第十五章热能分析与教学建议

33卷第62004年6走进新课标

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32第十五章“热和能”汤华江西省萍乡市第四中学337055萍乡市教研室一、《课程标准》通过观察和实验初步了解分子动理论的基本观点并能用其解释某些热现象.了解内能的概念能简单描述温度和内能的关系.了解内能的利用在人类社会发展史上的重要意义.了解热量的概念通过实验了解比热容的概念,尝试用比热容解释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做功的过程就是能量转移的过程.知道能量守恒定律能举出日常生活中能量守恒的实例有用能量转化与守恒的观点分析物理现象的意识.二、本章在学习第十四章“机械能”的基础上,把对能量的研究拓展到内能首先引导学生学习分子动理论,现象,为从分子结构观点理解物体内能的本质打下基引导学生得出内能的概念并进一步探究内能的改变从内能的改变引入热量的概念,通过探究来比较不同物质的吸热能力,进一步引出比热容这个物理量在此基础上,理论联系实际,讲述内能的利用,介绍内燃机的基本工作原理,.

.分子动理论:物质是由分子组成的一切物质的分子都在做不停的无规则运动,分子之间存在着相互作用.内能:内能的概念通过探究活动及演示实验归纳出改变物体内能的方法,热量的概念等..比热容:探究比较不同物质的吸热能力比热容及其单位,各种物质的比热容,理解水的比热容大这种特性的应用,热量的计算等..热机:内能的利用热机中能量转化的基本过程,四冲程汽油机的基本工作过程,热值的概念,热机的发展等.三、一新教材强调“以人为本”,要求课程要面向学生,面向生活,面向社会,提出初中物理尤其要学习反映现实生活的内容因此本章增加了与日常生活和社会实践紧密联系的内容,密切了知识与社会生活的联系教材从学生的生活实际出发,以生活中最常见、最普通的物理现象作为讨论问题的切入点,激发学生学习的兴趣和进一步学习的欲望,使学生爱学、乐学如本章设置的“导言”,以优美的语言生动地描述了“神奇的火”给人类文明带来的巨大的物质文明和精神文明,并联系生活实际,从能量的角度设计问题,引导和激发学生思又如第一节分子热运动中用一幅图展现生活中的实际问题打开香皂,很快就会闻到香味,引出对扩散现象的思考,进一步得出分子在不停地做无规则的运温度差.因此,选择不同的容器A,温度差值会有所不同.但是可以肯定的是,A中水的温度总是低于容器B中水的温度.根据上述实验和分析对这道物理题的解释是用酒精灯对容器B加热当容器B中的水沸腾时,容器

A100℃,B的水吸热因为容器A中的水的温度达不到水的沸点,所以容器A中的水不能沸腾.张洪奎一个出人意料的实验结论.物理通报,200.再如第二节通过装着开水的暖瓶有时会把瓶盖弹起来这一生活中的现象,引导学生思考推动瓶盖的能量从哪里来的,这样学生就很容易接受内能的概念第三节首先让学生根据生活中烧水的经验,来讨论水吸收的热量与水的质量、水温升高的多少的关系,这样学生比较容易得出定性的结论还有根据学生的经验,比较相同质量的不同燃料燃烧时放出的热量,进而引出燃料的热值通过分析摆动的秋千、掉在地上的弹性小球的能量转化的现象,去思考能量是否守恒等.本章教材多处采用贴近学生的生活实际,符合学生年龄特点,通过调动学生丰富的想象,使教学内容更容易为学生理解和接受这样的教材还可以让学生体会到物理在生产生活中的实际应用,不仅可以增加学生学习物理的乐趣,而且还将培养学生良好的思维习惯和科学探究的能力.本章教材不仅关注学生的现实生活而且还特别注重物理知识的迁移和运用比如,在动手动脑中分别设计了对各种运输工具的经济性做出评估和对人体摄入能量的科学性的调查等内容,体现了教材特别注意利用学生已有的知识与经验,让学生在比较中提出问题和解决问题完成知识的自我构建过程.总之,这样设置教学内容,不仅密切了物理与学生现实生活的联系,调动了学生原有的生活经验,使学生觉得物理就在自己的身边,激发了学生探究新知识的强烈欲望,激活了学生的思维,使学生不再停滞不前,而是慢慢深入,由表及里,挖掘其蕴含的丰富的人文内涵学生在亲身“经历”的过程中,实现了知识与能力乃至生命的同步发展,从中受到熏陶、感染,升华了自己的生命.二)重视科学探究,科学探究是学生参与式的学习活动要鼓励学生积极动手、动脑,通过自主的探究活动,学习物理概念和规律,体验到学科学的乐趣,了解科学方法,获取科学知识,逐步树立科学创新精神本章的内容的选择和编写充分体现了这一精神为了让学生能更好地体验和描述物体的内能与温度的关系,新教材专门安排了“探究怎样改变物体的内能”,使学生通过探究弄清改变物体内能可以有多种方式以往教材对比热容的概念和计算热量的公式要求较高,都达到了“理解”水平层次,而对学生的体验性目标要求较低,只要求进行演示实验“不同物质的比热容不同”,而比热容的概念比较抽象,大多数学生感到难以理解所以课程标准将这部分内容的要求变为“通过实验了解比热容的概念尝”,

面的变化第一,从知识的角度来看,标准降低了要求,只要求“”比热容的概念,但增加了体验性目标,即必须让学生通过实验,在观察物理现象的过程中发现并了解比热容这一物质的热学属性,学会从实验中归纳科学规律第二,降低了单纯应用热量公式进行计算的要求,避免了学生死记硬背公式和乱套公式的现象,而强调了物理知识的应用及其与生活和社会的联系,要求尝试用比热容解释简单的自然现象新教材在处理这部分内容时,特别强调了学生的生活体验和实验探究首先让学生根据生活中烧水的经验,来讨论水吸收的热量与水的质量、水温升高的多少的关系,学生比较容易得出定性的结论然后安排学生自己探究“比较不同物质的吸热能力”来得出比热容的概念分子动理论属于微观领域,由于初中学生的认知水平有限,学生对于分子动理论的初步知识的理解有一定的困难所以课程标准将这部分内容的要求在过程与方法、知识的实际应用方面提高了要求,一是增加了体验性目标水平层次,“通过观察和实验”,让学生自己通过从宏观现象的观察、实验,经过分析、推理,获得微观的结论,从而初步了解分子动理论的基本观点二是增加了知识的实际应用方面的目标,强调“能用其解释某些热现”,针对这部分内容要求的变化,新教材也增加了相应的练习和习题如分别在冷水和热水杯中放入糖块,经过相同的时间后,品尝杯中的水,哪一个更甜?为什么?用细线把干净的玻璃板吊在弹簧测力计的下面,记住测力计的读数使玻璃板水平接触水面,然后稍稍用力向上拉玻璃板,弹簧测力计的读数有什么变化?解释产生这个现象的原因?这一变化充分反映了课程标准重视知识的实际应用和重视过程与方法的新理念,有利于更好地全面实现课程目标.(三)注重学科渗透,加强科学·技术·社会(S·T·S)教育,本章依据课程《标准》,注意借鉴国际科学教育的理论和实践,注意将科学技术的新成就引入物理课程,注重学科之间的渗透、人文精神与自然科学的交融,以使学生获得对自然界更加本质的认识,逐步树立科学的世界观因此,教材不再是就科学论科学,而是加强了科学·技术·社会S·T·教育,专门安排了多个· TS栏目,注重科学技术与社会的关系例如地球的温室效应鼓励学生自己查找这方面的资料,扩大了学生的知识面,同时也加强了学生的环保意识充分体现了对学生情感态度与价值观的重视和培养再如气候与热污染让学生结合实际讨论怎样减少热污染.充分体现了“从生活走向物理,从物理走向社会”的课程理念在“热机”一节中课程标准没有对这些具体的知识点做出具体的要求,而是让学生从整体上“了解内能的利用在人类社会发展史上的重要意义”,要求通过热机的发展推动工业革命的典型事例,以及介绍热机研究的新进展与未来社会发展的关系,让学生了解内能的利用在人类社会发展史上的重要意义,激励学生将科学服务于人类的责任感在编写这部分内容时,专门安排了科学世界“现代汽车”STS栏目“从火车到火箭”,进一步激发学生学科学的兴趣,扩展学生的知识面,充分体现了关心科技发展的课程理念,并增加了相应的练习和习题如查阅汽车、拖拉机的技术手册,或向司机、维修人员询问,了解各种汽车、拖拉机的耗油量、最大功率,结合当地汽油、柴油的价格及其他因素,对各种运输工具的经济性做出评估本章的科学·技术·社会S·TS教育的着眼点不在于学生能够提出多少有实际价值的建议,而在于通过这些内容的学习和活动的参与,逐步树立从社会角度考虑科学技术问题的意识,以这种方式把人文精神渗透到科学课程中.问题是放飞思维与想象的钥匙,问题的出现使学生产生一种需要,产生一种解决问题的渴求,这种渴求就是学习的动力,一种创新的因素教材精心设计了许多开放性的问题如在探究改变物体内能的方法的过程中,设计了“你能用哪些办法使一根粗铁丝的温度升高,内能增大”,留给了学生很大的空间,具有很强的实践性和开放性在利用水的比热大这一特性解释自然现象时提出了“用水做运输能量的介质有什么好处“生活各产业中,有没有用水来加热和散热的情况?”等这些开放性的问题,有利于培养学生思维的灵活性在教材后的“动手动脑学物理”中设置了很多实践性的课题,要求学生自己寻找所需的资料、数据,经过思考分析,从而得出正确的结论或提出合理化建议.如通过查阅和实际调查,对各种运输工具的经济性做出评估对初中学生的摄入能量的调查以及通过调查提出如何调整饮食的合理化建议还有自己动手制作小小的蒸汽轮机等学生通过参与这些实践活动,多角度去观察、思考分析,从而使自己各方面的能力得到提高在本章最后设置的“我还想知道”栏目中的“为什么有些人总想制造永动机”的问题,结合习题中的能不够实现“永动机”,把本章所学的知识、能力、创新交织起来,体现了新课程理念 不仅要关注结果,更要关注知识产生和发展的过程,在关注知识发展过程中,就是要把能力和创新凸显出来.四、

一在教学中要注意联系学生的已有经验和社会生活实际,充分利用本地本校本班资源,开展有效教学本章内容特别强调联系学生日常生活,联系社会实际和科技新进展,对当前学生生活、当今社会生活的实际,以及实现现代化过程中出现的新问题、新情况、新课题,教材注意将这些紧密联系实际的知识融入到教学中教学时应充分利用和挖掘现有的课程资源,了解自己的学生和已有经验和社会生活实际,尽可能地有针对性地选取生活和社会素材,培养学生把社会实际情境中的具体问题抽象成理论问题的能力和应用所学的知识解决实际问题的能力,并要在宏观上进一步扩大知识面,拓展学习的广度如在学习“分子热运动”时,先通过生活中的扩散现象,使学生从宏观角度出发,通过推理来感知一切物质的分子都在不停地做无规则运动,并通过演示实验和类比的方法,让学生从身边的自然现象了解分子之间存在着相互作用力在此基础上分析、归纳出内能的概念,再通过探究生活中改变内能的方法对分子热运动得出感性和理性理解进一步从日常生活常识出发,讨论、探究比热容并用比热容去解释生活中的一些热现象这样很轻松有效地将本章的难点解决像热机、能量守恒定律等内容的教学,也可以从学生熟悉的、感兴趣的、现实的题材引出物理问题,激发学生的学习兴趣,让学生在接近实际情境的实践活动中去解决物理问题,体会物理与社会生活的关系,懂得物理的真正价值,提高他们真正参与社会生活的能力,达到“从生活走向物理,从物理走向社会”的教学目标.(二积极引导学生进行自主、、探究的学习,体验知识产生、形成、创新和发展的过程促进学生的本章教材设计了许多学生活动,有的提供了供学生分析和思考的范例或素材而不是把分析思考后得出的结论直接呈现在教材中意在促进学生的主动学习和探索.探究学习强调学生的自主性,但并不能忽视教师的引导教师要有“问题”意识,以问题为核心,适时地、必要地、谨慎地、有效地引导学生亲历探究过程,鼓励学生“奇思妙想”“提出问题”,并尽最大可能地让学生多做实验,使学生在探究过程中不断地发现问题,提出问题,给学生自主活动提供机会和空间比如在探究物质的吸热能力过程中,首先鼓励学生根据自己的实际将问题细化,补充自己的问题,如先要使什么量不变,什么量改变,怎样才能使它们不变或发生改变然后在实际操作中教给学生在面对问题时,能自我选择和运用学习策略,如怎样得到……怎样确定……并规范合作学习的操作,不断创设民主、和谐、自由、安全的教学氛围,循循善诱,联系学生生活实际,激发学生学习兴趣,及时地提供富有挑战性的任务,多为学生提供思维的材料,结合学生从多种渠道获取的信息,使学生思维不断与现实生活情境相碰撞,从而使学生不断进行独立思考和自主探究在“动手动脑学物理”中的两个实践活动中,可以先给学生一段时间让他们自主地开展非指导性的探究,探究的进度由教师预先确定或设计,探究过程中学生自主活动的重点是什么,应重点指导探究的哪些方面,提供必要的背景资料或有关信息,使得从探究中真正有所收获使学生真正体验到知识产生和发展的过程,使学生感受到知识不断被质疑、证伪、修改、否定、拓展或超越的发展过程.(三)加强与日常生活、科学技术和社会的联系,本章所设计的“·T”“科学世界”内容,具有多样性开放性、综合性参与性等特点,有利于学生进行科学探究,有利于学生学习运用多学科的知识综合分析和解决问题,有利于培养学生热爱科学关心社会的意识和用正确的价值观处理社会问题的能力,有利于学生的个性和特长的发展,因此必须加强此方面的学习提倡课堂教学、活动和社会实践相结合,形成学生自主参与开放、灵活的教学方式如在学习热机和燃料的热值时,让学生广泛接触生活和社会,可以带学生到一些工厂去实地参观,或通过开展内容丰富、形式多样的科技活动,通过多种形式与课内外、校内外的活动紧密结合让学生自己充分利用身边的各种资源去收集信息,处理信息,进行课题研究和社会调查,如组织学生对各种运输工具进行能耗调查,收集有关与日常生活、技术科学和社会紧密联系的资料和信息认识科学技术和社会的交互影响,理解科学技术发展的整体化结合化特征,树立正确的科学观,有振兴中华和将科学服务于人类的使命感和责任感.(四)在教学过程中要创造性地运用教材,真正落本章内容涉及面广,综合性强,教材提供了大量学,大多短小精悍,生动浅显,但有些素材并非都是学生都能够完全理解的,因此对学生的自学能力提出了要求如地球的温室效应、热岛效应等,这些材料综合性都比较强,在教学中主要让学生自学,少数内容也可以根据需要在课堂上有选择地涉及,不必每处必讲其目的一是引导学生接受这样的现实,在现实生活中,不知道的、甚至永远不可能弄懂的

东西太多了二是引导学生学会从许多不懂的材料中找到能够理解的那部分并加以利用三是引导学生对部分自己不懂并又很感兴趣的内容自己想办法去弄懂它四是在教学过程中可以根据本校本班学生情况,在课程标准的基础上,进一步拓展某些学习的内容的广度和深度.实际上,本章内容是在根据课程标准这一最低要求编制的,可以根据实际情况适当补充一些内容.“能量守恒定律“热机的效率”这些内容给学生留有很大的发挥空间,选择某些内容作为深入透彻学习或研究的主题,带领全班学生开展专题研究或小课题研究等探究活动如讨论和