的体现了物理来源于生活的特点,接下来教师抓住教育的契机,在教学设计上环环相扣,使学生始终处于合作,探究,学习的氛围中学生从已经熟悉的事情中发现了不熟悉的因素,有助于学生创造能力的培养。
教学设计,体现新课程标准的教学理念,,通过探究式教学解释不同物质的吸热能力,体现了教师的主导作用,学生的主体位置,学习的权利交给学生,为学生的发展创设了空间。
运用了多种教学手段和方法,创设了学生获取知识的多种渠道,很好地培养了学生的分析、概括、抽象思维的能力和良好的生活实践能力。
第三节比热容
(2)
(1)、加深对比热容概念的理解,能利用比热容的知识来解释自然现象。
(2)、会根据比热容进行热量的计算。
通过练习与应用进一步理解比热容的物理意义。
培养学生的知识应用能力。
1、理解比热容的含义,并能利用比热容的知识来解释自然现象。
2、会进行热量的计算。
小组讨论、合作探究法
无
提问:
1、什么是比热容?
单位是什么?
2、水的比热容是多少?
其物理意义是什么?
3、以水的比热容为例:
1千克的水温度升高1℃需要吸收
的热量,那么质量为m千克的铝,温度升高△t℃,需要吸收多少热量?
1、热量计算公式
从水的比热容入手,进一步引导学生归纳热量的计算公式。
计算物体吸收热量的公式是:
Q吸=cm(t-t0),
计算物体放出热量的公式是:
Q放=cm(t0-t)。
c表示组成物体的这种物质的比热容,单位是焦/(千克·
摄氏度);
m表示物体的质量,单位是千克;
t0表示物体原来的温度,t表示物体后来的温度,单位是℃;
(t-t0)表示物体在热传递过程中升高的温度,
(t0-t)表示物体在热传递过程中降低的温度;
而温度的变化通常可用△t来表示,所以吸热和放热的计算公式都可以表示为
Q=cm△t
2、例题讲解
在质量为0.5kg的铝壶中盛有2kg的水(设当时的大气压为1个标准大气压,温度为30℃)。
把壶中的水加热到沸腾,问铝壶和水共要吸收多少热量?
(铝的比热容为0.88×
103J/(kg•℃)
练习:
1、质量为2kg的水,温度从20℃升高到95℃,水吸收了_______j热量,水的内能增加了_______j。
2、质量和初温都相同的水和铁块,当它们吸收相同的热量后,再将铁块投入水中,这时(
a.热量由铁传给水
b.热量由水传给铁
c.铁与水之间无热传递
d.温度由铁传给水
说明:
比热容的公式除了用来计算外,更重要的是用来进行判断和分析。
例:
1、同一种物质组成的甲、乙两物体,初温相同,质量之比为3∶1,吸收热量之比2∶1,把它们互相接触,则热传递的情况是
(
A.热由甲传给乙
B.热由乙传给甲
C.两者之间不发生热传递
D.无法确定
2、据有关专家预测,长江三峡水电站蓄水后,将对大坝上游流域的气候产生一定的影响,夏天将比原来下降2℃左右,而冬天将比原来升高2℃左右,请你解释发生这个现象的原因。
分析:
由于水的比热容较大,在吸收或放出相同热量时,水的温度变化较小,具有恒温作用。
1.水的比热比其它物质都大,下列现象中利用这一特性的是( )
A.用水作为发动机的冷却液
B.夏天在地上洒水纳凉
C.冬天在地窖里放桶水,可防止储存的蔬菜冻坏
D.用纸做锅烧水,水沸腾时纸不会燃烧
2.水的比热比较大,泥土和砂石的比热_____________,在同样受热或冷却的情况下,水温变化比泥土、砂石的温度变化____________。
3.沙漠地区有“早穿皮袄午披纱”这一奇特现象,请加以解释。
1、热量的计算
即:
Q=cm△t
2、利用水的比热容大的特性解释现象
教科书P14第4、5题
一、热量的计算:
二、利用水的比热容大的特性解释现象:
通过练习判断不同质量和不同变化温度下的物质吸收或者放出热量的多少,总结出计算物质吸收热量或者放出热量的计算公式,练习运用公式来解答,通过板演来发现问题,进行纠正。
总之这节课学生能运动热量公式进行简单的计算。
第十四章内能的利用
第一节热机
1、了解汽油机和柴油机的基本构造和工作原理。
2、了解四冲程内燃机工作过程中的能量转化。
1、通过观察汽油机、柴油机的工作过程,能够简单地描述它们的主要特征,培养和提高学生的观察能力。
2、通过对汽油机、柴油机结构的观察,有对观察到的现象做出判断的意识。
通过对本节课的学习,培养学生乐于探究机械中的物理学道理的良好习惯。
1、热机的工作原理,四冲程汽油机的工作过程。
2、四冲程热机的工作冲程的异同点和能量转化。
自主探究、观察分析、讨论交流
酒精灯、铁架台、试管、软木塞、热水、热机模型
18世纪第一辆汽车问世时,它的速度只有数千米每小时,而目前最快的汽车速度已经超过了声速。
汽车是如何获得机械能的呢?
1.演示实验:
通过课本图14.1-1所示的实验,引导学生思考分析它所包含的物理内容:
酒精燃烧放出热量(化学能转化为内能),通过热传递将一部分内能转移给水,水的内能增加使其温度逐渐升高直至沸腾,产生大量水蒸汽,水蒸气越来越多,对软木塞的压力越来越大,最后将软木塞推出试管口,这就是水蒸气膨胀对软木塞做功。
在做这一演示实验时应注意:
软木塞不要塞的太紧,免得试管炸裂伤人。
这个实验虽然简单,它却能启发学生:
可以利用内能来做功。
热机就是把内能转化为机械能的装置。
2.内燃机
汽车是学生常见的交通工具,教师可以从汽车的动力来自于内燃机引入课题。
应介绍内燃机的主要特点是:
燃料直接在汽缸内燃烧,因而省掉了笨重的锅炉。
介绍汽油机的基本结构结合模型
3.了解内燃机的原理
内燃机的一个工作循环等于飞轮转两圈,也等于四个冲程。
所谓四个冲程指:
1、吸气冲程:
进气门打开,排气门关闭,活塞由上端向下运动,汽油和空气组成的燃料混合物从进气门吸取汽缸。
2、压缩冲程:
进气门和排气门都关闭,活塞向上运动,燃料混合物被压缩,压强增大,温度升高。
3、做功冲程:
在压缩冲程末尾,火花塞产生电火花,使燃料猛烈燃烧,产生高温高压的燃气,高温高压燃气推动活塞向下运动,并通过连杆带动曲轴转动。
(内能—→机械能)
排气冲程:
进气门关闭,排气门打开,活塞向上运动,把废气排出汽缸
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