热和能单元讲案.docx
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热和能单元讲案
热和能单元讲案
一、
本章内容结构
二、单元学目的
1、知识与技能目标：
（1）能用分子动理论解释某些热现象；尝试用比热容解释某些自然现象；能用能量转化和守恒的观点分析物理现象。
（2）知道做功的过程就是能量转化或转移的过程；通过实例了解能量及其存在的不同形式，能简单描述各种各样能量和我们生活的关系；知道能量守恒定律；能举出日常生活中能量守恒的实例。
（3）从能量转化的角度认识燃料的热值；通过能量转化和转移，认识效率。
三、复习的重点和难点
重点：
能用比热容解释某些自然现象；做功的过程就是能量转化或转移的过程。
难点：
能用比热容解释某些自然现象。
第一课时
三维教学目标：
●知道物质是由分子组成的，通过观察演示实验知道一切物质的分子都在不停地做无规则的运动．
●能识别扩散现象，并能用分子热运动的观点进行解释．
●通过演示实验使学生推测出物体温度越高，热运动越剧烈．知道分子热运动的快慢与温度的关系
●通过演示实验以及与弹簧的弹力类比使学生了解分子之间既存在斥力又存在引力．知道分子之间存在相互作用力．
●用演示实验激发学生的学习兴趣，培养学生的观察推理能力．
●了解内能的概念，能简单描述温度和内能的关系．
●知道热传递过程中，物体吸收（放出）热量，温度升高（降低），内能改变．
●了解热量的概念及单位：
焦耳．
●通过探究找到改变物体内能的多种方法．
●通过演示实验说明做功可以使物体内能增加和减少．
●学生通过阅读资料，了解地球的“温室效应”．
●通过演示实验，培养学生的观察能力，并使学生通过实验理解做功与内能变化的关系．知道做功可以使物体内能增加和减少的一些事例．
教学重点
内能的概念，影响物体内能大小的因素热传递和做功改变物体内能是等效的，热量的概念引出
教学难点
理解内能的定义，内能与机械能的区别，做功与物体内能改变的关系，探究实验的过程
一、知识点
1、分子动理论及其应用：
（1）物质是由分子组成的。
分子若看成球型，其直径以10-10m来度量。
（2）一切物体的分子都在不停地做无规则的运动
①扩散：
不同物质在相互接触时，彼此进入对方的现象。
②扩散现象说明：
A分子之间有间隙。
B分子在做不停的无规则的运动。
③课本P120图15、1-3装置下面放二氧化氮这样做的目的是：
防止二氧化氮扩散被误认为是重力作用的结果。
实验现象：
两瓶气体混合在一起颜色变得均匀，结论：
气体分子在不停地运动。
④固、液、气都可扩散，扩散速度与温度有关。
⑤分子运动与物体运动要区分开：
扩散、蒸发等是分子运动的结果，而飞扬的灰尘，液、气体对流是物体运动的结果。
（3）分子间有相互作用的引力和斥力。
①，固体和液体很难被压缩是因为：
分子之间的斥力起主要作用。
②分子之间存在引力固体很难被拉断，钢笔写字，胶水粘东西都是因为分子之间引力起主要作用。
③分子之间作用力十分微弱，可忽略不计。
破镜不能重圆的原因是：
镜块间的距离远大于分子之间的作用力的作用范围，镜子不能因分子间作用力而结合在一起。
2、内能的初步概念：
（1）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。
（2）物体在任何情况下都有内能：
既然物体内部分子永不停息地运动着和分子之间存在着相互作用，那么内能是无条件的存在着。
无论是高温的铁水，还是寒冷的冰块。
（3）影响物体内能大小的因素：
①温度：
在物体的质量，材料、状态相同时，温度越高物体内能越大。
②质量：
在物体的温度、材料、状态相同时，物体的质量越大，物体的内能越大。
③材料：
在温度、质量和状态相同时，物体的材料不同，物体的内能可能不同。
④存在状态：
在物体的温度、材料质量相同时，物体存在的状态不同时，物体的内能也可能不同。
（4）内能与机械能不同：
机械能是宏观的，是物体作为一个整体运动所具有的能量，它的大小与机械运动有关内能是微观的，是物体内部所有分子做无规则运动的能的总和。
内能大小与分子做无规则运动快慢及分子作用有关。
这种无规则运动是分子在物体内的运动，而不是物体的整体运动。
（5）热运动：
物体内部大量分子的无规则运动叫做热运动。
温度越高扩散越快。
说明：
温度越高，分子无规则运动的速度越大。
3、内能的改变：
（1）内能改变的外部表现：
物体温度升高（降低）——物体内能增大（减小）。
物体存在状态改变（熔化、汽化、升华）——内能改变。
反过来，不能说内能改变必然导致温度变化。
（因为内能的变化有多种因素决定）
（2）改变内能的方法：
做功和热传递。
A、做功改变物体的内能：
①做功可以改变内能：
对物体做功物体内能会增加。
物体对外做功物体内能会减少。
②做功改变内能的实质是内能和其他形式的能的相互转化
③解释事例：
P125图15、2-5看到棉花燃烧起来了，这是因为活塞压缩空气做功，使空气内能增加，温度升高，达到棉花燃点使棉花燃烧。
钻木取火：
使木头相互摩擦，人对木头做功，使它的内能增加，温度升高，达到木头的燃点而燃烧。
图2-11看到当塞子跳起来时，容器中出现了雾，这是因为瓶内空气推动瓶塞对瓶塞做功，内能减小，温度降低，使水蒸气液化凝成小水滴。
B、热传递可以改变物体的内能。
①热传递是热量从高温物体向低温物体或从同一物体的高温部分向低温部分传递的现象。
②热传递的条件是有温度差，传递方式是：
传导、对流和辐射。
热传递传递的是内能（热量），而不是温度。
③热传递过程中，物体吸热，温度升高，内能增加；放热温度降低，内能减少。
④热传递过程中，传递的能量的多少叫热量，热量的单位是焦耳。
热传递的实质是内能的转移。
C、做功和热传递改变内能的区别：
由于它们改变内能上产生的效果相同，所以说做功和热传递改变物体内能上是等效的。
但做功和热传递改变内能的实质不同，前者能的形式发生了变化，后者能的形式不变。
D、温度、热量、内能区别：
△温度：
表示物体的冷热程度。
温度升高内能增加
不一定吸热。
如：
钻木取火，摩擦生热。
△热量：
是一个过程。
吸收热量不一定升温。
如：
晶体熔化，水沸腾。
内能不一定增加。
如：
吸收的热量全都对外做功，内能可能不变。
△内能：
是一个状态量
内能增加不一定升温。
如：
晶体熔化，水沸腾。
不一定吸热。
如：
钻木取火，摩擦生热
二、基础练习
1、一切物体的分子都在不停地做无规则的运动。
2、扩散：
不同物质在相互接触时，彼此进入对方的现象。
3、扩散现象说明：
A分子之间有间隙。
B分子在做不停的无规则的运动。
4、热运动：
物体内部大量分子的无规则运动叫做热运动。
温度越高扩散越快。
说明：
温度越高，分子无规则运动的速度越大。
5、分子间有相互作用的引力和斥力。
6、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。
7、影响物体内能大小的因素：
①温度、②质量
8、改变内能的方法：
做功和热传递。
三、课堂精讲
例1：
盐城市二○○六下列各图中，属于内能转化为机械能的是
A.两手相互B.水沸腾时蒸汽C.锯木头锯子发烫D.压缩空气引火
摩擦能发热冲开壶盖
例2：
泰安市二〇〇六关于物体的内能，下列说法中正确的是
A.物体运动的越快，物体的内能越大
B.物体举得越高，物体的内能越大
C.温度为-40℃的冰块没有内能
D.火箭点火升空过程中将燃料燃烧时放出的内能转化为机械能
例3：
济宁市二○○六各种形式的能之间可以在一定的条件下相互转化，请按表中示例完成表格。
能量转化
实例
化学能转化为电能
干电池对外供电
用电熨斗熨衣服
机械能转化为内能
四、堂上练习
1、2006年南通市下列现象中，利用内能做功的是（）
A、冬天在户外时两手相搓一会儿就暖和
B、刀在砂轮的高速摩擦之下溅出火花
C、在烈日之下柏油路面被晒熔化了
D、火箭在“熊熊烈火”的喷射中冲天而起
2.海淀区2006下列事列中，用做功的方法使物体内能增加的是（）
A、热水淋浴后全身感到暖和
B、冬天，对手“哈气”，手感到暖和
C、冬天，两手互相摩擦，手感到暖和
D、冬天，在房间内用暖气取暖，全身感到暖和
3、乐山市2006年改变物体内能的方式有两种，饮料放进冰箱后温度降低，是用______的方式减少饮料的内能；在汽油机的压缩冲程中，是通过______的方式增加燃料混合物的内能．
4、2006年山西省太原市飞机在万米高空飞行时，舱外大气压比舱内气压低．要使舱内获得新鲜空气,必须使用压缩机把空气从舱外压进舱内．在这个过程中，压缩机对空气做功，空气的
A.温度升高 内能增加 B．温度降低 内能减少
C.沮度升高 内能减少 D．温度降低 内能增加
5.北京市2006下列现象中，属于用热传递的方式改变物体内能的是
A．菜刀在砂轮上磨得发烫B．用打气筒打气时筒壁发热
C．两手互相摩擦时手发热D．在炉子上烧开水
五、课后练习
1下列现象中，说明分子不停地做无规则运动的是（ ）答选A
A、糖块放入水中，水变甜了 B、洒水车将水喷洒在地面上
C、扫地时，在阳光下看到灰尘在空中飞舞D、沙粒放入水中，水变浑浊了
2通常把青菜腌成咸菜需要几天时间，而把青菜炒熟，使之具有咸味，仅需几分钟。
造成这种差别的主要原因是（）答选D
A．盐分子太小，很容易进入青菜中 B．盐分子间有相互作用的排斥力
C．青菜分子间有空隙，易扩散 D．炒菜时温度高，分子运动加快
3、压缩固体和液体很困难说明分子间（ ）答选A
A.分子之间存在着斥力B.分子之间存在着引力
C.分子不停滴在做无规则的运动D.固体、液体分子之间没有空隙
4、下列事例中，不能说明分子做无规则运动的是（）答选D
A．炒菜时，我们闻到香味 B．在阴凉的地方晾衣服，衣服变干了
C．腌咸蛋时，时间久了，蛋变咸了D．扫地时，灰尘在空中飞舞
5．在量筒的下半部分盛有蓝色的浓硫酸铜溶液，再在硫酸铜溶液上方缓缓地注入一些清水，几天后，整个量筒内的液体都变成蓝色，这一现象表明_______________．
6．一根铁棒很难压缩是因为分子间存在__________，又很难被拉长是因为分子间存在着__________。
（题型二）
7．如图15-1所示，下面的瓶子里装有红棕色的二氧化氮气体，它的密度大于空气密度．当抽去玻璃片后，过一段时间，看到上面的瓶子里也出现了红棕色的二氧化氮，这种现象主要表明（）（题型一）
Ａ．分子有一定的质量Ｂ．分子间有相同作用力
Ｃ．分子有一定大小Ｄ．分子在做无规则运动
8．下列诗词、歌词或俗语中不含有分子无规则运动这一物理知识的是（）
A．稻花香里说丰年 B．美酒飘香歌声飞
C．墙里开花墙外香 D．亲戚远来香
9．下列实例中，不能用来说明“分子在不停地运动”的是（）（题型一）
A.湿衣服在太阳下被晒干B.炒菜时加点盐，菜就有咸味
C.扫地时灰尘飞扬D.香水瓶盖打开后能闻到香味
10．“花气袭人知昼暖，鹊声穿树喜新晴”，这是南宋诗人陆游《村居书喜》中的两句诗，对于第一句，以物理学角度可以理解为：
花朵分泌的芳香油分子的_______________加快，说明当时周边的气温突然____________（题型一）
11．下列现象中，不能用分子间存在引力作用来解释的是（题型二）
A．要橡皮绳拉长，必须施加拉力的作用B．擦黑板时，粉笔灰纷纷落下
C．用胶水很容易将两张纸粘合在一起 D．折断一根铁丝需很大的力
12．下列关于分子间的作用力的说法中正确的是（）（题型二）
A．一根铁棒很难被拉断，这说明铁棒的分子间只存在引力
B．液体非常容易流动，这说明液体分子间主要是斥力
C．气体很容易被压缩的原因是因为气体分子间没有作用力
D．分子间的距离减小，分子间的引力和斥力都增大
第二课时
三维教学目标：
●通过探究，比较不同物质的吸热能力．得出比热容的概念，知道比热容是物质的一种属性
●尝试用比热容解释简单的自然现象．
●通过阅读“气候与热污染”，了解利用比热容解释海边与沙漠昼夜温差问题，并了解一下“热岛效应”．
●能推理出热量的计算公式：
Q＝cm（t2-t1）
●能根据比热容进行简单的热量计算．
●通过例题讲解，培养学生的思维能力。
教学重点
理解比热容的概念，利用比热容的有关知识解释生活中有关现象，掌握热量公式中的每个字母的含义，会利用热量公式进行计算
教学难点
比热容的物理意义及比热容知识的应用，热量公式与电学、力学知识的综合应用
一、知识点
1、比热容：
⑴定义：
单位质量的某种物质温度升高（降低）1℃时吸收（放出）的热量。
⑵物理意义：
表示物体吸热或放热的本领的物理量。
⑶比热容是物质的一种特性，大小与物体的种类、状态有关，与质量、体积、温度、密度、吸热放热、形状等无关。
⑷水的比热容为4.2×103J（kg·℃）表示：
1kg的水温度升高（降低）11℃吸收（放出）的热量为4.2×103J
⑸水常调节气温、取暖、作冷却剂、散热，是因为水的比热容大
2、计算公式：
Ｑ吸＝Ｃm（t－t0），Ｑ放＝Ｃm（t0－t）
3、热平衡方程：
不计热损失Ｑ吸＝Ｑ放
二、基础练习
1、比热容：
单位质量的某种物质温度升高（降低）1℃时吸收（放出）的热量。
2、比热容是物质的一种特性，大小与物体的种类、状态有关，与质量、体积、温度、密度、吸热放热、形状等无关。
3、水的比热容为4.2×103J（kg·℃）表示：
1kg的水温度升高（降低）11℃吸收（放出）的热量为4.2×103J
4、比热容计算公式：
Ｑ吸＝Ｃm（t－t0），Ｑ放＝Ｃm（t0－t）
三、课堂精讲
例1：
下列说法中正确的是（）
A、一杯煤油用去一半，它的比热减为原来的二分之一
B、吸收热量多的物体比热一定大
C、高温物体放出的热量一定多
D、质量相同的水和煤油吸收了相同的热量，煤油升高的温度大于水升长高的温度
例2：
把质量为500克，温度为40°C的铝块加热到100°C，铝块吸收了多少热量？
如果这些热量用来给水加热，能使多少20°C的水升高到40°C？
例3：
质量不同，初温相等的大、小两个铁块，吸收了相等热量后将它们接触，则大、小铁块之间有没有热传递，为什么？
四、堂上练习
1、人们在生活中用热水取暖，生产上常用水作为冷却剂，这因为水的（）
A、比热大B、吸收的热量多C、放出的热量多D、密度较大
2、甲、乙两种物体质量相同比热不同，当它们升高相同温度时，一定是（）
A、比热小的吸收热量多B、比热大的吸收热量多
C、甲、乙吸收的热量一样多D、因初温不知道无法判定
3、初温相同，质量也相同的水和铜块，吸收相等的热量后，再将铜块投入水中，则会出现（）
A、铜块放热，水吸热B、铜块吸热，水放热
C、铜块与水之间不发生热传递D、水的内能传递到铜块上
4、小明在烈日当空的海边玩耍，发现沙子烫脚，而海水却很凉。
同样，太阳光照射，为什么会出现不同的结果呢？
小明想：
是不是沙子和海水吸热升温快慢不同呢？
于是他从海边取一些沙子和海水带回家进行探究。
小明在两个相同的玻璃杯中分别装上了相同质量的海水和沙子，用一个100W的白炽灯同时照射它们，并用温度计测出它们不同时刻的温度值。
记录的数据如下表所示。
照射时间/min
0
2
4
6
8
10
12
温度/℃
海水
31．0
31．6
32．1
32．5
32．8
33．0
33．1
沙子
31．0
32．5
33．8
34．8
35．8
36
36．3
（1）小明探究的物理问题是什么？
（2）分析小明探究中收集到的数据，你可以得出什么探究结论？
（3）小明发现“夏天海边的沙子烫脚而海水却很凉”，请你用简单的语言从日常生活中或自然中举出一个类似的现象
5、把500克的水加热到100°C，吸收了1.68×105焦的热量，则它的初温是多少？
6、铝的比热是0.88×103焦/（千克·℃），水的比热是4.2×103焦/（千克·℃）．质量为0.3千克的铝锅中放有2千克的水，把它们从20℃加热到80℃时，
（1）铝锅需要吸收多少热量
（2）水需要吸收多少热量
（3）一共需要吸收多少热量
5、课后练习
1、下列说法正确的是（）．答选D
A．一杯煤油用去一半，它的比热容减为原来的二分之一
B．吸收热量多的物质，比热容一定大
C．高温物体放出热量一定多
D．质量相同的水和煤油，吸收了相同的热量，煤油升高的温度大于水升高的温度
2、在沙漠地区有“早穿皮袄午穿纱，夜抱火炉吃西瓜”的奇特现象．而沿海地区是“气候宜人，四季如春”，这表明水对气温有显著影响，是因为（）．答选B
A．水的透明度高，容易吸收太阳能B．水的比热容比沙石的比热容大
C．水在蒸发时有致冷作用 D．水的对流性能好
3、冬天，室内取暖的暖气，很多都采用让流动的热水慢慢地流过散热器，其原因是（）答选C
A．水比较便宜B．水的密度小 C．水的比热大D．水的沸点高
4、砂石的比热容为0.92×103J/（kg·℃）读作____________。
若某个铜球的比热容为0.39×103J/（kg·℃），则半个铜球的比热容为____________。
5．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____________。
6、下列有关比热的说法中正确的是（）（题型一）
A．比热是物质的一种特性，每种物质都有自己的比热
B．在释放相同热量的条件下，比热小的物体温度降低得多
C．水和冰是同一种物质构成，因此比热相同
D．将一物体分成两半，其比热也必减半
7．下列各种情况下比热会发生变化的是（）（题型一）
A．一杯水倒去一半 B．水凝结成冰
C．一块铁加工成铁屑D．15℃的水变成45℃的水
8、在各种液体中，通常用水作冷却剂，这是因为（）（题型二）
A．水具有较大的密度B．水的性质很稳定
C．水具有较大的比热D．水的凝固点较低
9、甲、乙两物体的比热容之比为2∶3，吸收热量之比为3∶1，它们升高的温度相同，则甲、乙两物体的质量之比为（）答选A
A．9∶2B．2∶9C．1∶2D．2∶1
10、把质量是100克的铁块放在火炉里相当长的时间后，取出来立即投入到盛有200克水的杯子里，水的温度由15℃升高到59℃，不计杯子吸热和散失到空气中的热量，求炉火的温度．
解查表得：
水的比热容c1=4.2×103J/（kg·℃）
铁的比热容c2=0.46×103J/（kg·℃）
水温度升高吸收的热量：
=4.2×103J/（kg·℃）×0.2kg×（59℃-15℃）
=3.696×104J
由Q放=Q吸可得，铁块放出的热量：
Q2=Q1=3.696×104J=
所以：
答炉火的温度是862℃．
11、一太阳能热水器水箱内装有质量为80kg的水，经太阳晒2h后，温度从20℃升高到50℃所吸收的热量是J，这是用的方式增加了水的内能．
12、太阳能热水器内盛有25OC的水20kg，在阳光照射下水温升高到55OC，试计算这些水吸收了多少热量？
（C水=4.2×103J/（kg.OC）（题型四）
第三课时
三维教学目标：
●从能量转化的角度认识燃料的热值．
●了解内能的利用在人类发展史上的重要意义．
●通过演示实验使学生了解可以利用内能来做功．
●利用动画、图片或模型讲解四冲程汽油机的基本结构和工作原理．
●通过阅读“科学世界”了解现代汽车的一些常识．
●通过学生讨论，了解燃料的热值和热机效率．通过能量的转化和转移，认识热机效率。
●通过演示实验培养学生观察和分析问题的能力
●通过阅读“科学世界”扩展学生的知识面．
教学重点
比热容的概念和热量有关计算，汽油机的工作原理及能的转化过程，燃料的热值
教学难点
理解比热容概念并能利用它解释有关现象，热机中的能量转化及损失，了解热机效率
一、知识点
1、内能的获得——燃料的燃烧
燃料燃烧：
化学能转化为内能。
2、热值
（1）定义：
1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值。
（2）单位：
J/kg
（3）关于热值的理解：
① 对于热值的概念，要注重理解三个关键词“1kg”、“某种燃料”、“完全燃烧”。
1kg是针对燃料的质量而言，如果燃料的质量不是1kg，那么该燃料完全燃烧放出的热量就不是热值。
某种燃料：
说明热值与燃料的种类有关。
完全燃烧：
表明要完全烧尽，否则1kg燃料化学能转变成内能就不是该热值所确定的值。
②热值反映的是某种物质的一种燃烧特性，同时反映出不同燃料燃烧过程中，化学能转变成内能的本领大小，也就是说，它是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积等均无关。
（3）公式：
Q＝mq（q为热值）。
实际中，常利用Q吸＝Q放即cm（t-t0）=ηqm′联合解题。
（4）煤气的热值是3.9×107J/m3，它表示：
1m3煤气完全燃烧放出的热量是3.9×107J。
（5）火箭常用液态氢做燃料，是因为：
液态氢的热值大，体积小便于储存和运输
（6）炉子的效率：
① 定义：
炉子有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比。
② 公式：
η=Q有效/Q总=cm（t-t0）/qm′
3、内能的利用
（1）内能的利用方式：
⑴利用内能来加热；从能的角度看，这是内能的转移过程。
⑵利用内能来做功；从能的角度看，这是内能转化为机械能。
（2）热机：
定义：
利用燃料的燃烧来做功的装置。
能的转化：
内能转化为机械能
蒸气机——内燃机——喷气式发动机
（3）内燃机：
将燃料燃烧移至机器内部燃烧，转化为内能且利用内能来做功的机器叫内燃机。
它主要有汽油机和柴油机。
（4）内燃机大概的工作过程：
内燃机的每一个工作循环分为四个阶段：
吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。
在这四个阶段，吸气冲程、压缩冲程和排气冲程是依靠飞轮的惯性来完成的，而做功冲程是内燃机中唯一对外做功的冲程，是由内能转化为机械能。
另外压缩冲程将机械能转化为内能。
（5）热机的效率：
热机用来做有用功的那部分能量和完全燃烧放出的能量之比叫做热机的效率。
公式：
η=W有用/Q总=W有用/qm
提高热机效率的途径：
使燃料充分燃烧
尽量减小各种热量损失
机件间保持良好的润滑、减小摩擦。
汽油机
柴油机
不
同
点
构造：
顶部有一个火花塞。
顶部有一个喷油嘴。
吸气
冲程
吸入汽油与空气的混合气体
吸入空气
点燃方式
点燃式
压燃式
效率
低
高
应用
小型汽车、摩托车
载重汽车、大型拖拉机
相同点
冲程：
活塞在往复运动中从汽缸的一端运动到另一端。
一个工作循环活塞往复运动2次，曲轴和飞轮转动2周，经历四个冲程，做功1次。
（6）汽油机和柴油机的比较：
4、能量守恒定律：
能量即不会凭空消失，也不会凭空产生，它只是从一种形式转化为其他形式，或者从一种物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。
二、基础练习
1、燃料燃烧：
化学能转化为内能。
2、1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值。
3、热值反映的是
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