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1、物理北京中学 内部资料物理九年级第十六章热和能单元导教 2012年9月10日北京中学 高级教师 ：伊景明知识准备： 热和能一章的基础准备的重点与其说是知识方面的，倒不如说是思想上或方法上的。能量、质量、温度等概念的学习对本章有影响，但是转换法、类比法、等效法、图像法等的掌握在本章中对学生理解微观、抽象的知识有更大的促进作用。热和能的学习过程能够检验初中物理教学过程是否突出了学生的主体地位，是否真正构建起了三维教学目标。单元目标： （一）知识与技能目标1知道和认识层次：初步了解分子动理论的基本观点；了解内能的概念，能简单描述温度与内能的关系；了解热量的概念；了解比热容的概念；知道做功的过程就是能

2、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；通过实例认识能量可以从一个物体转移到另一个物体，不同形式的能量可以相互转化；知道能量守恒定律；能举出日常生活中能量守恒的实例；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。2理解层次：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。（二）过程与方法目标1通过观察和实验，初步了解分子动理论；2通过观察实验和分析实例，理解改变物体内能的两种方式；3通过实验，了解影响物质吸放热多少的因素，进而建立起比热容的概念。（三）情感态度与价值观目标1

3、反应层次：了解物质属性（本章特指比热容）的研究对科技进步的影响。了解机械使用的历史，认识机械使用对社会发展的作用。了解内能的利用在人类社会发展史上的重要意义。感受各种能量和我们生活的关系。2领悟层次：有用能量转化与守恒的观点分析物理现象的意识。显然，本章的重点内容在于分子动理论、比热容、用能量转化和守恒的观点分析物理现象这三点上。这三点都是“理解”层次的知识点。知识结构： 本章教材的编写结构：本章在学习机械能的基础上，进一步对另外一种主要形式的能量内能重点研究。依据教材的编写安排，可以把本章内容分成四部分：内能的本质，内能的改变，内能的利用，能量守恒定律。其中主要内容包括：通过宏观的扩散实验验

4、证物质微观结构，从而给出内能的概念；通过实验探究找到改变物体内能的两种方法；从研究内能的改变过程中，了解物质的吸热特性比热容的不同，并能利用其进行热量计算；内能在实际生活中的利用热机的工作原理、过程，并介绍了燃料的热值，能量利用的效率等相关知识；从能量的角度把各种现象联系起来，阐述能量守恒定律的内涵及其普遍性、重要性。教学策略：1探究教学（1）课程标准中的探究要求有两个：一是通过观察和实验，初步了解分子动理论；二是通过实验，了解比热容的概念。（2）教材中的探究内容有两个：一是探究改变内能的方法；二是探究不同物质的吸热本领（比热容的概念）。（3）上述探究内容，尤其是课程标准中所要求的内容是教学中

5、不可缺少的最基本要求。除此之外，我们还可以根据教学需要，自己选定一些以实验为基础的探究内容。如探究各种形式的能量相互转化。有时我们也可以进行一些非实验型的探究，如逻辑式探究：探究热量计算公式的导出；调查式探究：探究各种热机的效率问题；等等。由于本章始终是围绕着分子、内能等微观、抽象的问题进行讨论，因此；运用科学方法就显得十分重要，它不仅能够帮助学生对本章的知识深入浅出地理解，而且也可以使学生理解并掌握常用的科学方法，这对他们今后的学习与工作意义重大，其作用将超越物理知识本身。因此，教师在教学过程中要充分利用好本章中进行科学方法教育的素材。2物理学研究方法及创造学方法的教学。（1）转换法许多看不

6、见、摸不着的问题我们无法直接研究，可以通过转换成能够看得见摸得着的问题来研究，这种方法称作转换法。在本章教材上也用“方框”栏目明确提出了这种方法，只是没有给出具体的名称而已。这种方法在本章中体现得比较突出：分子热运动、热运动与温度的关系我们无法直接研究，可以转换成扩散这种宏观的现象来研究。分子之间的引力和斥力，我们无法看到，但是可以转换成固体或液体被压缩或拉长、弹簧秤拉水面中玻璃等宏观现象来研究。内能的变化，非常抽象，但我们可以转换成物体的温度变化来研究。（2）模型法许多比较复杂的问题，我们可以引入能够描述其要点的辅助量或建立理想化模型，帮助研究与解决问题，这就是模型法。本章中运用这种方法的点

7、有：分子及其结构：将分子看作小球，将不同状态的分子结构用诸多的小球来表示。分子间作用力：用弹簧和小球来描述分子间的引力和斥力，是模型法的典范。（3）等效法做功和热传递对于改变物体的内能是等效的。可以与前面学过的等效电阻、合力等概念联系起来，一起体会这种思想。（4）图像法用数学的语言来描述物理过程，既是课程标准下重要的物理教学内容，又是学生今后到高中进一步学习物理的重要方法和工具。其中图像法就是这样一种很好的数学工具。对于分子之间的作用力与分子间距离的关系和比热容概念的分析，在感性体验的基础上，配合图像会使学生从不同角度对该问题有更深的认识，也可以使学生对图像法理解得更加深刻，更能体会它的重要的

8、作用。（5）想象力想象力是一种培养学生创造力的重要途径。想象力的培养方法是一种创造学方法，这一点在教材上已经体现出来，在教材“科学世界”栏目的“向地球要热”中，让同学们想象乘坐“地下火箭”去地核探险，进一步讨论应该具备的物理条件。教师应该充分利用好这些素材并自己挖掘教材中其他的有关素材去培养学生的想象力。 3哲学思想、方法的体现（1）对立统一规律的体现在本章中，人文的色彩比较重，而在其中比较突出的是科学双刃剑的问题。通过人类利用内能的历史、热机的发展史等，可以让学生形成辩证地看待事物的思想。这对于他们今后在社会中的生存、避免极端化的做法和不健康的心理因素等等，都有着十分积极的作用。 （2）质、

9、量互变规律的体现 分子动理论所描述的是微观的情景，而扩散现象却是微观现象的宏观表现；分子动理论描述的是微观分子的平均动能与分子势能，而分子的动能与势能的总和却是宏观物体的内能。这种从微观到宏观的过渡，体现着从量变的积累发展到质变的过程。这种观念对学生今后的学习、工作与生活意义重大。（3）普遍联系观点的体现从内能与其他形式能的转化与转移，扩展到各种能量之间的转化与转移，从而使整个宇宙成为相互联系的整体。这既是本章的知识目标，又是培养学生哲学观念的意识目标。这是本章的终极目标“让学生形成用能量的观点看世界的意识”的哲学思想体现。本章的方法论直接指导着本章的教学过程，而教学过程又是为实现本章的最终目

10、标服务的。情景示例：情景示例一分子间的吸引力，比较抽象，讲解起来比较困难，通过演示实验间接的说明分子间存在吸引力。除了课本上用两个铅块挤压在一起并悬挂重物的方法以外，还可尝试以下几种更生活化的实验。第一种演示实验，用水银做实验，借助实物投影仪，把水银用滴管滴到平底玻璃杯的底部，先滴一滴，观察水平情况，再滴第二滴水银，两滴水银要靠近，用玻璃棒使两滴水银靠近，接触，两滴水银合成一大滴水银。这说明分子间存在吸引力。第二种演示实验，用水做实验，借助实物投影仪。先用蜡烛和纸制成蜡纸（蜡均匀涂在纸上，放在火上烤，火要小，以免把纸烧着；蜡熔化在纸上，就可以制成蜡纸），用滴管滴两滴水，水滴要靠近，用塑料棒使水

11、滴接触，合成一个水滴，小心抖一抖蜡纸，水滴就成为一个大圆水滴。说明分子间存在吸引力。第三种演示实验，用肥皂泡做实验，不借助仪器。利用小孩吹的肥皂泡，证明分子间存在吸引力。肥皂水可以买，5角一小塑料瓶；可以自己制作，用洗洁剂和洗发露混合（用一种也可以，泡吹不大），能够吹成很大的肥皂泡，可以达到一个足球那么大。肥皂泡吹到镜子上，先吹一个，再吹一个，使第二个落在第一个上面，两个肥皂泡就结合在一起，只是一部分结合。对这三个实验进行对比。第一种利用水银，水银有毒，取放必须小心，水银结合在一起，马上成球状。第二种实验，是第一个的改进，用水代替水银，非常方便，但是要制作蜡纸。第三种实验，借助小孩玩的肥皂泡，

12、肥皂泡很薄，易于学生理解。在实际演示实验时，考虑到方便和实用，一般采用第三种实验，第三种实验能增加学生学习的趣味性。学生积极性较高，可以放手让学生自己做实验。情景示例二1.压缩气体做功内能增加实验 课本中此实验的做法是“在一个配有活塞的厚壁玻璃筒中放一小团硝化棉，迅速向下压活塞，硝化棉就燃烧起来了” 课本实验的不足：硝化棉需购买或专门制作；实验时需迅速向下压活塞，女教师做此实验有一定难度；压力小只能看到硝化棉冒烟甚至没有反应，压力过大有可能发生实验装置爆裂。 实验改进：用火柴替代硝化棉。把火柴盒侧面的黑纸取下，用小刀把火柴头刮下，成粉末状。把粉末撒在撕下来的黑纸上，再放入玻璃筒中做实验。 优点

13、：火柴是生活中的常见物品；黑纸上的物质与火柴头上的物质混合后，燃点更低，所以对“迅速”要求不高。2.“对物体做功物体内能增加”的其他实验方法（1）观察温度计示数变化措施：学生实验：将温度计的玻璃泡插入泡沫塑料中，迅速摩擦，发现温度计的示数在上升。注意：深度和力度。目的:保护玻璃泡。意图：就地取材，使学生感受生活中的物理；器材简易，降低成本。效果：丰富了对做功的感性认识，更容易由感性上升到理性。（2）利用矿泉水瓶分组实验这种实验方法发明者是学生。将留有少量水的矿泉水瓶盖盖上，瓶盖拧至挤压瓶子是不漏气为宜。然后将瓶口朝向无人处，迅速用力将瓶子中部拧成麻花状，此时会听到“嘭”的一声，瓶内有浓重的白雾

14、产生。优点：可改为分组实验；瓶内白雾持续时间较长；更贴近生活更能激发学生的兴趣。实验中要强调瓶口朝向无人处，要求学生观察瓶内出现的现象。情景示例三利用注射器演示“物体对外做功内能减少”器材：取一支50ml的大注射器（不带针头），水。方法：从烧杯中吸一些水到注射器筒内，让水湿润注射器筒壁。再将注射器筒内的水全部倒回烧杯中。然后吸入约50ml的空气到注射筒内。用左手握注射器，给注射器筒壁上附着的水稍加热一会儿（或用凡士林将注射器密封后用热水加热），加快筒壁上水的蒸发，增大注射筒内空气中水蒸气的浓度。然后用左手拇指堵住注射器管口，将筒内空气密闭，右手用力推活塞，将注射器筒空气压缩到约20ml，让注射

15、器内空气将拇指推开。现象：在空气膨胀将手指推开时，可以清楚地观察到注射器管口冒出了枭枭“白烟”。实验现象不仅清楚，而且持续时间长。在管口出现的雾就象从工厂的烟囱缓缓升起的白烟，再用右手将注射器筒内剩余的约20ml的空气慢慢推出，随着空气的推出，管口也缓缓地升起“白烟”。设计意图：观察现象，学生感知到了空气推动手指做功时，温度降低，从而自然而然得由此引导学生列举实际生活中物体对外做功，物体的内能减小的事例，课堂气氛非常活跃。通过感官的刺激，活跃了学生的思维，激发了学生的学习兴趣和求知欲。难点突破： （一）以类比、多媒体演示和实验多种方法相结合，强化分子动理论和内能。 深入微观世界这引人现遐想，同

16、时又必须突破视野和思维上的障碍，所以做中学的方法要坚持，还要开发促进学生思考和领悟的方法。 课本以下图提醒我们：类比等方法有助于学生理解知识。多媒体动画模拟微观世界的运动变化也能给学生留下深刻印象。气体扩散、液体扩散等实验是将微观转换成宏观现象的过程必须做好，而且引导学生组织好自己的“理解思维”和语言。没有一种方法成功运用，就是对知识的一次深刻强化。 （二）探究思维程序的运用要根据探究内容的不同，找到灵活多样的探究程序，而不能墨守成规。课程标准只是给我们提供了一个很好的范例。下面以“探究改变内能的方法”为例，阐述一下探究思维程序的运用。对于“改变内能的方法”的探究，我们可以采取如下几种思维程序

17、。（1）解决实际问题找到具体办法归纳分析得出结论。 要解决手冷的问题让学生找到许多办法（搓手、用炉烤手、捣沙袋、用热水袋）用归纳法与分类法进行分析得出结论：做功和热传递。上述探究程序仅仅是初步探究，它是不完整的，因为我们直接将归纳分析的结果当做结论是不十分科学的，它只能当做一种假说，还应该进一步进行检验才能成为结论或规律。因此我们可以采取如下的两种探究过程：（2）解决实际问题找到具体办法形成假说设计实验去检验假说。要解决手冷的问题（同（1）用归纳法与分类法分析形成假说设计改变铁丝的内能等实验去检验假说的正确性。（3）解决实际问题找到具体办法形成假说用假说解释有关现象并与实际情况进行比较，看看是

18、否一致。 要解决手冷的问题（同（1）用归纳法与分类法分析形成假说用该假说解释让铁丝变热的办法，并回忆日常中的做法、进行比较是否做法相同。当然，探究过程中要将“交流与合作”贯穿在整个探究过程中，运用团队的力量进行探究；探究之后都要有“评估”，从而为今后的探究积累经验与教训。 （三）比热容实验的改进和比热容概念的建立 冤家路窄！谈如何对付老冤家“比热容”山东省济南甸柳第一中学 刘津 2010年8月8日 15:28比热容这一概念很抽象，而且涉及到的物理量比较多，所以成为学生学习的难点。学生在学习时其困难主要在于：实验探究前，没有明确需要探究的问题；没有弄清实验为什么要这样设计；不能从实验数据中找到其

19、中隐含的物质特性。针对以上难点，在设计教学时，我觉得更要坚持从生活走向物理。我主要是利用两个创设情境导入，而后引导学生明确要具体探究的问题，并亲自设计实验，进行实验操作，让学生在探究中体验比热容概念的生成过程。比热容倒过来说也就是容热比，顾名思义即对各种不同的物质在容纳热的能力方面进行的比较，既然是比较，就要科学的去比较（注意控制变量）所以我平时教学中的做法是先通过生活中的情景让学生体会“比较容纳能力的大小”的规则，这就给学生的下一步的实验设计提供了参考的依据。具体做法是：教师创设情境1：小明拿了一块干燥的和普通肥皂一样大小的海棉，小红拿了一条刚刚洗澡时用过的一条半干不湿的毛巾，二人同时想到海

20、绵和毛巾在生活中都是用来吸水的，于是二人想研究一下它们二者谁的吸水能力更强一些，他们找来了一个吃饭用的碗，分别加满水，最后通过实验发现那块海绵只吸收了半碗不到的水，而那条毛巾却吸收了几乎整整一碗水。于是他们就得出了毛巾比海绵的吸水能力更强的结论。师提问：他们的研究方法对吗？你是怎样考虑的？生1：研究方法不对，应该让毛巾和海绵一样的干燥，才能比较二者的吸水能力，否则不在同一前提下，根本无法比较。师评价：说得非常好，其它同学呢，还有什么不同的看法？生2：我认为除了要让二者同等程度的干燥之外，还应该让二者的大小体积或者说质量也要一样大，否则也没有可比性，因为一块小海绵或小毛巾当然是吸水少，一块大毛巾

21、或者大海绵当然吸水多。师评价：嗯，很好，生2补充的更加完善了，考虑问题很严谨，我们应该向生2学习他的这个优点。师紧跟提问：以上这两位同学所考虑的问题，都是在提醒我们在一个科学的探究中应该注意什么样的科学方法呀？全体生回答：控制变量法。教师创设情境2：小明家里来了客人，小明妈妈连忙对小明说：“我要去招待客人，暖瓶里只有前天烧的半热不烫的温水了，没法冲茶给客人喝，你赶快去烧壶开水来给客人冲茶，限你在最短时间内完成，否则客人就要走了”。于是小明打开自来水龙头接了一满壶冷水开始烧水。师提问：你认为小明的做法是否合理，谈谈你的看法。生3：烧开一满壶水太慢了，不如烧半壶或者三分之一壶烧开的快。师：很好，看

22、来你比小明聪明多了，其它同学还有补充吗？生4：根据我的生活经验，我觉得用暖瓶里的温水烧半壶或者烧三分之一壶烧开的会更快。师：哇，太好了，看来小明家的客人可以更快的喝上茶了，看来你在家里是经常烧水呀，都烧出经验来了。 同学们在家里学习之余要经常干些家务活，因为劳动的确可以使人变得更聪明。（不失时机的进行情感态度价值观的培养）师：通过以上分析看来：烧开一壶水比烧开半壶水用的时间长，烧开半壶冷水比烧开半壶温水用的时间更长。那么同学们考虑一下，假设用同样的炉子烧水且火苗大小一样，那么烧水时间长短不同时，水所吸收的热量相同吗？生5：不相同，烧水时间越长，炉子对外所提供的热量就越多，水所吸收的热量就越多，

23、反之，烧水时间越短，炉子对外所提供的热量就越少，水所吸收的热量就越少，若时间相同，则水吸热相同。师：很好，回答的思路很清晰，看来，我们可以把此结论推广一下，加热物质时，加热时间的长短就决定了被加热物质吸收热量的多少（容纳热的多少）。师：结合以上烧水的生活经验和大家的讨论分析，同学们可以猜想一下“被加热物质吸热的多少（容纳热的多少）与哪些因素有关以及具体是什么关系吗？生6：肯定与被加热物质的质量和升高的温度数有关，质量越大，升高的温度数越高，吸热越多（即容纳的热越多）。教师指出：本节课我们要研究的是比热容的概念，即要研究比较各种不同物质在被加热时容纳热的能力大小，加热水和牛奶时二者都要吸热，都具

24、有容纳热的本领，那么到底谁容纳热的本领更强一些呢？我们应该如何探究这个问题呢？师要求学生分组讨论交流：本实验的总体设计思路，所需器材以及实验的大致步骤和要注意的事项等等。之后各小组派代表起来发言。组1：要比较牛奶和水的容纳热的能力，我们应该控制住质量和升高的温度数这两个因素，即取相同质量的牛奶和水，进行加热，并且让它们升高相同的温度数，而后观察比较二者的吸热多少，吸热多的则容热能力更强。师提问：根据刚才1组同学所说，在实验中我们应该如何具体控制牛奶和水的质量相同，以及如何保证升高的温度数也相同，并且最后如何确定二者的吸热的多少。组2：在实验中可用天平称出等质量的牛奶和水，加热时用温度计随时测定

25、水和牛奶的温度，来保证二者的升高温度数相同，同时记录下对二者的加热时间，加热时间长的则容热能力强（吸热多）。师提问：在实验中我们要用酒精灯进行加热，对于酒精灯的使用我们要注意什么。组3：应使酒精灯火苗大小大致相同，并且离被加热物质远近要相同。师：为什么呢？组3另一位同学：只有这样才能保证是完全相同的加热条件，才可完全通过比较加热时间的长短来比较吸热的多少。师提问：在加热时我们应如何保证水和牛奶受热均匀，使得所测温度更准确。组4：我们准备把水和牛奶先放在试管中，而后浸没到烧杯中的水面以下，通过加热烧杯中的水来加热试管中的水和牛奶，即采用水浴加热法，并且在加热中不断搅拌水和牛奶。师：这么看来在实验

26、中，我们都需要哪些器材，哪个组的同学来总结以下。组5：水和牛奶，天平，大小烧杯，试管、铁架台、酒精灯、石棉网、温度计、表、搅拌器。师指出：对水和牛奶进行加热时，周围器材也是要吸热的，因此我们要保证所使用的大烧杯，试管、铁架台、石棉网、温度计、搅拌器这些器材要完全相同，以保证实验数据更准确，实验结论更可靠。学生开始实验，并把实验数据记录于表格中。（数据表格略）之后分析实验数据，组内交流讨论所得结论。师引导：通过分析数据，的确可以看出：相同质量的水和牛奶，在升高相同的温度数是，所吸收的热量是不同的，即证明水和牛奶的容纳热的能力是不相同的。师指出：物理学中引入“比热容“这一概念来反映各种不同物质容纳

27、热的能力是不同的。（请注意：本实验设计中没有采用沙子或煤油，主要是因为沙子不易搅拌，受热不易均匀。煤油离学生生活比较远，不易引起学生兴趣，并且煤油在加热时有刺激性气味出现，对学生健康极为不利，并且易燃，增加危险性，因而采用了牛奶）。学习问题： 1为什么说扩散现象是分子无规则运动的结果？ 2研究分子的运动和内能的现实意义是什么？ 3类比、转换等学习方法的运用。 4为什么要引入比热容的概念？ 5学生的想象能力以及理论与实际相结合的能力参差不齐。 6能量守衡的观点要由内能推广至各种能量形式，“让学生形成用能量的观点看世界的意识”。作业或检测：第十六章 热和能单元测试题一、填空题(每空1分，共32分)

28、1物体对外做了100 J的功，同时吸收了30 J的热量，则物体内能_了_J.通常我们用_和_来量度内能的改变。2如图所示，在一个配有活塞的厚玻璃活塞筒里放入一小团处理过的棉花，把活塞迅速压下可使棉花_，这是因为_，使_的内能增加，温度升高，达到棉花的_,使棉花燃烧.若将活塞缓慢压下去，_(填“能”或“不能”)看到此现象。3沙漠地区有“早穿皮袄午穿纱”的气候特征，造成这种气候的主要原因是_。“花气袭人知骤暖，鹊声窗树喜新晴”，这是南宋诗人陆游村居书喜中的两名句，对于前一句从物理角度可知当时气温_(填“升高”或“降低”)突然，因为花的_加剧了。4电熨斗通电后，热了起来，这里的“热”是指_；今天天气

29、很热，这里的“热”是指_；物体吸热，温度升高，这里的“热”是指_；摩擦生热，这里的“热”是指_。(填“温度”“内能”“热量”或“热现象”)5在完全隔热装置内，用同一热源给100 g水和100 g油分别加热，其温度变化随加热时间变化的关系如图所示.则水每分钟吸热_J，油每分钟吸热_J，油的比热容是_。6气体容易被压缩，是由于气体分子间的_；但气体也不能无限制地压缩，是由于分子间存在_的缘故。7用打气筒打气，在空气被快速压缩的过程中，空气分子的运动_，空气的内能_，气筒底部筒壁内能_，其内能改变是通过_实现的。8质量相同、初温相同的水和煤油，放出了相同的热量后，将其混合在一起.则它们之间_(填“有

30、”或“没有”)热传递，如果有热传递，热量是由_传递到_。9煮茶蛋时，蛋壳很快染上了茶色，把蛋放入凉茶中却不会那么快染上茶色.这一现象说明_，分子运动越_。10如图所示，把一块表面很干净的玻璃板挂在弹簧测力计下面，手持弹簧测力计上端，把玻璃板往下慢慢的放到刚好和一盆水的水面接触，再慢慢地提起弹簧测力计，则弹簧测力计的读数将_ (填“变大”“变小”或“不变”)，这说明了_。二、选择题(每小题3分，共30分)11一个物体的温度升高，则它的（ ）A.分子运动加快，内能增加 B.分子运动加快，机械能增加C.运动加快，内能增加 D.分子运动不变，机械能增加12烧咸鱼时，通常将咸鱼在水里泡一段时间，鱼就会变得淡一些，这是因为（ ）A.鱼发生了化学变化 B.鱼被泡烂了C.鱼中的盐分子有一部分运动到水中使鱼变淡 D.水太多了13用打气筒给自行车胎打气，过一会儿筒壁会热起来，下面的解释不正确的是（ ）A.打气时，要克服摩擦力做功，使筒壁的内能增加B.打气时，活塞要压缩气体做功，使筒内的空气内能增加，空气又将一部分热传给筒壁C.打气时，外界将热量传给筒壁D.打气时，能量守恒14若一物体放出热量，那么它的温度将（ ）A.一定降低