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《内能》
教材分析：
本节是由“内能”、“物体内能的改变”两部分内容组成的。内能是构成物体的所有分子,其热运动的运动与分子势能的总和。分子的概念就比较抽象,学生是通过宏观现象来推测微观机理建立的,而内能的概念也非常抽象,内能概念的建立是本节的一个重点和难点;物体的内能与温度有关,两个温度不同的物体会发生热传递,在热传递过程中转移能量的多少就是热量,它不是物体内部所含有的量,而是一个变化量,要区分温度、内能、热量之间的关系,所以对热量概念的建立也是本节重点之一;另外改变物体内能的途径也是本节的教学重点。
教学目标：
【知识与能力目标】
1.知道物质是由分子组成的,一切物质的分子都在不停地做无规则的运动。
2.能识别扩散现象,并能用分子热运动的观点进行解释。
3.知道分子热运动的快慢与温度的关系。
4.知道分子之间存在相互作用力。
5.了解内能的概念,知道任何一个物体都具有内能。
6.知道热量的概念及单位。知道改变内能的方法。
【过程与方法目标】
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的运动。
2.通过演示实验使学生推测出物体温度越高,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。
4.会根据分子动理论用类比的方法建立内能的概念,能简单描述温度和内能的关系。
【情感态度价值观目标】
1.用演示实验激发学生的学习兴趣,并使学生通过直接感知的现象,推测无法直接感知的事实。
2.通过探究,使学生体验探究的过程,激发学生主动学习的兴趣。
3.了解用热传递和做功改变物体内能的方法在生产、生活中的应用,会应用相关知识解释一些现象。
教学重难点：
【教学重点】
1.分子动理论的三个要点。
2.内能、热量概念的建立,知道改变物体内能的两种途径。
【教学难点】
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1.宏观的物理现象揭示了物质的微观结构。
2.用类比的方法建立内能的概念。
课前准备：
1.教师研读课标、教材，撰写教学设计，制作多媒体课件。
2.学生预习本课内容，收集有关资料。
3.实验器材：试管、水、酒精、引力演示器、红墨水、烧杯、热水、铁丝等。
教学过程：
一、复习旧课：
1.什么是动能，它的大小与什么有关？
2.什么是势能，它的大小又与什么有关？
3.什么是机械能?
二、激发学习动机：
教师：1.上一节中的滚摆实验说明了动能和势能可以相互转化。但是大家也看到了滚摆上升的高度一次比一次小,最终停下来。滚摆的机械能哪里去了?
2.一个乒乓球在地面上往返跳,最终停下来,乒乓球原来具有的机械能哪里去了?
3.一粒飞行的子弹具有动能,子弹打中物体后留在物体内,子弹原有的机械能哪里去了?
这些物体的机械能没有了,机械能转化为其他形式的能:内能。
三、讲授新知识：
（一）物体是由大量分子组成的。
提问:平时用什么话来形容物体的细小?
生答:细如发丝。
据此教师就把一般头发丝的直径与分子直径比较,如果将二万个氧分子,一个紧挨一个排成一串,那么它们的总长度才跟一根头发丝的直径相当。
分子体积很小,水分子与乒乓球大小之比恰似乒乓球与地球之比。
分子的质量很小,1022个水分子的质量与5分硬币的质量相当。
总结:分子是保持物质化学性质的最小微粒，分子很微小，物体里含有大量的分子。
（二）分子永不停息地做无规则运动。
1.气体的扩散
演示1 把少许酒精或风油精撒在教室里,很快在各个角落都能闻到酒精的气味。
演示2 二氧化氮扩散到空气中的实验,见课件。
这个广口瓶中充满了红棕色的二氧化氮气体,用玻璃片盖住。上面用一个充满空气的广口瓶口向下放在玻璃片上,二氧化氮气体的密度比空气大。现在把两个瓶口之间的玻璃片抽出,注意观察发生什么现象。(学生观察后再回答)
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我们发现下面的瓶子中气体的红棕色变浅,上面的瓶子中气体的颜色也渐渐变成了浅的红棕色。直到两个瓶子中的气体颜色均匀了为止。
装有空气的瓶子中颜色变深,说明二氧化氮气体的分子运动到空气中去了。而空气的一部分分子运动到下面的瓶子中去了。最后两种气体均匀地混在一起。
这些实验说明:不是重力等外来力的作用,而是气体分子在不停地做无规则运动的结果。
由此提出扩散概念。板书。
扩散:不同的物质在接触时,彼此进入对方的现象。
扩散现象证明了分子永不停息地做无规则运动。
2.液体的扩散
演示3 红墨水滴到清水中的实验。
演示4 投一粒高锰酸钾到清水中的实验。
演示5 硫酸铜溶液的扩散。如图10-1乙图所示。
不仅气体能发生扩散现象,液体也能发生扩散,只是比气体扩散的慢很多。量筒中装硫酸铜溶液,上面装有一半清水,水的密度小,在上面。二者之间的界限很清晰。我们盖上盖子,过几天再来观察液体的扩散现象。
说明:液体分子永不停息地做无规则运动。
3.固体的扩散
白墙边堆放煤,墙壁中会有黑色煤粉。
把磨得很光的铅片和金片紧压在一起,在室温下放置5年后再将它们分开,可以观察到它们互相渗入约1毫米深。
大量事实表明:物体的分子都在永不停息地做无规则运动。
4.分子的运动跟温度的关系
演示6 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。(后面衬以白纸,以便同学们观察比较)
问:看到什么现象?现象说明什么?
学生分析:
温度高→扩散快→分子运动快→分子动能大。
温度低→扩散慢→分子运动慢→分子动能小。
小结: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。
分子由于运动而具有的能叫做分子动能。
（三）分子间有相互作用的引力斥力
1.分子间有相互吸引力
提问:分子既然在不停地无规则运动着,为什么固体不分散成一个个分子呢?
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演示7 教材中图10—10分子间存在引力实验。
演示8 一根粉笔掰开两段,再把它们紧紧压在一起,两段又合二为一。
学生实验 水分子间存在引力实验。(课前学生准备好所需器材)
提问:这些实验说明了什么问题?
2.分子间有相互排斥力
为什么固体和液体很难被压缩?
演示9 用半径为0.5厘米、长约85厘米、一端封闭的玻璃管,先倒入清水半管,后倒染红的酒精至满,然后用胶塞塞住,管内无空气,把管倒转几次,使两种液体混合,体积明显减少。
分析实验现象:在酒精与水混合的过程中,有些酒精的分子到了水中,有些水分子到了酒精中,说明水与酒精的分子都是有间隙的,从而说明分子间有相互排斥力。
3.分子间作用力与距离的关系
演示10分子间作用力与距离之间关系的模拟实验。
如图2两部装上磁铁的小车,同名磁极相对,中间用橡皮筋系着,在车侧面向学生处贴两块圆纸板挡在磁铁前面,每个圆纸板表示一个分子;当表示两分子的圆纸板相隔一定距离(磁铁间的斥力等于橡皮筋的拉力)时处于平衡位置;当两圆纸板间距离大于平衡位置进的距离,由于橡皮筋的拉力命名两圆纸板相向运动,显示出分子间引力大于斥力,总是表现为引力;当两圆纸板间距离小于平衡位置时的距离,由于磁铁间的斥力使两圆纸板反向运动,这就是显示出分子间引力小于斥力,总的表现为斥力。
总结归纳：
1.物质是由分子组成的,分子很小,分子间存在间隙。
2.一切物质的分子都在不停的做无规则的运动。
3.分子间存在相互作用的引力和斥力。
4.由于它们之间存在着相互作用力而具有的能,叫做分子的势能。
四、巩固运用：
1.下列有关分子动理论的说法中正确的是（D ）。
A．“破镜难重圆”是因为固体分子间只存在着斥力 。
B．松软的大馍用手一捏体积会大大缩小，这说明分子间存在间隙 。
C．在空调房间吸烟时，会看到烟雾在空中弥漫，这是分子的无规则运动。
D．用热水相比较冷水更容易去掉衣物上污渍说明温度越高分子的无规则运动越剧烈。
2.将10mL的水与10mL的酒精相混合，混合后水和酒精的总体积小于20ml，这表明（ A ）。
A．分子之间有空隙 。
B．分子之间存在着相互作用的斥力 。
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C．分子之间存在着相互作用的引力 。
D．分子是在不停地做无规则运动的。
3.用分子的观点对下列现象的解释不正确的是（ B ）。
A．10mL酒精和10mL水混和后的总体积小于20mL--分子间有间隔 。
B．汽车开过乡间公路，路面扬起灰尘--分子不停地运动 。
C．固体、液体很难被压缩--分子间存在斥力。
D．两块表面平滑的铅块紧压后会结合起来--分子间存在引力。
4.用分子热运动的观点解释下列现象，解释不正确的是（ D ）。
A．氧气被压缩装入钢瓶-分子间有间隙。
B．花气袭人知骤暖-温度升高分子运动加剧 。
C．两块表面平滑的铅块紧压后会结合起来-分子间存在引力。
D．破镜不能重圆-分子间存在斥力。
五、检查评价：
师：通过本节课学习，你学到了什么?
生：讨论、交流后得出：我们知道了
师：每位同学都对自己在本节课学习进行评估。
布置课后作业。
六、间隔性复习：
在后面的教学安排中进行此环节。
第二课时
一、复习旧课：
1.分子动理论的基本内容是什么?(学生回答)
2.分子运动快慢与什么有关？
二、激发学习动机：
教师:前面我们知道了自然界的能量有很多种，今天,我们要学习一种新形式的能:内能
什么是内能呢？
三、讲授新知识：
（一）（板书）内能?
演示1 小球在桌面上滚动 问:小球具有什么能?(动能)
演示2 在试管里装入一些热水,用橡皮塞塞住,放在酒精灯上加热,使水沸腾,水蒸气膨胀做功冲开塞子。
问:水蒸气对橡皮塞有没有做功?水蒸气是否具有能?
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学生:做了功,具有能。
问:水蒸气是由什么组成的?有何特点?该具有什么能?
学生:水蒸气是由大量水分子组成的,这些水分子永不停息地做着无规则的运动,因此该具有动能。
演示3 高举起小球。
问:小球与地球相互吸引具有什么能?(势能)
问:分子间有什么力?(有相互作用的引力和斥力)
演示4 将两根分别固定在两辆小车上的条形磁铁,分开一段适当的距离(异名磁极相对),然后松开手,则可看到,小车互相靠近,直至两磁铁吸引在一起。
教师分析:两辆小车上的外力辙去后,小车之间的引力就可以做功,该实验对我们有何启示?
启发学生得出结论:与上述实验类似,假如分子间的斥力突然消失,则分子间的引力就可以做功,势能就表现出来,即分子间有因相互吸引而具有的势能。
演示5 按住两小车上的磁铁,使两同名磁极相对、挨近(约2~3mm),然后松开手,可见小车相互推开。
启发学生得出结论:与两相斥的磁铁类似,互相排斥的分子也具有势能,即分子间也有因相互排斥而具有的势能。
结论:物体内部所有分子做无规则运动的动能和相互作用的势能的总和,叫物体的内能。
强调:物体的内能是指物体内所有分子具有的能量,而不是指单个分子具有的能量。
说明:因分子势能跟分子间的相互作用关系复杂,初中阶段暂不考虑它的变化,而只考虑分子动能对内能的影响。
（二）改变内能的方式
出示一根火柴,问:如何让上面的火药燃着?
学生的可能答案:1、在火柴盒上擦划。2、和高温物体接触,如与火炉中的炭、烧红的金属块等接触。3、放在煤油灯罩的上方。4、太阳光下放凸透镜或凹面镜的焦点处。5、用纸包着,放在石头上用铁锤砸。……
教师分析:火药能被点燃,说明温度升高、内能增加,达到了燃点。请问哪些情况是用了热传递(传导、对流、辐射)使火药的温度升高、内能增加的?在这个过程中内能从温度高的物体转移给温度低的物体。
结论:用热传递的方式可以改变物体的内能,其实质是一个物体的内能转移给另一个物体,能的形式没变。
教师:显然,除了热传递,还有别的方式可以改变物体的内能。
演示6 火柴在火柴盒上擦划、燃着。(纸包着,放在石头上用铁锤砸,可在课后做,但要强调注意安全!1~2根即可。)
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演示7 在“空气压缩引火仪”的厚管中,放入绿豆大小的硝化棉,用力把活塞迅速压下去,则可见其猛烈燃烧,发出明亮的光。
师生分析:
压缩空气→对空气做功→空气内能增加→温度升高→达到硝化棉的燃点燃烧。在这个过程中,人消耗机械能,使空气内能增加,即机械能转化为内能。
结论:做功也可以改变内能,其实质是内能和其它形式的能之间转化,能的形式发生了变化。
学生实验:
①两手合在一起用力搓,说出感觉。
②出示一钢锯条,让甲同学摸一下说出感觉,然后请乙同学持锯条在木块上来回急速地摩擦20次,再让甲同学摸一下,说出感觉。
启发归纳:外界对物体做功,物体内能增加。
演示8 用“内能、机械能互变演示器”,向管中倒入少量乙醚,用纱带围管上绕一圈,请一个同学迅速地来回拉动纱带,待一会儿,塞子就被冲开。
引导学生分析:
启发归纳:物体对外界做功,内能减少。
思考:出示钢锯条,问:如果只知道这根钢锯条温度升高了,而没有看到内能改变的过程,能否判断是通过做功还是通过热传递的方式使它的内能增加的。
教师分析点拔:做功和热传递对改变物体的内能是等效的。
四、巩固运用：
1.内能和机械能有何本质区别?0℃的冰内能为零吗?
2.从能的转化(或转移)角度解释本课开始时演示的水蒸气膨胀冲开塞子的实验的全过程。
3.分析下列现象:
①太阳灶烧热水。②铁匠给刀具淬水。③钻木取火。
④太阳光下用冰做成凸透镜取火。⑤打气时气筒壁发热。
其中通过热传递改变内能的是: ①②④;通过做功改变内能的是:③⑤。
4.小实验:反复弯折粗铁丝数次,然后用手摸一下弯折的地方,体会有何感觉?如何解释?
五、检查评价：
师：通过本节课学习，你学到了什么?
生：讨论、交流后得出：我们知道了什么是内能；知道了内能大小的影响因素；知道了改变内能大小的方法。
师：每位同学都对自己在本节课学习进行评估。
布置课后作业。
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六、间隔性复习：
1.下列说法正确的是( D )
A.温度从高温物体传递到低温物体
B. 温度越高的物体，内能越大
C. 物体温度为，其内能为零
D. 做功和热传递都可以改变物体的内能
2.中华茶文化源远流长，泡茶、喝茶中包含很多物理知识下列说法不正确的是( C )
A.打开茶叶盒，茶香飘满屋是一种扩散现象
B.茶水太烫，放一会茶凉了，此时茶水具有的内能减小
C.用冷水无法泡茶是因为冷水分子不做无规则运动
D.触摸玻璃茶杯感觉很热是通过热传递的方式增大手的内能
3.一切物体，无论温度高低，都具有内能物体温度降低时内能减小，温度升高时内能增大．
4.有人曾做过这样的实验：用重锤连续敲打铁块，一段时间后，铁块能煎熟一个荷包蛋用重锤敲打铁块是通过 做功 的方法改变了铁块的内能，被敲打后的铁块能煎熟荷包蛋是通过 热传递 的方法改变了鸡蛋的内能．
教学反思：
本节课采用了“传递-接受”的教学模式来进行教学。在此种教学模式的探索中，针对本节课有自己的体会：
1.由于本节课内容比较多，而且对微观世界有一定层次关系，所以分成两课时来完成教学。
2.在关于对内能概念的理解上采取与机械能对比来理解内能。分子也运动，分子也有引力，所以分子所具有的能叫内能，内能与机械能没有具体的关系，机械能大，内能不一定大。
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