第13章 内能 第1节 分子热运动教学设计
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第13章 内能
第1节 分子热运动
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【方式一】
在经典科幻电影《地球停转之日》中有这样的一个片段，巨大的金属巨人分裂成无数的纳米金属虫，瞬间将一辆行驶的卡车吞噬，同时，这些纳米金属虫还可以不断的分裂下去，永无止尽，我们生活中的物体也是如此吗？(视频见PPT课件)
【方式二】
教师活动打开一瓶无色液体(酒精)，问：同学们可以猜这是什么液体吗？
学生：酒精
教师：为什么可以猜到这是酒精？
学生：闻到了酒精的味道．
教师：为什么可以闻到酒精的味道？
学生：……
教师：为什么可以闻到酒精的味道？可能通过以前的知识我们无法很好地进行解释，但今天我们将要学习的内容或许可以为大家解决这个疑惑．
活动注意事项：酒精瓶盖不要提前打开．
【方式三】
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星期天，小明来到爷爷家过周末，发现爷爷家的食品柜里有一瓶醋泡蛋，蛋壳已经泡没了，只剩一层蛋膜包着鸡蛋，爷爷说这是一种保健食品．调皮的小明趁爷爷不注意，将“软蛋”冲洗干净后放在了清水中，奇怪！“软蛋”竟一点点地长“胖”了．这其中的奥妙，你能解释吗？
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详见本节电子资源包
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1．如果做课本上涉及的几组实验，分别提前两天、提前四天、提前六天在量筒中装入一半清水，水下注入硫酸铜溶液静放；一集气瓶二氧化氮气体、一个空集气瓶、两块圆柱体铅块、用弹簧连接的两个小球．
2．制作多媒体课件．
3．用分子动理论解释某些现象时，引导学生紧紧抓住转换法，将微观问题转换为宏观的外在表现来研究，是突出这一重点的关键．
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课题
第1节 分子热运动
授课人
教学目标
知识与技能
1.知道分子动理论．
2．能识别扩散现象，并能用分子动理论的观点进行解释．
3．知道分子间存在着相互作用力.
过程与方法
1.通过演示实验说明一切物质的分子都在不停地做无规则运动．
2．通过演示实验使学生知道物体的温度越高，分子热运动越剧烈．
3．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.
情感、态度
与价值观
用演示实验激发学生对大千世界的兴趣，并使学生借助直接感知的现象认识无法感知的事实.
教学重点
分子动理论的初步知识．
教学难点
分子间存在着相互作用力.
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教学步骤
师生活动
设计意图
新课导入
在经典科幻电影《地球停转之日》中有这样的一个片段，巨大的金属巨人分裂成无数的纳米金属虫，瞬间将一辆行驶的卡车吞噬，同时，这些纳米金属虫还可以不断的分裂下去，永无止尽，我们生活中的物体也是如此吗？(视频见PPT课件)
新课教学
教师板书课题并展示教学目标
一、物质的构成
现代科学研究发现，常见的物质是由极其微小的粒子——分子、原子构成的．
如何了解构成物体的分子的情况？
教师：下面请大家分组做分割物质实验，进行探究．
活动一
小组1：撕纸，看哪一组撕得最碎．
小组2：打碎冰糖，每打碎一次拿出来看看，探究打得更碎时，冰糖味道有何变化？
【教师引导学生总结】
1．无论纸撕得多么细小，纸还是纸；
2．冰糖无论研磨得多么细小还是冰糖，分割后仍然具有甜味．
【让学生思考】将碎纸片、玻璃、冰糖多次分割后，颗粒会越来越小，如果不停地分割下去，有没有一个限度？
【教师PPT展示】电子显微镜下的铝合金易拉罐表面和金某某
【教师引导学生总结】常见的物质是由极其微小的粒子——分子、原子构成的．如果把分子设想成球形，分子的直径大约为10－10 m，无法用肉眼直接观察到．
【PPT展示小结(板书)】
一、物质的构成
1．常见的物质是由及其微小的粒子——分子、原子构成的．
2．分子的大小用分子的直径来衡量，通常用10－10 m为单位来量度分子的大小．
二、分子热运动
【观看视频】“用花香吸引蜜蜂”视频中的蜜蜂为什么会被花香吸引呢？(视频见PPT课件)
活动一
【过渡语】前面我们知道了物体是由分子构成的，刚刚的视频中蜜蜂会被花香吸引，说明有香味分子进入了蜜蜂的“鼻子”．
【提出问题】那么组成物体的这些数目众多的分子，你认为它们是运动还是静止的呢？
【教师PPT展示】(教师做实验或观看PPT视频)二氧化氮和空气混合的实验
【教师引导学生总结】上面空瓶有红色，说明二氧化氮气体分子到了上面空瓶中，分子是运动的．这个实验是一种扩散现象．颠倒放置时不能得出相同的结论，因为二氧化氮密度比空气密度大，在重力作用下会向下运动，无法证明分子是运动的．像这种不同的物质在接触时，彼此进入对方的现象，叫做扩散现象．
交流讨论：在我们日常生活中，扩散现象很常见，小组之间交流讨论一下，能否举出几个例子？
活动二
提出问题：气体可以发生扩散，那么液体和固体是否可以发生扩散呢？
举例：
(1)医院里的药水味．
(2)墙内开花墙外香．
(3)吸“二手烟”等．
【教师PPT展示】液体扩散实验视频
拓宽延伸：结合演示实验，阐述出课本P3的图13.1-3说明的问题．实验中如果将水注入到硫酸铜溶液的下面，是否会影响实验效果？
活动三
提出问题：固体分子之间能否发生类似的现象，请同学们交流、讨论、举例．
【教师PPT展示】固体扩散实验视频
【教师引导学生总结】大量事实表明，一切物质的分子都在不停地做无规则的运动．固体、液体和气体之间都能发生扩散现象．
活动四
【教师PPT展示】水和酒精混合视频
提出问题：水和酒精混合后体积如何变化？为什么会出现这个现象？
【教师引导学生总结】扩散现象还可以说明一切物质的分子间存在间隙．
活动五
提出问题：腌咸菜往往要十天半个月后菜才会变咸，而炒菜时加盐几分钟后菜就咸了，说明扩散是有快慢的，那么影响扩散快慢的因素是什么呢？
【教师PPT展示】向某某、热水里滴红墨水实验
观察并思考：观察到什么现象？说明了什么问题？
【教师引导学生总结】说明液体之间也可以发生扩散现象，扩散的快慢与物体的温度有关．
【PPT展示小结(板书)】
二、分子热运动
1．不同的物质在相互接触时彼此进入对方的现象，叫做扩散现象．
2．扩散现象说明分子在不停地做无规则运动，且分子间有间隙．
3．一切物质的分子都在不停地做无规则的运动，这种无规则的运动叫做分子的热运动，物体温度越高，分子热运动越剧烈．
【例题】 “N95”型口罩(如图所示)对直径为0.075 μm±0.020 μm的非油性颗粒(如粉尘、PM2.5、飞沫、微生物)具有95%以上的过滤效率，它由三层构成：内层吸水层、中间过滤层、外层疏水层．则下列说法正确的是(D)
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A．新冠病毒随飞沫传播是一种分子运动
B．过滤效率高，是因为口罩材料分子之间没有空隙
C．中间过滤层能够过滤掉非油性颗粒，是因为颗粒分子间存在斥力
D．内层吸水层能够有效吸收呼出的水蒸气，说明分子之间存在引力
三、分子间的作用力
活动一
提出问题：固体和液体为什么不会飞散开，总是聚合在一起，保持一定的体积呢？同时压缩它们又很难呢？
【教师PPT展示】表面光滑、干净的铅块压在一起，下挂钩码也不能把他们拉开，是什么力使两个铅块紧贴在一起？
【教师引导学生总结】分子之间存在引力．
[亲身体验]：①注射器内吸入一定量的水；②用橡皮帽将注射器孔某某；③用力向下压活塞；④发现很难将活塞压下．
[引导]：说明分子之间存在怎样的作用力？
【教师引导学生总结】分子之间存在斥力．
活动二
提出问题：分子之间既存在引力又存在斥力，当分子之间的距离增加时(如拉伸)或距离减小时(如压缩)，分子间的作用力表现为引力还是斥力呢？
【教师PPT展示】：分子之间既存在引力又存在斥力，就好像被弹簧连着的小球，我们现在模拟体会一下当分子之间的距离变化时作用力的变化．
[亲身体验]：把弹簧的两端系上橡胶球，让学生感受分子间的引力和斥力．①自然放置．②用力压缩．③用力拉伸较短距离．④使一根弹簧拉伸长距离直到不能缩回．
【教师引导学生总结】①一般情况下，分子间距离为平衡距离，约为10－10 m，此时引力等于斥力；②分子间距离变大，表现为引力；③分子间距离变小，表现为斥力；④如果分子相距很远，作用力就变得十分微弱，可以忽略.
【例题】 如图所示，一个铁丝圈中间较松弛的系着一根棉线，浸过肥皂水后，用手指轻碰一下棉线的左边，棉线左边的肥皂膜破了，棉线被拉向右边．上述实验说明(B)
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A．分子间有空隙
B．分子间有引力
C．分子间有斥力
D．分子在永不停息地无规则运动
活动三
提出问题：物体在不同状态下，分子间的距离一样吗？分子间的相互作用力大小一样吗？请同学们阅读课本P5前三自然段，并结合图片，完成PPT表格．
【PPT展示小结(板书)】
三、分子间的作用力
实验表明，分子间同时存在引力和斥力．分子间的作用力跟距离有关.
通过物体的一些宏观表现来推断构成物体的分子的情况.
课堂小结
见PPT课件
课堂检测
见PPT课件
课后作业
见《名校课堂》
板书设计
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教学反思
第2节 内能
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【方式一】
实验演示：铜管乙醚实验（素材见电子资源包）
铜管中的乙醚发生了什么变化，它为什么能将塞子顶起来？
学习了今天的知识，同学们就能揭开谜底.
【方式二】
上课开始，用多媒体播放电影《流浪地球》点燃木星片段（素材见电子资源包）
学生在观察并思考当点燃氢气与氧气后是什么能量推动地球离开木星的引力轨道？
学习了今天的知识，同学们就能揭开谜底.
【方式三】
通过前面动能、势能的知识我们知道物体由于运动而具有动能；弹簧由于弹性形变而具有弹性势能.物体内部的分子在不停地做无规则运动，分子间存在着相互作用的引力和斥力，那么分子有没有能量呢？
学习了今天的知识，同学们就能揭开谜底.
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详见电子资源包
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1.关于内能概念的建立可以类比物体的动能和势能，引出分子动能和分子势能，类比机械能引出内能.
2.注意内能与机械能的区别，物体内能和物体内部的分子热运动和分子间相互作用情况有关，机械能和物体的运动情况有关.物体可以没有机械能，但一定有内能.机械能是宏观概念，内能是微观概念.
3.注意温度、内能、热量的区别与联系是本节难点.温度是用来表示物体冷热程度的物理量，是物体分子平均动能的标志；内能是状态量，指物体内所有分子的分子动能和分子势能的总和；热量是过程量，指热传递过程中内能的改变量.
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课题
第2节 内能
授课人
教学目标
知识与技能
1.了解内能的概念，能简单描述温度和内能的关系.
2.知道热传递过程中，物体吸收或放出热量时，内能的改变.
3.能说出热量的含义，知道热量的单位是焦耳.
4.知道做功可以使物体内能增加或减少的一些事例.
过程与方法
1.利用类比法，建立对内能概念的理解.
2.通过探究找到改变物体内能的多种方法.
3.通过演示实验说明做功可以使物体内能增加或减少.
情感、态度
与价值观
1.通过探究、观察、实验，激发学生主动学习的兴趣.
2.通过演示实验使学生养成观察能力，并使学生通过实验理解做功与内能变化的关系.
3.鼓励学生自己查找资料，使学生养成自学的能力.
教学重点
1.内能、热量概念的建立
2.改变物体内能的方法
教学难点
温度、内能、热量概念的辨析
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教学步骤
师生活动
设计意图
新课导入
通过前面动能、势能的知识我们知道物体由于运动而具有动能；弹簧由于弹性形变而具有弹性势能.物体内部的分子在不停地做无规则运动，分子间存在着相互作用的引力和斥力，那么分子有没有能量呢？
学习了今天的知识，同学们就能揭开谜底.
培养学生对旧知识的理解概括能力，通过适当点拨引入内能概念.
新课教学
教师板书课题并展示教学目标
一、内能（板书）
1.内能（板书）
【提问并展示对比图片】类比物体的动能和势能同学们能得出分子具有的能量吗？
（PPT课件展示对比图片）
【教师引导学生回答】运动的物体具有动能，分子永不停息地做无规则运动，所以也具有动能；分子之间存在类似弹簧形变时的相互作用力，所以分子也具有势能.
【总结内能的概念】构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和，叫做物体的内能.
2.内能的大小（板书）
【讨论交流】
（1）炽热的铁水有内能，0 ℃的冰是否具有内能？
（2）50 g、0 ℃的水和50 g、40 ℃的水谁的内能大？为什么？
【教师引导学生回答】（1）冰冷的冰块虽然温度很低，但其内部的分子仍在做无规则运动，所以它具有动能.其分子之间同时存在相互作用力，所以分子具有分子势能.所以0 ℃的冰也具有内能.
（2）50 g、40 ℃的水的内能更大.因为温度越高，分子无规则运动越剧烈，分子动能越大.
【步步深入】观看知识点小视频总结内能的影响因素
【教师引导学生总结】
（1）一切物体都具有内能.
（2）物体的内能与物体的质量、温度和状态有关.
3.内能与机械能的区别（板书）
【思维拓展】你能辨析内能和机械能吗？（组织学生讨论）
【教师引导学生总结】
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二、改变物体内能的方法（板书）
【过渡语】如何判断一个物体的内能是否发生了变化？
1.热传递（板书）
【引导实验】你有哪些方法可以使你的手变热？可以亲自实践也可以说出设想.
（1）组织学生实验、讨论.
（2）引导学生对各种方法进行分类，并说出分类的依据.
【教师引导学生回答】
（1）双手相互搓
（2）手放在书上摩擦
（3）用嘴向手上哈气
（4）用热水泡……
【自主学习】阅读课本P8《物体内能的改变》，回答问题.
热传递发生的条件是什么？
热传递是怎样改变内能的？
热量的含义及单位？
【教师点拨】发生热传递的唯一条件是存在温度差，与物体的状态，物体间是否接触都无关.
总结：热量是物体内能改变的量度，因此不能说物体含有热量.热传递传递的是能量，不是温度，是内能从一个物体转移到另一个物体.
2.做功（板书）
【过渡语】做功又是怎样改变物体的内能呢？
【演示实验一】压缩空气点火
教师演示实验，把活塞迅速压下去，让学生观察发生的现象，并思考.
小结：压缩空气做功，机械能转化为内能，使空气的内能增大，温度升高.
【联系生活】你还知道哪些类似的例子？（适时展示）
【教师引导学生回答】
（1）给自行车打气时，气筒底部比气筒壁的温度高
（2）摩擦生热……
【过渡语】对物体做功，内能增加，那么，反过来物体对外做功，会出现什么情况？
【演示实验二】气体膨胀对外做功
教师演示实验，提示学生观察当瓶塞跳出时，瓶内的变化.并思考.
小结：物体对外做功，内能转化为机械能，物体的内能减少，温度降低.
【教师总结】要使物体的内能改变，可以通过做功的方式，也可通过热传递的方式，所以做功和热传递在改变内能上是等效的，做功的实质是能量之间的转化，热传递的实质是能量的转移.
三、温度、内能、热量的辨析（板书）
引导学生辨析温度、内能、热量三个物理量之间的关系
【教师总结】
一、温度、内能、热量的区别
1.热量是过程量；温度、内能是状态量
2.单位区别
3.表述区别
（1）温度只能说“是、降低、升高”
（2）热量只能说“吸收、放出”
（3）内能只能说“有、具有、改变”
二、温度、内能、热量的联系
热传递可以改变物体的内能，使内能增加或减少，但温度不一定改变.
通过类比引导学生归纳内能的概念
培养学生的自学能力
课堂小结
见PPT课件
课堂检测
见PPT课件
课后作业
见《名校课堂》
板书设计
内能
教学反思
第3节 比热容
第1课时 认识比热容
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【方式一】
某地气候的特点之一：日气温差较大.一般是白昼气温升高快，夜里气温下降大.许多地方最大的日气温差在20～25 ℃.在吐鲁番，年平均日气温差为14.8 ℃，最大日气温差曾某某50 ℃.塔克拉玛干沙漠南沿的若羌县，年平均日气温差为16.2 ℃，最大日气温差达27.8 ℃.一天之内好像经历了寒暑变化，白天只穿背心仍然挥汗，夜里盖上棉被方能安眠.这些现象在全国是罕见的.
【方式二】
在非洲的撒哈拉大沙漠里，午后的气温常某某50 ℃以上，地表气温更是能够达到70～80 ℃，在铁锹上打上一个生鸡蛋，不到5分钟就能煎熟.但是到了夜晚却很凉爽，气温常会降到20 ℃以下！你知道这是为什么吗？
【方式三】
投影图片：夏日的海滩.白天海滩上的沙子热得烫脚，而海水非常凉爽；傍晚太阳西落，沙子很快凉了下来，而海水却仍然暖暖的.同样的日照条件，为什么沙子和海水的温度不一样？
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详见本节电子资源包
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1.注意温度计、天平的正确使用；实验中注意安全.
2.比热容的概念比较抽象，因此通过实验总结出来是一个好办法，做好演示实验，引导学生有意识地观察和思考至关重要.实验前明确实验要研究的是不同的物质在质量相等、温度升高相同时吸收的热量是否相同.在实验前要格外强调杯子内的水和煤油质量相同，两个热水器也是完全相同的，这些实验条件对学生正确得出比热概念是非常重要的.当学生观察到煤油的温度上升得快时，要引导学生认识到相等质量的不同物质在吸收相同热量时，升高的温度不同，并进一步引申到其他物质.最后引导学生怎样描述物质的这一特性，从而得出比热容的概念.
3.为巩固学生对比热容概念的理解，可以多联系实际，列举一些日常生活中的现象，并运用比热容进行解释.
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课题
第1课时 认识比热容
授课人
教学目标
知识与技能
1.能通过实验探究得出不同物质的吸热能力不同.
2.了解比热容的概念；知道比热容是物质的一种特性.
3.会查比热容表，了解一些常见物质的比热容，尝试用比热容解释简单的自然现象.
过程与方法
通过演示实验、探究活动，培养观察能力和动手能力.
情感、态度
与价值观
利用探究性学习活动，培养学生的实践能力和创新精神，培养解决问题的能力.
教学重点
掌握并理解比热容的概念.
教学难点
理解比热容概念并能利用它解释有关现象.
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教学步骤
师生活动
设计意图
新课导入
【教师PPT展示】利用PPT展示故事：在非洲的撒哈拉大沙漠里，午后的气温常某某50 ℃以上，地表气温更是能够达到70～80 ℃，在铁锹上打上一个生鸡蛋，不到5分钟就能煎熟.但是到了夜晚却很凉爽，气温常会降到20 ℃以下！
提出问题：为什么沙漠地区昼夜温差这么大？
新课教学
教师板书课题并展示教学目标
一、探究物质的吸热能力.
【过渡语】从经验知道，要烧开温度相同的一壶水和半壶水时，哪壶水需要吸收的热量多？若都是一壶水，烧成开水和烧成温水谁吸收的热量多呢？
提出问题：物体温度升高吸收热量的多少与哪些因素有关呢？
【教师引导学生回答】质量和升高的温度.
提出问题：那么，将相同质量的水和石头加热，使它们升高相同的温度，需要的热量一样多吗？
【教师引导学生回答】不一样，并得出猜想与假设：说明物体吸收热量的多少还可能与物质的种类有关.
制定计划与设计实验
实验目的：比较不同物质的吸热能力.
实验方案
实验步骤：
方案①：取等质量的水和食用油，让它们吸收相同的热量后，比较温度升高的多少，此时温度升高多的物质吸热能力弱.
方案②：取等质量的水和食用油，让它们升高相同的温度后，比较吸收热量的多少，此时吸热多的物质吸热能力强. 内容过长，仅展示头部和尾部部分文字预览，全文请查看图片预览。 演）
解：由Q吸＝cmΔt可知水吸热后升高到的温度：
Δt＝＝＝25 ℃
由Δt＝（t－t0）得水的末温：
t＝Δt＋t0＝25 ℃＋30 ℃＝55 ℃
3.如图是质量为100 g的某物质温度随加热时间的变化图像，前10 min它吸收的热量是7.2×103 J.求该物质的比热容.（学生上台演练）
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解：由图像可知，该物质10 min升高的温度：
Δt＝50 ℃－20 ℃＝30 ℃
由Q吸＝cmΔt得，该物质的比热容：
c＝＝＝2.4×103 J/（kg·℃）
三、热平衡（板书）
1.两个温度不同的物体放在一起时，高温物体放出热量，内能减少；低温物体吸收热量，内能增加.若放出的热量没有损失，全部被低温物体吸收，最后两物体温度相同，称为“达到热平衡”.
2.热平衡方程：Q吸＝Q放（板书）
通过旧知识的回顾引导学生解析生活现象
课堂小结
见PPT课件
课堂检测
见PPT课件
课后作业
见《名校课堂》
板书设计
一、水的比热容大的应用
二、热量的计算
热量的计算公式：Q＝cmΔt
三、热平衡
热平衡方程：Q吸＝Q放
教学反思
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