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文档简介
1、TOC o 1-5 h z第一章机械能1动能和势能1动能和势能的转化5水能和风能的利用8第二章分子动理论内能10分子动理论102内能14做功和内能的改变16热传递和内能的改变热量19比热容21热量的计算24能量守恒定律27第三章内能的利用热机30燃料及其热值30内能的利用33内燃机365.6.热机的效率、内能的利用和环境保护41第四章电路44摩擦起电两种电荷44摩擦起电的原因原子结构48电流的形成52导体和绝缘体55电路和电路图586串联电路和并联电路617.实验:组成串联电路和并联电路64第五章电流661电流662电流表69第六章电压75电压75电压表793实验:用电压表测电压82第七章电阻
2、861导体对电流的阻碍作用一一电阻862变阻器913半导体96超导99第八章欧姆定律102电流跟电压、电阻的关系102欧姆定律105实验:用电压表和电流表测电阻110电阻的串联113电阻的并联118第九章电功和电功率123电功123电功率127实验:测定小灯泡的功率130关于电功率的计算133焦耳定律136电热的作用137第一章机械能1动能和势能(一)教学目的了解能量的初步概念。知道什么是动能及影响动能大小的因素。知道什么是势能及影响势能大小的因素。知道什么是机械能及机械能的单位。(二)教具斜槽,钢球,木块,橡皮筋,压缩弹簧等。(三)教学过程复习鉴于能量和功的概念有密切的联系,所以通过“怎样才
3、算做了功”的提问,引导学生进一步理解力的作用成效、功的两要素。当一个力作用在物体上,物体在这个力的作用下,沿力的方向上通过了一段距离,这个力的作用有了成效,就说这个力做了功。出示一木块,并将其置于水平桌面上。说明木块受重力的作用,但木块没有在重力方向上运动,所以重力对木块没有做功。继而用手推动木块,使木块运动一段距离。在此过程中,重力仍然没有做功,手的推力做了功。进而强调力和在力的方向上通过的距离是功的两要素,且功的大小就等于两者的乘积。2引入新课出示斜槽,并演示钢球从斜槽上滚下,在水平桌面上撞击木块,使木块移动了一段距离。让学生分析碰撞过程中,做没做功?利用学生分析的结果“钢球对木块做了功”
4、引入能量的概念:一个物体能够做功,我们就说它具有能量。可见物理学中,能量和功有着密切的联系,能量反映了物体做功的本领。不同的物体做功的本领也不同。一个物体能够做的功越多,表示这个物体的能量越大。3进行新课物体具有能量的形式是多种多样的,以后我们将逐步认识各种形式的能量。刚才的实验中钢球撞击木块能够做功,但若将钢球停靠在木块一侧(边讲边演示),这时的钢球并不能推动木块做功。只有运动的钢球才能推动木块做功。(1)动能:物体由于运动而能够做功,它们具有的能量叫做动能。引导学生广泛地列举事例,说明运动的空气、水和各种物体都能够做功,而具有动能。概括出“一切运动的物体都具有动能。”列举事例说明:运动的物
5、体具有的动能多少不尽相同。如狂风能吹倒大树,而微风只能使树枝摇动。进而通过演示实验,概括出决定物体动能大小的因素。演示课本图1-1实验,实验可分三步:将同一个钢球,从斜面不同高度滚下,让学生观察钢球将木块推动的距离。木块被推动的距离不同,说明钢球对木块做的功不同。木块被推动得越远,表明钢球的动能越大。实验说明:从不同高度滚下的钢球,具有不同的动能。上面的实验表明钢球从较高处滚下时具有的动能大。那么钢球从不同的高度滚下时有什么不同呢?我们可通过观察实验来得到结论。将质量相同的两个钢球,同时从斜槽的最高点和接近斜槽底部的位置释放。从最高点滚下的钢球能在水平槽上追上从接近底部滚下的钢球。实验表明从高
6、处滚下的钢球速度大。从而得到结论:物体的动能与速度有关,速度越大,物体的动能越大。换用不同质量的钢球,从同一高度让其滚下,让学生观察钢球推动木块的距离。从而得出结论:运动物体的质量越大,动能就越大。演示实验之后,总结实验结果:运动物体的速度越大,质量越大,动能就越大。势能:物体由于运动的原因而具有动能,物体还可能由于其他的原因而具有能量。例如,同学们都玩过用橡皮筋弹射纸弹的游戏,拉长的橡皮筋能给纸弹一个力,并推动纸弹移动一段距离,从而对纸弹做了功。同样拉弯的弓,压缩的弹簧也能够做功,它们都具有能量,这种能量叫做弹性势能,它是由于物体发生弹性形变而具有的能量。解释弹性形变:物体受到外力作用而发生
7、的形状变化,叫做形变。如果处力撤消,物体能够恢复原状,这种形变叫做弹性形变。列举事例说明物体的弹性形变。如:拉长的弹簧,压扁的皮球,弯曲的钢锯条,上紧的钟表发条等。利用课本图1-4的实验,阐明物体的弹性形变越大,它具有的弹性势能就越大。为节省课堂时间,课前将两个性质相同弹簧,按照课本图1-4压缩到不同的长度。先后将拉紧弹簧的绳烧断,两次砝码被弹起的高度不同。弹簧压得越紧,放松时它做的功越多,表示它的弹性势能越大。被举高的重物,也能够做功。例如:举高的铅球,落地时能将地面砸个坑;举高的夯落下时能把木桩打入地里。举高的物体具有的能量叫重力势能。列举事例说明:物体的质量越大,举得越高,它具有的重力势
8、能越大。如:举起同样高度的铅球和乒乓球,铅球落下时做的功多,具有的重力势能大。铅球举得越高,具有的重力势能就越大。引导学生讨论树上结的苹果是否具有重力势能?通过讨论使学生理解“一个物体能够做功”的含义。能够做功只是说物体具有了做功的“本领”,但不一定做了功。树上结的苹果虽然没有做功,但只要它从树上掉下来就能做功,所以我们说它具有重力势能。机械能:让学生分析静止在桌面上的钢球是否具有能量?(具有重力势能)继而让学生分析在桌面上滚动的钢球具有什么能?通过分析得知滚动的钢球既有动能,又有势能。动能和势能统称为机械能。一个物体既有动能,又有势能,那么动能和势能的和就是它的总机械能。能量的单位:从前面的
9、讨论,我们可以认识到能量是跟做功有密切联系的概念,能量反映了物体具有做功的本领,能量的大小可以用能够做功的多少来衡量。因此,动能、势能和机械能的单位跟功的单位相同,也是焦耳。4小结通过以下问题的讨论,进一步帮助学生理解能量、动能、势能、机械能等概念及机械能的单位。高山上有一块大石头,稳稳地待在那里,它有没有能量?有什么能量?(2)列举几个物体具有动能、重力势能、弹性势能的事例。在空中飞行的球,它具有的重力势能是5焦,具有的动能是4焦,这只球具有的总机械能是多少?在同一高度铅球和棒球具有的重力势能不相等,若使它们的重力势能相等,可采取哪些方法?从斜槽上端滚下的小球,它有没有重力势能?在它下滚的过
10、程中重力势能的大小有没有变化?为什么?在滚下的过程中有没有动能?它的动能有没有变化?为什么?说明1能是物理学的重要概念之一,但它比较抽象。对于初中学生来说,认识它比较困难。应紧扣教材,从理解“一个物体能够做功”的含义来认识能量。这实际上是说“能是物体做功的本领”。尽管这种说法不甚严谨,但比较通俗、易懂。2关于动能,应讲明运动的物体能够对其他物体施力,并推动物体做功,所以它具有能量。因为容易讲清弹性形变的物体对别的物体施力并做功,便于学生理解,所以将弹性势能提到重力势能之前讲。3势能应是物体系统(有保守力作用的)所共有。举高的重锤能够做功,应当是重锤和地球组成的系统具有势能。而重力势能表现它做功
11、本领时,通常有一个重力势能先转化为动能的过程。但在本节课中都不宜引入这些内容。只能让学生粗略地知道,举起的物体能够做功。势能的大小是相对的。对初中学生来说也不能引入势能的相对性。只能统一地用地面做为零势能面来分析问题。小结中的问题(5),暗含着势能和动能的转化,目的为下一节课作准备。动能和势能的转化(一)教学目的知道动能和重力势能、弹性势能可以相互转化,并能举例说明。能解释一些有关动能、重力势能、弹性势能相互转化的简单物理现象。(二)教具滚摆、单摆,斜槽,弹簧片,木球,人造地球卫星的挂图等。(三)教学过程1.复习手持粉笔头咼咼举起。以此事例提问:被举咼的粉笔具不具有能量?为什么?2引入新课学生
12、回答提问后,再引导学生分析粉笔头下落的过程。首先提出,当粉笔头下落路过某一点时,粉笔头具有什么能量?(此时既有重力势能,又有动能)继而让学生比较在该位置和起始位置,粉笔头的重力势能和动能各有什么变化?(重力势能减少,动能增加)3进行新课在粉笔头下落的过程,重力势能和动能都有变化,自然界中动能和势能变化的事例很多,下面我们共同观察滚摆的运动,并思考动能和势能的变化。实验1:滚摆实验。出示滚摆,并简单介绍滚摆的构造及实验的做法。事先应在摆轮的侧面某处涂上鲜明的颜色标志,告诉学生观察颜色标志,可以判断摆轮转动的快慢。引导学生复述并分析实验中观察到的现象。开始释放摆轮时,摆轮在最高点静止,此时摆轮只有
13、重力势能,没有动能。摆轮下降时其高度降低,重力势能减少;摆轮旋转着下降;而且越转越快,其动能越来越大。摆轮到最低点时,转动最快,动能最大;其高度最低,重力势能最小。在摆轮下降的过程中,其重力势能逐渐转化为动能。仿照摆轮下降过程的分析,得出摆轮上升过程中,摆轮的动能逐渐转化为重力势能。实验2:单摆实验。此实验摆绳宜长些,摆球宜重些。最好能挂在天花板上,使单摆在黑板前,平行于黑板振动,以便在黑板上记录摆球运动路线中左、右最高点和最低点的位置。分析单摆实验时,摆球高度的变化比较直观,而判断摆球速度大小的变化比较困难,可以从摆球在最高点前后运动方向不同,分析摆球运动到最高点时的速度为零,作为这一难点的
14、突破口。顺便指出像单摆这种往复的运动,在物理学中叫做振动。综述实验1、2,说明动能和重力势能是可以相互转化的。实验3:弹性势能和动能的相互转化。演示课本图17动能和弹性势能的转化实验。实验可分两步做。首先手持着木球将弹簧片推弯,而后突然释放木球,木球在弹簧片的作用下在水平槽内运动。让学生分析在此过程中,弹性势能转化为动能。第二步实验,让木球从斜槽上端滚下,让学生观察木球碰击弹簧片的过程。然后,依据课本图17,甲一乙图和乙一丙图分析动能转化为弹性势能和弹性势能转化为动能的过程。得出:动能和弹性势能也是可以相互转化的。自然界中动能和势能相互转化的事例很多。其中有一些比较直观,例如:物体从高处落下、
15、瀑布流水等这些事例也可以让学生列举,说明动能和势能的相互转化。有些事例比较复杂,例如:踢出去的足球在空中沿一条曲线(抛物线)运动过程中,动能和势能是如何相互转化的呢?(板画足球轨迹,依图分析)首先我们来分析足球离地面的高度的变化,这是判断足球重力势能变化的依据。很明显,在上升过程中足球的重力势能增加;在下降过程中重力势能减少。接着再分析足球的速度。足球在最高点时不再上升,说明它向上不能再运动。所以,足球在上升过程中,速度逐渐变小;在下降过程中速度又逐渐变大。通过以上分析,可以看到足球在上升阶段动能转化为重力势能;在下降阶段重力势能转化为动能。人造地球卫星在运行过程中,也发生动能和重力势能的相互
16、转化。人造地球卫星大家并不陌生,然而围绕人造卫星,同学们还有许多的谜没有揭开。例如:人造卫星为什么能绕地球运转而不落下来?在人造卫星内失重是怎么回事?等等,这些问题还有待于同学们进一步学习,今天我们只讨论卫星运行过程中,动能和重力势能的相互转化。人造卫星绕地球沿椭圆轨道运行,它的位置离地球有时近、有时远。(出示我国发射的第一颗人造卫星轨道图)现以我国发射的第一颗人造卫星为例,它离地球最近时(此处叫近地点)离地面439公里,离地球最远时(此处叫远地点)离地面高度是2384公里,它绕地球一周的时间是114分钟。它在近地点时,速度最大,动能最大;此时离地面最近,重力势能最小。卫星由近地点向远地点运行
17、时动能减小,重力势能增大,动能向重力势能转化。直到远地点时,动能最小,重力势能最大。卫星由远地点向近地点运行时,重力势能向动能转化。在卫星运行过程中,不断地有动能和势能的相互转化。4小结通过“想想议议”问题的讨论,进一步认识动能和势能的相互转化。在动能和势能的相互转化过程中,必定有动能和势能各自的变化,而且是此增彼减。(2)动能的增减变化,要以速度增减来判断。重力势能的增减变化,要以物体离地面高度的增减变化来判断。判断弹性势能的增减,要根据弹性形变大小的变化。说明滚摆实验能直观地表现动能和势能的转化。它的优点在于能量转化的过程比较缓慢,摆轮高度变化明显、直观,摆轮转动快慢变化也能直接观察。实验
18、中应充分发挥上述优点,为此要注意以下几点。摆轮的轴应相对细些,以减缓摆轮的升降速度。固定摆绳时,应穿过轴的横孔,不宜用缠绕的方法固定,以防打滑。要在摆轮的侧面某处涂上鲜明的颜色标志,便于观察摆轮速度的变化。摆轮应当边缘厚重,以增大转动惯量。关于人造卫星的知识,学生是非常感兴趣的,鉴于学生的知识基础,难以使学生揭开谜底,往往由此而损伤学生的求知欲。本节课如有可能,也可通俗地介绍卫星为什么能绕地球运行。讲法上可用想象推理的方法。参看图1,水平地抛出一个物体,由于地球的吸引,它会落回地面,但是抛出的物体速度越快,它飞行的距离越远。人抛物体,抛出的距离不过几十米,但汽枪子弹能飞行几百米,步枪子弹能飞行
19、几千米,而炮弹能飞行几十公里。我们可以设想,物体的速度足够大时,它就能永远不落回地面,围绕地球旋转。这个速度大约是8公里/秒。如果速度再大些,物体绕地球运行的轨道就由圆形变为椭圆形。人造卫星就是根据这个道理发射的。3水能和风能的利用(一)教学目的知道水能和风能的利用及其对我国社会主义建设的意义。(二)教具水电站剖面挂图。(三)教学过程1复习利用钢球从斜槽上滚下的事例,分析能量的转化。(1)说明钢球从斜槽上滚下的过程中能的转化。(2)钢球从斜槽高处滚下比从斜槽低处滚下时的速度大,试用能量转化的观点说明原因。2引入新课从能量的角度来看,流动的水和空气都能做功,具有机械能。自然界的流水和劲风是具有大
20、量机械能的天然资源,人们很早以前就开始利用这一资源为人类服务。3进行新课(1)水能的利用。人类利用水能的历史很久,我国是世界上利用水能最早的国家之一。早在1900多年前,就制造了木制的水轮,让流水冲击水轮转动,用来汲水、磨粉、碾谷,我国明代的科学家宋应星,在他的著作天工开物中,曾详细地记载了古代人民对水能的利用。(参阅课本图19水磨)到18世纪,社会生产需要越来越强大的动力机,随着科学技术的发展,人们造出了大功率的水轮机,来带动纺织机,冶金鼓风机等。但这些机器都必须安置在河流旁。近代对水能的利用,也越来越广泛。19世纪人类掌握了水力发电技术,利用水力带动水轮发电机发电,再把电送到远处的工厂,扩
21、大了水能的使用范围。近代对水能利用的技术也越来越高。现代的大型水轮机不但功率大,目前单机容量可达50多万千瓦,而且效率高达90%以上。这样的一台水轮发电机能供给一座大城市的全部用电。当然,要推动这样的水轮发电机,需要水流具有很大的能量。通常要在河流上修筑河坝,来提高水位。水位提高,水的机械能增加。海水的潮汐也具有巨大的能量,目前利用潮汐发电的研究已经取得成功,这也是水能利用的一个方面。我国水能利用取得了很大成绩。我国水利资源占世界首位。水能蕴藏大约有6.8亿千瓦,可开发利用的有3.8亿千瓦。可以葛洲坝水电站等大型水电站为例,说明我国水电事业的发展。(2)风能的利用。风能够驱动帆船航行,早在20
22、00多年前,我国就出现了帆船。明代航海家郑和率庞大的船队远航非洲,所用的也是帆船。在陆地上,通常是利用风来推动风车做功,我国在1700年前就发明了风车。现在对风能的利用,主要是风力发电。单个风力发电机的功率都不太大,在风力资源丰富的地区;可安装几十台到几百台的风力发电机组来供电。说明本节教材进一步说明了机械能的转化。拦河坝提高水位,增大水的重力势能的功能和水位越高,水流下时转化成的动能也越大的道理,应重点讲述。第二章分子动理论内能分子动理论(一)教学目的知道分子动理论的初步知识。(二)教具广口瓶,量筒,分子引力演示器,二氧化氮气体,硫酸铜溶液,烧杯,细长玻璃管等。(三)教学过程全章导言自然界存
23、在着各种热现象:物体温度的变化,物质状态的变化,物体热胀冷缩的现象等。这些热现象的解释,都涉及到热现象的本质是什么?这也是人类长期探索的问题,直到17世纪和18世纪期间,人们才开始认识到热现象是由物质内部大量微粒的运动引起的,这种认识逐渐发展成为一种科学理论棗分子动理论。到19世纪建立了能量的概念,人们又逐渐认识到与热现象相联系的能量棗内能。用分子动理论和内能的观点,可以解释很多热现象,这一章我们就学习分子动理论和内能的初步知识。2引入新课我们生活在物质世界中,我们的周围充满着物质:水、空气、石头、金属、动物、植物等都是物质。而对于物质是怎样构成的,这一古老课题,很早就有过种种猜测,有的主张万
24、物之源是“气”,有的主张万物之源是“火”。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。3进行新课(1)分子和分子运动物质是由分子组成的,分子是极小的微粒。如果把分子看做球形,它的直径约10-10米,这是一个极小的长度,不仅肉眼看不到,即使用现代的显微镜也看不清分子。由于分子极小,所以物体含分子数目大得惊人。通常情况下,1厘米3空气里大约有2.7X1019个分子,如果人数数的速度能达到每秒数100亿个,要数完这个数,也得用
25、80多年。构成物质的分子永不停息地运动着。由于分子太小,目前尚无法直接观察分子的行为,但我们可以从宏观的实验现象,来判断分子的行为。演示实验:扩散现象出示事先装有二氧化氮(或溴气)气体的广口瓶。说明瓶内红棕色的气体是二氧化氮。再出示一只空的广口瓶,其实瓶内装满了空气。将装有二氧化氮的瓶子向空瓶倾倒,这时看到红棕色气体流入空瓶,开始先沉到瓶底。此现象说明二氧化氮的密度大于空气的密度。另取一只“空”瓶,按课本图2梍1所示,将其倒扣在装有二氧化氮气体的瓶子上。这时要强调:装有密度较大的二氧化氮气体的瓶子在下,装有空气的瓶子在上,抽掉玻璃隔板,二氧化氮气体不会流进空气瓶内。现在我抽掉隔板,没有出现二氧
26、化氮气体流动的现象,我们停一会儿再来观察瓶内出现的现象。在等候期间,组织学生自己做墨水扩散实验:同学们课桌上的烧杯里盛有清水,大家不要振动桌子,保持清水平静。请大家向清水里慢慢的滴入一滴墨水,观察墨水的变化情况。滴入的墨水将下沉,在清水中留下了清晰的墨迹,过一段时间墨迹的轮廓变模糊,墨迹变淡,周围的水色变墨。组织学生观察前面已做的气体扩散实验。此时空气瓶出现了红棕色,下面红棕色的二氧化氮瓶中颜色变淡。实验现象表明,二氧化氮气体进入了空气,空气进入了二氧化氮气体中。像这样,不同的物体在互相接触时,彼此进入对方的现象,叫做扩散。扩散现象也可以发生在液体之间。请大家再观察一下刚才大家滴入清水的墨水,
27、已经没有明显的墨迹了,整杯水都变黑些了,说明墨水和水也发生了扩散。为了说明液体的扩散现象,我们再来做个实验。(按照课本图2-3液体的扩散实验演示)现在我们看到无色的清水和蓝色的硫酸铜溶液之间有明显的界面,要观察到扩散现象需要较长的时间。为了节省课堂时间,几天前我就做了同样的实验,请大家看几天前的实验。(出示提前二天、四天、六天做的实验样本)这些实验告诉我们,静放的时间越长,界面变得越模糊不清,彼此进入对方越深。固体之间也会发生扩散现象。将铅片和金片紧压在一起,放置5年后再将它们分开,可以看到它们相渗入约1毫米。其实在日常生活中,我们也观察到过固体的扩散。煤矸石有的原来就是石炭岩,由于长期地跟煤
28、挤压在一起,它的内部也变黑了。大量事实说明气体、液体、固体都有扩散现象,即使在日常生活中大家也能找到许多事例。例如,某同学擦点清凉油,周围同学就能闻到清凉油味。扩散现象表明:一切物体的分子都在不停地做无规则的运动。只有分子不停地运动才能相互进入对方。同时也说明分子不是紧密地挤在一起,而是彼此间存有间隙。(2)分子间的作用力固体、液体的分子都在不停地做无规则运动,且分子间又有间隙,为什么分子不会飞散开,反而聚合在一起呢?引导学生猜想,这可能是分子间存在着吸引力,这个猜想是否正确呢?需要我们用实验来证实。演示实验:分子引力实验出示演示分子引力的两个铅圆柱。随意将它们对在一起,这时两铅块并没有表现出
29、吸引力。实验似乎得到分子间没有引力的结果,但是我们不要轻易地放弃我们的猜想,应再进一步分析原因。大家都知道磁铁能够吸引铁钉,(边讲边演示)但把铁钉远离磁铁,这时磁铁不能吸起铁钉(演示),这是为什么?(距离太远)。刚才两铅块没有表现出吸引力,是不是也是因为分子间的距离不够近呢?那么我们想法让两铅块靠的更近些。(再做实验时,用小刀将两铅块表面刮光亮,然后用力将两铅块挤压在一起)实验结果两铅块能吸引在一起,并能负重达500克以上。这表明分子之间的吸引力,这种吸引力只有在分子靠得很近时,才能表现出来。一般分子距离要小于10-9米时才能表现出引力。在实际生产中,人们早就利用分子间有吸引力,来进行金属焊接
30、了。一般焊接是靠溶化金属,从而使分子间的距离足够近,金属冷却后就焊接到一起。近代还有爆破焊接技术,它是将金属表面清洁后靠在一起,然后靠爆炸产生的巨大压力,将两金属压接在一起。液体分子之间也存在吸引力。课本图2梍18的小实验就说明液体分子间的吸引力。实验证实了我们关于分子引力的猜想。我们再进一步思考,又会发现新的矛盾:分子之间有间隙,分子之间又有引力,这两者是矛盾的,分子想互吸引最终应该相互靠紧,而不应该有间隙。既然分子间有间隙,物体应该很容易压缩,但事实却是固体、液体极难压缩。我们只有根据事实,深化我们的认识,事实表明我们对分子的认识还不够全面,还有没认识到的方面。原来分子之间还存在斥力。分子
31、之间既有引力,又有斥力,会不会两种力总是相互抵消呢?当然不会,只有在特定的距离r时,分子间的引力不等于斥力,这个距离r就是通常的分子间隙的距离,大约是10-10米。当分子距离小于r时,斥力和引力都增大,但斥力增大得快,分子间表现为斥力。当分子间距离增大时,斥力和引力都减小,但斥力减小得更快、分子间表现为引力。当分子距离再增大,分子引力继续减小,当分子距离大于10r时,分子间的作用力将变得十分微弱,可以忽略了。有了对分子间存在斥力的认识,前面所说的矛盾也就迎刃而解了。3小结通过实验和思考,我们已经对分子和分子的运动有了初步认识,现在我们共同回顾一下,看看我们已经有了哪些认识。物质是由分子组成的,
32、分子是构成物质的微粒,直径大约是10-10米。分子永不停息地无规则运动着。分子之间有间隙。分子之间存在作用力,相互作用力有两种,即引力和斥力。以上几点,就是分子动理论的基本要点,利用这些要点,能够解释很多热现象。(四)说明对学生进行辩证唯物主义教育,应渗透到课堂教学中,教师讲课的思维方法本身,就是很好的示范。本节课,从宏观现象推论分子的特征,应坚持实践棗认识棗实践的认识论,并在教学中体现出来。液体的扩散比较缓慢,应提前几天做出实验的样本,并标明实验样本的时间。样本应静放在实验室里,不应搬动。授课时,让学生通过几个样本的观察,了解液体扩散的过程。分子之间有间隙,除用扩散现象说明外,也可用实验证实
33、。取一端封闭的细长玻璃管,(可用做托里拆利实验的玻璃管)先向管内注入约半管染红的水,然后再注满无水乙醇。用手指堵住开口端,反复翻转玻璃管,使酒精和水充分混合。最后将玻璃管直立,能明显地看到液体混合后,液面下降,说明液体分子之间有间隙。这可用向一满碗米饭中,倒入半碗水也不至于溢出,是由于米饭中的米粒之间有空隙作类比。2内能(一)教学目的知道分子无规运动的快慢与温度有关。知道什么是内能,物体的内能是不同于机械能的另一种形式的能。知道物体温度改变时,内能随之改变。(二)教具烧杯,墨汁等。(三)教学过程1.复习复习机械能的知识。通过事例说明物体怎样才能具有动能、重力势能、弹性势能。要特别强调由于地球和
34、地面上的物体相互吸引,才使地面上的物体具有重力势能。2引入新课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。3进行新课物体的内能: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
35、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?(2)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
36、,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。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。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
37、。4小结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。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。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。说明物体的内能较之物体的机械能更为抽象,不能用“物体能够做功,我们就说它具有能量”的内能,比较容易为学生接受,但也容易造成与机械能的混淆,讲课中要强调内能是“所有分子动能
38、和势能的总和”“大量分子无规则运动的动能”“分子间的势能”,突出内能是跟热运动有关的能量。做功和内能的改变(一)教学目的使学生知道做功可以改变物体内能的一些事例;知道可以用功来量度内能的改变,能用做功和内能改变的关系来解释摩擦生热等常见的物理现象。(二)教具压缩空气引火器,机械能转化热能演示器,无色玻璃瓶,橡胶瓶塞,打气筒等。(三)教学过程复习提问(1)什么叫做物体的内能?(2)物体的内能跟什么有关?2引入新课物体的内能跟物体的温度有关,温度越高,物体的内能越大。也就是说当物体的温度发生了变化时,它的内能就发生了变化。如何改变物体的温度,同学们能够从生活实际中举出许多的事例。今天我们选研究一种
39、改变内能的方法棗做功。3进行新课对物体做功,物体的内能会增大。演示实验:压缩空气引火实验。出示压缩空气引火器,简单介绍它的构造。取绿豆粒大小的一块干燥硝化棉,用镊子把棉花拉得疏松一些,放入玻璃筒底。将活塞涂上少许蓖麻油(起润滑和密封作用),放入玻璃筒的上口。此时要提醒学生注意观察筒内的棉花。迅速地压下活塞,可看到硝化棉燃烧发出的火光。实验后,组织学生议论“实验现象说明了什么”,从而得出压缩空气做功,使空气内能增大,温度升高引起棉花燃烧。实际这种现象在日常生活中,同学们也遇到过。例如,在给自行车轮胎打气时,打气筒也会变热,这也是由于压缩空气的缘故。用其他的方法对物体做功,也能使物体内能增加,摩擦
40、生热就是一个例子。让学生解释课本图2-9,图2-11的事例,并列举其他事例。归纳学生所举事例,得出对物体做功,物体的内能就会增大。同学们所举的事例都是做功使物体的内能增加,做功能不能使物体的内能减小呢?(2)物体对外做功时,本身的内能会减小。演示实验:气体膨胀温度降低的实验。按照课本图2-12所示,事前组装好仪器。课前在瓶内装入少量的水。实验时告诉学生,由于水的蒸发,瓶内存在水蒸气。由于水蒸气是无色透明的,所以水蒸气是看不到的。提醒学生注意观察瓶塞跳起时容器中有什么现象。实验结果,当塞子跳起时,瓶内出现了雾。引导学生分析实验现象。进而得出物体对外做功时,本身的内能会减小。(3)用功来量度内能的
41、改变。做功可以改变物体的内能,对物体做的功越多,物体的内能增加得越多,物体对外做的功越多,物体的内能减小得也越多,所以,我们可以用功来量度内能的变化。这样内能的单位跟功相同,也是焦耳。如果对物体做了2焦的功,物体的内能会增加2焦。其实各种形式的能,都可以用功来量度,因此国际单位制规定:各种形式的能的单位都是焦耳。小结通过课本本章刊头画的实验演示和本节的“想想议议”,小结本节的内容。该实验是机械能和内能相互转化的演示实验。把薄壁金属筒固定在桌子圧辰沙堀勰的细立猶空子辭宽-点的林在錄简下端绕二圈,然后迅速地来回拉布带,一会儿塞子就被冲起。引导学生解释所看到的现象。外力克服摩擦力做功,使金属筒温度升
42、高、内能增加,并引起筒内乙醚的蒸发。最后由于乙醚蒸汽压强不断增大,而将塞子冲起。告诉学生,在此过程中,克服摩擦做功,转化为内能。此实验中的另一个现象,往往被学生忽视。即当塞子被冲起时,在管口附近也有淡淡的雾出现。应引导学生注意这一现象,并加以解释。这是由于气体膨胀对外做功时内能减少、温度降低,从而使筒口周围的水蒸气凝成水珠。此现象恰好说明了:物体对外做功时,本身内能会减小。此过程中气体的内能转化为机械能。通过实验和议论,使学生进一步明确,做功能改变物体的内能。并且对物体做功时,有机械能转化为内能,物体内能增加。物体对外做功时,有内能转化为机械能,物体内能减少。(四)说明压缩空气引火实验难度较高
43、,有几个关键要注意:(1)密封性要好,主要是活塞与管壁的密封。当把活塞从管内拉出时,感到阻力比较大,且当活塞离开管口的瞬间能听到“嘭”的响声。这种情况可认为密封较好。实验时应在活塞上涂少许蓖麻油,起密封和润滑作用。(2)管内保持足够的氧气。实验时可用尖嘴吹风球,向管内注入新鲜空气。(3)所用燃料燃点要低,普通棉花难于压燃。实验中要用硝化棉。硝化棉可以自制。取浓硝酸和浓硫酸,约15分钟左右,取出棉花用清水反复冲洗,直至没有酸性。挤干后放在阴暗处晾干,保存时应放在密封瓶内,保持干燥。气体膨胀做功的实验,打气时速度不宜太快。通常打气筒的止回阀不太灵活,打气速度就不能慢,建议在瓶塞上装一个自行车轮胎上
44、的气门嘴。打气时气门嘴的乳胶管膨胀,能使学生观察到进气的现象。3做功改变物体内能的过程,也都有能量的转化。课本只在“想想议议”的问题中提出能量的转化。能从能量转化的角度认识内能的改变,虽非本节课的重点,但能使学生有个初步的认识,有利于后面学习能量守恒定律。所以在“想想议议”的讨论中,增加了能量转化的内容。热传递和内能的改变热量(一)教学目的知道热传递是改变物体内能的方法,它跟做功的方法是等效的。知道热量的初步概念及热量的单位棗焦耳。明确热传递时,内能由高温物体传向低温物体。(二)教学过程1复习复习内能的概念,复习中强调物体的内能是能够改变的。通常物体温度的升降,反映了内能的改变。上节课我们知道
45、了通过做功能改变物体的内能,请同学列举事例,说明做功改变了物体的内能。2引入新课利用学生所举的事实(如摩擦铁钉等)继续让学生回答:使铁钉升高温度(增加内能)还有什么方法?由此导入新课。3进行新课(1)热传递:列举事例说明热传递的现象。并引导学生概括这些热传递现象的共性。热传递过程中存在着高温物体和低温物体(或同一物体存在着高温部分和低温部分);由于热传递,高温物体温度降低,低温物体温度升高。温度的变化反映了物体内能的改变,所以上述热传递现象的实质是:内能从高温的物体传到了低温的物体。(2)热量:热传递过程中,传递内能的多少叫做热量。由于热传递过程中,内能总是从高温物体传向低温物体,所以高温物体
46、的内能减少,叫做放出了热量;低温物体的内能增加,叫做吸收了热量。在热传递过程中,总是存在着放热物体和吸热物体,物体放出或吸收的热量越多,它的内能的改变越大。(3)热量的单位:首先讲述做功和热传递在改变物体内能上是等效的。我们知道两种改变物体内能的方法:做功和热传递。而且改变内能的方法也只有这两种,这两种方法又是等效的。当物体内能改变时,如果我们没看见内能改变的过程,我们是无法根据结果来判断内能改变的原因的。(利用引入新课时,学生所举事例具体加以说明)通过做功改变物体内能时,可以用功来量度内能的改变;用热传递改变物体内能时,可用物体放出热量和吸收热量的多少来量度。热量和功都可以用来量度物体内能的
47、改变,所用的单位也应该相同,都是焦耳。(4)简介热量单位卡:说明过去曾用卡作热量单位,1卡等于1克水温度升高1C时吸收的热量。它跟焦耳的关系是:1卡=4.2焦耳。“卡”已被国际单位制所废除,但目前某些方面还在沿用着。4小结通过师生共同议论,总结热传递现象。热传递现象:热传递过程中,高温物体温度降低,低温物体温度升高,直到温度相同时,热传递停止。热传递的条件:物体间存在温度差异,或物体不同部分间存在温度差。热传递的实质:内能从高温物体传到低温物体。是改变物体内能的方法之一。热传递的方向:内能总是从高温物体传向低温物体。不存在内能由低温物体传向高温物体的现象。热量通过纠正关于热量的错误说明,帮助学
48、生进一步理解热量的概念。问题:当物体的温度升高时:A.物体具有热量增加。B.物体的内能增加。C.物体具有的功多。D.物体必定是吸收了热量。其中正确的只有B。热量和功,都是在物体内能改变的过程中,来量度物体内能的改变。所以“物体具有热量(或功)”的说法是错误的。D也是错误的,因为使物体温度升高还有对物体做功的方法。说明关于热传递,学生在小学自然课中已有初步了解,所以本节课没有涉及热热传递的方式棗对流、传导、辐射。授课中视学生的实际情况,也可做简要复习和介绍。关于热平衡教材中没有明确提出,教学中也可不涉及。但应给学生强调热传递的条件及内能传递的方向,为学生逐步建立热平衡的概念和学习热量的计算奠定基
49、础。3教材从量度内能的改变来引入热量的概念,比较科学、严谨,体现了热量与过程有关,而并非状态量,但由于日常生活中,“热”的含义广泛,有时应用不够准确,仍然会使学生对热量有一些模糊认识,所以教学中仍要注意纠正。比热容(一)教学目标(含知识传授、能力培养、思想教育目标)知道什么是物质的比热容,知道比热的单位及其读法。知道比热是物质的特性之一,会查物质的比热表。会根据水的比热较大这一特性来解释一些有关的简单现象。培养学生严谨的科学态度。(二)教材分析(含重点、难点、关键点)重点:比热容的概念.难点:比热容的概念.(三)教法提示:讲授,引导(四)教具烧杯2个(500ml),电加热器2个,温度计,水,煤
50、油。(五)教学过程设计(含作业安排)1.复习提问:热传递的实质是什么?什么叫做热量?为什么热量的单位跟功的单位相同?2引入新课学生阅读教材前面的“?”,在学生理解“水温度升高时吸收的热量和水的质量、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”的基础上,让学生讨论所有的物质,在质量相等、温度升高的度数也相等时,吸收的热量之间的关系。3进行新课(1)演示实验:出示盛有等质量的水和煤油的两只烧杯,但我们明显地看出两者的体积不相同,这是为什么?(请学生回答)不同的物质其密度不同,密度是物质的属性。介绍电加热器(俗称:“热得快”),强调电加热器每一秒钟放出的热量是一定的,两个电
51、加热器是相同的,在相同的时间里它们放出的热量也是相等的。请两名同学帮助观察温度计,并随时报告温度。实验结果:煤油温度升得快。这表明质量相等的水和煤油在温度升高的度数相同时,水吸的热量比煤油多。(2)比热容:换用其他物质,重复上述实验,得到的结果是类似的。就是说,质量相等的不同物质,在温度升高的度数相同时,吸收的热量是不同的。这跟我们在测量物体质量时,遇到的情况相似;相同体积的不同物质,质量一般不相同。当时为表示物质的这一特性,引入了密度的概念棗某种物质单位体积的质量。那么,现在我们应该怎样表示上述实验所反映的物质特性呢?(启发学生讨论,在此基础上归纳出比热容的概念)单位质量的某种物质温度升高l
52、c吸收的热量叫做这种物质的比热容,简称比热。比热是通过比较单位质量的某种物质温升1C时吸收的热量,来表示各种物质的不同性质。(3)比热的单位:在国际单位制中,比热的单位是焦/(千克C),读作焦每千克摄氏度。如果某物质的比热是a焦/(千克C),它是说单位质量为一千克的该种物质,每升高1C时(或降低1C时),吸收(或放出)的热量是a焦。(4)比热表比热是物质的一种特性,各种物质都有自己的比热。物理学中,常把由实验测定的物质的比热,列成表格,便于查找。课本中列出了几种物质的比热,请同学们查出铝的比热及它的单位。你能具体地说明铝的比热的物理意义吗?(提问)从表中还可以看出,各物质中,水的比热最大。这就
53、意味着,在同样受热或冷却的情况下,水的温度变化要小些。水的这个特征对气候的影响很大。在受太阳照射条件相同时,白天沿海地区比内陆地区温升慢,夜晚沿海地区温度降低也少。所以一天之中,沿海地区温度变化小,内陆地区温度变化大。在一年之中,夏季内陆比沿海炎热,冬季内陆比沿海寒冷。水比热大的特点,在生产、生活中也经常利用。如汽车发动机、发电机等机器,在工作时要发热,通常要用循环流动的水来冷却。冬季也常用热水取暖。(分析课本图2-15,2-16,说明利用水取暖和汽车发动机散热器的原理)4小结通过一些具体问题的讨论,使学生进一步理解比热的概念。(1)在做课本图2-14的实验时,把水改换成蓖麻油,那么煤油和蓖麻
54、油哪一个升温快?为什么?(2)把质量相同的铝块、铜块、铅块放到沸水中加热,当沸水再次沸腾后,取出金属块,并把它们放到石蜡块上。它们都能使石蜡熔化,那么哪个金属块熔化的石蜡多呢?5、作业布置:复习本节内容,预习第六节(四)教学后记比热容是重要的物理概念,但比较抽象。教学中应本着“以旧引新”的原则,运用学生已有的知识(如卡的规定、物质的密度等),层次说明地引入比热的概念。重要的是让学生认识到,质量相同的不同物质,温度升高1c所需要吸收的热量不同。课本图2-14的实验是学生形成这一认识的基础。为提高演示效果,实验中用的温度计,最好选用气体温度计。虽然气体温度计不够准确,但从反映升温快慢来看,气体温度
55、计的效果是很明显的。气体温度计可借用压强计改造(见第一册图10-11所示的压强计)只需将金属盒改为封闭的试管。使用时将试管浸入被测温的液体。压强计U型管两边的液面高度差,可以反映温度的变化。比热是热量计算的基础,重要的是让学生理解比热的物理意义。比热是物质的特性之一。不同的物质,具有不同的比热。比热反映了使单位质量的某种物质,升高1C所吸收的热量不同。教学中应通过师生共同议论,帮助学生理解比热的意义。热量的计算(一)教学目标(含知识传授、能力培养、思想教育目标)加深比热容概念的理解;学会根据比热容进行热量计算。理解热量的计算公式。(二)教材分析(含重点、难点、关键点)重点:热量的计算。难点:热
56、量公式的推导。.(三)教法提示:探究学习法(四)教具小黑板(五)教学过程设计(含作业安排)1复习提问:什么是比热容?它的单位是什么?通过总结学生的回答,进一步阐述比热的物理意义,继而让学生查出水、铝、铁的比热,连同单位板书于黑板上。2引入新课以铝的比热入手,说明它的物量意义:使1千克的铝,升高1C,需要吸收0.88X103焦的热量。3进行新课(1)从铝的比热入手,将课本的例题分解成几步,逐步深入地引导学生归纳热量的计算公式。1千克铝温度升高1C,需要吸收多少热?(依据铝的比热)1千克铝温度升高2C,需要吸收多少热量?(0.88X103焦X2=1.76X103焦)1千克铝温度升高100C-30C
57、=70C时,需要吸收多少热量?(0.88X103焦XC100-30)=6.16X104焦)2千克铝温度升高2C,需要吸收多少热量?(0.88X103焦X2X2=3.52X103焦)2千克铝温度升高100C-30C=70C时,需要吸收多少热量?(0.88X103焦X2XC100-30)=1.23X105焦)至此,在完成课本例题的情况下,再由特殊到一般,推导热量的计算公式。继续利用上例,在问题之后再提出:1千克铝温度升高(t-t0)C时,需要吸收多少热量?在问题之后提出:m千克铝温度升高(t-t0)C时,需要吸收多少热量?最后提出如果升温的不是铝,而是比热为c的另外的物质,如何计算吸收的热量。从而
58、归纳出公式:Q吸二cm(t-t)我们已经总结出了物体吸收热量的计算公式。如果物体温度降低,像刚才的例题中如果铝块从100C降到30C,那末它要放出热量,放出的热量应当怎样计算呢?同学们可仿照物体吸热公式导出放热公式。只需要把(t-t0)改为(t0-1),即:Q吸二cm(t0-t)利用公式,讲解课本例题2。讲解过程中讲清单位的演算。例题3保温瓶中原有60C的水500克,现又倒入1.5千克沸水,混合后温度变成90C。在此过程中温水和沸水分别吸收或放出多少热量?(计算过程略,均为6.3X104焦)计算结果表明,温水跟沸水混合时,温水吸收的热量恰好等于沸水所放出的热量。这仅仅是巧合吗?不是,这是必然的
59、。在热传递的过程中,内能从高温物体传到低温物体,直到两物体温度相等时为止。在此过程中,如果没有内能传到其他的物体,那么高温物体放出的热量必定等于低温物体吸收的热量。4、作业布置:教学后记:课本在导出热量计算公式时,从比热的概念入手,从具体事例分步讨论,由特殊到一般地导出热量计算公式。推导过程加深了学生对比热、温度、热量的理解,讲课中要充分发扬这一优点,克服学生在热量计算中死代公式的做法。在教法上宜从比热概念的理解入手,循序渐进,启发思维,引导学生从特殊到一般地去发现客观规律。教材中没有涉及热平衡问题,补充的例题3,使学生对热平衡有个初步的印象,有利于对热量计算能力的提高,也有助于对热传递和能量
60、守恒定律的理解。能量守恒定律(一)教学目的知道各种形式的能是可以相互转化的。知道能量在转化和转移的过程中,能量的总量保持不变。(二)教材分析:重点:能量守恒定律难点:用能量守恒定律解释有关现象(三)教法提示:(四)教学过程:复习通过这两章的学习,我们初步认识了能量的概念,知道了机械能和内能这两种形式的能量。(通过提问复习能量、机械能和内能的概念)2引入新课我们知道物体的动能和热能,是由物体的机械能运动情况决定的能量,内能跟物体内部分子的热运动和分子间的相互作用情况有关。物体内部分子的热运动,物体的机械运动都是物质运动的形式,由于运动形式不同,与之相联系的能量也不相同。3进行新课(1)自然界存在
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