物理九年级全册内能教案设计

这是一份物理九年级全册内能教案设计，共12页。教案主要包含了知识与技能，过程与方法，情感、态度与价值观，教学重点，教学难点，提出问题，自主探究，知识总结等内容，欢迎下载使用。
第1课时 初探比热容
【知识与技能】
1．了解热量的概念，知道同种物质吸收热量的情况和它的质量及升高的温度均有关。
2．了解比热容的概念，知道比热容是物质的一种属性。
3．尝试用比热容解释简单的热现象。
【过程与方法】
1．比较烧水情景，知道物质的吸热情况与质量和变化的温度均有关。
2．通过实验探究，比较不同物质的吸热能力的不同。
【情感、态度与价值观】
利用探究性学习活动培养学生自己动脑筋解决问题的能力。
【教学重点】通过比较不同物质吸收热量的情况，得出比热容的概念。
【教学难点】理解比热容的概念并利用它解释有关现象。

【提出问题】在学习物态变化时，我们经常说物体吸热或放热。例如在烧水的时候，水会吸热。我们怎样才能知道水吸收的热的多少呢？
【自主探究】学生阅读课本有关热量的内容，了解热量的基本概念。尝试通过烧水事例，分析同种物质的吸收热量多少的影响因素。
【知识总结】
1．加热水的过程就是热传递的过程。在热传递过程中，传递的热的多少叫作热量。
2．热量的单位是焦耳。
3．热量大小的举例：1 g水温度升高1 ℃时吸收的热量约为4.2 J。
4．理解：热量只能说是物质在能量传导过程中吸收多少或放出多少，不能说物质具有多少焦耳的热量(亦不能说某物质的热量是多少焦耳)。
【课堂讨论】烧水时，水吸收的热量与水的质量有什么关系？与水温升高的多少有什么关系？
【自主探究】烧开一壶水比烧开半壶水需要的热量多，把一壶水烧开比把它烧成温水需要的热量多。
【知识总结】水(同种物质)的质量越大、温度升高得越多，它吸收的热量就越多。
【课堂讨论】不同的物质，例如水和食用油，在质量相等、升高的温度相同时，吸收的热量是否相同？
【自主探究】
1．引导学生自己设计实验方案，然后老师选取其中一种进行实验探究：利用相同的电加热器加热质量相等的水和食用油，使它们升高相同的温度。
2．设计表格，用电加热器给质量相等的水和食用油加热，温度计计量它们的温度，秒表分别记录它们升高相同的温度所需要的时间，填入表格之中。
3.学生归纳实验数据，教师进行总结。
【知识总结】
1．电加热器每秒放出的热量是一定的，当它浸没在液体中时，可以认为液体每秒吸收热量相同。
2．实验表明：质量相等的水和食用油，升高的温度相同时，水吸收的热量比食用油多。
3．归纳总结：不同物质，在质量相等，升高的温度相同时，吸收的热量一般不同。
【提出问题】怎样表示不同物质，在质量相等、升高的温度相同时，吸收热量一般不同的这种性质上的差别？
【课堂讨论】可采用比较单位质量(1 kg)的水和食用油或其他物质的温度升高1 ℃所吸热多少，来比较它们的这种特性。
【知识总结】
1．一定质量的某种物质，在温度升高时吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比，叫作这种物质的比热容。用符号c表示。
2．比热容的单位是焦每千克摄氏度，符号是J/(kg·℃)。
3．1 kg的某种物质，温度降低1 ℃所放出的热量，与它温度升高1 ℃所吸收的热量相等，数值上都等于它的比热容。
4．比热容是反映物质自身性质的物理量。不同的物质，比热容一般不同。辨析：物质的比热容与吸热的多少，物质自身质量的多少，升高的温度的多少，都无关。
【自主探究】通读教材P4小资料“一些物质的比热容”，可以得到哪些信息？
【知识总结】
1．不同物质的比热容一般不同。2.常见物质中，水的比热容最大。3.同种物质，状态不同，比热容不同。
【课堂讨论】原理：质量相同的不同物质，当吸收或放出同样的热量时，比热容较大的物质温度变化较小。因此，比热容大的物质对调节温度有较强的作用。
【自主探究】学生阅读课本有关比热容的应用的内容，了解水的比热容较大的应用。
【知识总结】
1．生物体内水的比例很高，有助于调节生物体自身的温度，以免温度变化太快对生物体造成严重损害。
2．沿海地区的昼夜温差较小，而沙漠地区的昼夜温差很大。因为水的比热容是沙子的4倍多。
3．用水作为输送热量的介质。因为水的比热容较大，与其他物质相比，在温度变化相同时，水放出(或吸收)的热量多。
第1节 热量 比热容
第1课时 初探比热容
一、热量及影响因素
1．在热传递过程中，传递的热的多少叫作热量。热量的单位是焦耳。
2．水(同种物质)的质量越大、温度升高得越多，它吸收的热量就越多。
二、比热容
1．一定质量的某种物质，在温度升高时吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比，叫作这种物质的比热容。用符号c表示。它的单位是焦每千克摄氏度，符号是J/(kg·℃)。
2．比热容是反映物质自身性质的物理量。不同的物质，比热容一般不同。
三、一些物质的比热容及水的比热容较大的应用
1．不同物质的比热容一般不同；同种物质，状态不同，比热容不同。
2．水的比热容较大：可以调节生物体自身的温度；解释沿海地区的昼夜温差较小，而沙漠地区的昼夜温差很大的现象；用水作为输送热量的介质。
第2课时 热量的计算
【知识与技能】
1．利用比热容的定义，推导热量的计算公式。
2．能根据比热容进行相关热量的计算。
【过程与方法】
通过P6“想想议议”用公式计算出物体温度升高时吸收的热量。
【情态、态度与价值观】
通过热量的计算的学习，培养学生数学推导思维能力。
【教学重点】热量的有关计算。
【教学难点】热量公式的推导。

【提出问题】比热容在数值上等于1 kg的某种物质温度升高1 ℃所吸收的热量。那么如果已知物质的质量和升高的温度，如何计算它吸收的热量呢？
【共同探究】学生活动：探究热量的计算
已知沙子的比热容约为0.92×103 J/(kg·℃)，则：1 kg的沙子温度升高1 ℃，所吸收的热量约为__0.92×103__J；
(1)1 kg的沙子温度升高2 ℃，所吸收的热量约为__1.84×103__J；
Q1＝0.92×103 J/(kg·℃)×1 kg×2 ℃＝__1.84×103__J。
(2)2 kg的沙子温度升高1 ℃，所吸收的热量约为__1.84×103__J；
Q2＝0.92×103 J/(kg·℃)×2 kg×1 ℃＝__1.84×103__J。
(3)2 kg的沙子温度从20 ℃加热到30 ℃，所吸收的热量约为__1.84×104__J；
Q3＝0.92×103 J/(kg·℃)×2 kg×(30 ℃－20 ℃)＝__1.84×104__J。
(4)物质吸收热量的多少与比热容、质量和温度变化量成什么关系？
Q与c、m、Δt三者都成__正__比。(Δt表示温度的变化量)
【知识总结】如果用Q表示物体吸收或放出的热量，用c表示物质的比热容，m表示物体的质量，Δt表示温度的变化量(t0和t分别代表物体初、末状态的温度)，总结出物体在温度变化时所吸收或放出热量的计算公式：Q＝__cmΔt__。
(1)物体吸收热量的公式：Q吸＝cm(t－t0)。
(2)物体放出热量的公式：Q放＝cm(t0－t)。
【提出问题1】【例1】一个热水器将质量为60 kg、温度为20 ℃的水加热到70 ℃，这些水吸收的热量是多少？[已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]
【自主探究】学生阅读课本有关热量计算的内容，计算上述问题。
【知识总结】解：已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，水的质量为60 kg，水的初温为20 ℃，水的末温为70 ℃，根据物体吸收热量的公式，则水吸收的热量：Q吸＝cm(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×60 kg×(70 ℃－20 ℃)＝1.26×107 J。
【提出问题2】【例2】质量为2 kg的某种物质，当温度从20 ℃升高到40 ℃时，吸收的热量是1.88×104 J。该物质的比热容是多少？
【自主探究】学生阅读课本有关热量计算的内容，计算上述问题。
【知识总结】解：已知，该物质的质量为2 kg，其的初温为20 ℃、末温为40 ℃，吸收的热量是1.88×104 J。根据物体吸收热量的公式Q吸＝cm(t－t0)，变形得出该物质的比热容计算公式：c＝ eq \f(Q吸,m(t－t0))＝ eq \f(1.88×104 J,2 kg×(40 ℃－20 ℃))＝0.47×103 J/(kg·℃)。
【提出问题3】
【例3】有一高温物体被投入到质量为10 kg，温度为20 ℃的水中，如果传递给水的热量是5.46×106 J，则水的温度会升高到多少度？(在标准大气压下)
【自主探究】学生阅读课本有关热量计算的内容，计算上述问题。
【知识总结】解：根据题中条件，利用Q吸＝cm(t－t0)的公式变形，得到计算末温表达式：t＝ eq \f(Q吸,cm)＋t0＝ eq \f(5.46×106 J,4.2×103 J/(kg·℃)×10 kg)＋20 ℃＝150 ℃；计算得出t＝150 ℃，水温上升到150 ℃，考虑到标准大气压下，水的沸点是100 ℃，所以水温实际升高到100 ℃。
第1节 热量 比热容
第2课时 热量的计算
一、热量的推导公式
1．物体吸收热量的公式：Q吸＝cm(t－t0)。
2．物体放出热量的公式：Q放＝cm(t0－t)。
二、热量的相关计算
(以吸热为例)
1．计算比热容：c＝ eq \f(Q吸,m(t－t0))。2.计算质量：m＝ eq \f(Q吸,c(t－t0))。3.计算末温：t＝ eq \f(Q吸,cm)＋t0。
第2节 分子动理论的初步知识
【知识与技能】
1．知道物质是由分子、原子等构成的，一切物质的分子都在不停地做无规则运动，并且其运动快慢与温度有关。
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。
【教学方法】演示法、讨论法。
【课堂讨论】你知道花香是怎么传播到远处的吗？物质是由什么构成的？
【自主探究】阅读教材P8有关物质的构成的内容，了解物质的构成。
【知识总结】
1．物质是由极其微小的粒子——分子、原子等构成的。
2．分子很小，一般看成球形，通常以10-10 m为单位来量度分子。
3．肉眼和光学显微镜无法分辨分子，但电子显微镜可以帮助我们观察它们。
【课堂讨论】构成物质的分子是静止的还是运动的？
【演示实验1】二氧化氮的密度比空气大。在装着红棕色二氧化氮气体的瓶子上面，倒扣一个空瓶子，使两个瓶口相对，之间用一块玻璃板隔开。抽掉玻璃板后，观察发生的现象。
由实验可以看到，两个瓶子内的气体会混合在一起，最后颜色变得均匀。
【自我探究】在玻璃筒里装一半清水，用细管在水的下面注入硫酸铜的水溶液。由于硫酸铜溶液的密度比水大，会沉在玻璃筒的下部，因此可以看到无色的清水与蓝色硫酸铜溶液之间有明显的界面，静放几天，界面就逐渐变得模糊不清了。

有人曾经把磨得很光滑的铅片和金片紧压在一起，在室温下放置5年后再将它们切开，可以看到它们互相渗入约1 mm深。
【演示实验2】在一个烧杯中装半杯热水，另一个同样的烧杯中装等量的冷水。用相同的滴管同时分别向两个烧杯中滴入一滴墨水，观察哪个烧杯中的墨水扩散得快？扩散的快慢与温度有什么关系？
实验观察到热水杯中，墨水扩散得快。说明温度越高，扩散越剧烈。
【知识总结】
1．不同的物质在互相接触时彼此进入对方的现象，叫作扩散。
2．气体、液体和固体都能发生扩散现象。
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作分子的热运动。分子运动越剧烈，物体的温度越高。
【提出问题1】既然分子在不停地运动，那么为什么固体和液体中的分子通常不会散开，而总是聚合在一起，保持一定的体积呢？
【演示实验】如图所示，将两个铅柱的底面削平、削干净，然后紧紧地压在一起，两个铅柱就会结合起来，甚至下面吊一个20 kg的重物都不能把它们拉开。
【自我探究】两个铅柱不能被拉开的原因是什么？
两个铅柱没有被重物拉开，主要是因为两个铅柱的分子之间存在引力。
【知识总结】物质的分子之间存在引力，它使液体和固体的分子不会散开而保持一定的体积。
【提出问题2】引例：(1)有人把50 mL的酒精和50 mL的水混合，发现混合液的体积小于100 mL。
(2)当盛油的厚壁钢瓶内压强达到1.0×104～2.0×104个标准大气压时，瓶内的油能从钢瓶壁上渗出。
【自我探究】以上事实共同反映了分子的一个规律，这个规律是分子之间存在__间隙__。
【知识总结】分子之间存在着间隙。
【提出问题3】
(1)分子间有引力，为什么没有把分子吸引到相互紧密接触？
(2)分子之间既然有间隙，为什么压缩固体和液体很困难呢？
【自我探究】学生查看教材有关斥力的内容，尝试理解斥力的存在。
【知识总结】固体和液体难以压缩是因为分子很难紧密接触，分子之间存在斥力。
【课堂讨论】用弹簧连接着的两个乒乓球，让学生理解分子间距对引力和斥力的影响。
【知识总结】分子间既有引力又有斥力，它们是同时存在的，当它们的距离很小时，作用力表现为斥力；当分子间的距离稍大时，作用力表现为引力；如果分子相距很远，作用力就变得十分微弱，可以忽略。
【自主探究】通读教材P11固体、气体和液体的体积和流动性相关内容，可以得到哪些信息？
【知识总结】
1．固体分子间的距离小，不容易被压缩和拉伸，固体具有一定的体积和形状。
2．气体分子间的距离很远，彼此之间几乎没有作用力，因此，气体具有流动性，容易被压缩。
3．液体分子间的距离比气体小很多，比固体略大。液体分子之间的作用力比固体小。液体分子没有固定的位置，运动比较自由。这样的结构使液体较难被压缩，没有确定的形状，具有流动性。
常见的物质是由大量分子构成的，物质内的分子在不停地做热运动，分子之间存在引力和斥力。这就是人们用来解释热现象的分子动理论的初步知识。
各种热现象的微观本质都是分子的热运动。如液化，将一个充满空气的气球放入温度约为－196 ℃的液氮中，气球会变扁平。这是因为常温常压下，气球内气体分子的无规则热运动比较剧烈，能够挣脱相互作用的束缚，处于一种“自由”的状态。在液氮中，分子热运动急剧减弱，分子间的相互作用将分子束缚在一起，空气变成了液体。
第2节 分子动理论的初步知识
一、分子动理论
1．常见的物质是由大量分子、原子等构成的。
2．物质内的分子在不停地做热运动，温度越高，分子热运动越剧烈。
3．分子之间存在间隙。
4．分子之间存在引力和斥力。
二、分子动理论的应用
1．根据分子间距离和作用力，分析固体、气体和液体状态和体积。
2．解释简单的热现象(如液化)。
第3节 内能
【知识与技能】
1．了解内能的概念，知道内能与物体温度的关系。
2．知道热传递的过程中，物体吸收热量，温度升高；放出热量，温度降低，内能发生改变。
3．知道做功可以使物体内能增加或减少的一些实例。
【过程与方法】
1．通过探究找到改变物体内能的两种方法。
2．通过演示实验说明做功与物体内能变化的关系。
【情感、态度与价值观】
1．通过探究活动，使学生体验探究的过程，激发学生主动学习的兴趣。
2．通过演示实验，培养学生的观察能力，并使学生通过实验理解做功与内能变化的关系。
【教学重点】1.内能概念。
2．改变内能的两种方式：做功与热传递。
【教学难点】对分子势能和内能的理解。
【教学方法】观察法、实验法、自主探究法。
【提出问题】装有开水的暖水瓶，有时瓶塞会弹起来。推动瓶塞的能量来自哪里？
【课堂讨论】我们举高一个物体，即对物体做功，会改变该物体的机械能。这是机械运动中与能量有关的现象。在热现象中，保持一个物体不动，对其加热或者做功(例如摩擦该物体)，这个物体的能量会不会发生改变呢？如果有能量的改变，这种能量以什么形式存在呢？
运动的分子是否具有动能？相互吸引或排斥的分子是否具有势能？
【演示图片】多媒体展示运动员头顶飞来的足球与运动的分子图片，对比展示。
多媒体展示弹簧形变与互相排斥和吸引的分子的图片，对比展示。
【知识总结】
1．运动的分子具有动能；温度越高，分子热运动越剧烈，分子的动能越大。
2．由于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。这种势能叫作分子势能。
3．构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和，叫作物体的内能。内能的单位是焦耳。
【自主探究】阅读教材P14有关内能与机械能的比较，了解它们的不同。
【知识总结】一般而言，机械能与整个物体的机械运动有关，内能与物体内部分子的热运动和分子间的相互作用情况有关，所以内能是不同于机械能的另一种形式的能。
【演示图片】展示：教材P14图13.3－3铁水和冰山的图片。
【自主探究】铁水有内能学生容易理解，那冰山有内能吗？物体内能的大小与哪些因素有关呢？
【知识总结】
1．一切物体，不论温度高低，都具有内能。
2．同一物体，在相同状态下，温度越高，分子运动越剧烈，内能越大。
【自主探究】怎样才能使一根铁丝的温度升高？看看谁的办法多。
学生活动：用酒精灯烧、开水烫、放在高温处、用力弯折、摩擦。
交流得出：增大铁丝的内能有两种方法：热传递和对铁丝做功。
【知识总结】
1．热传递：使温度不同的物体相互接触，低温物体温度升高，高温物体温度降低，这个过程叫热传递。
用热传递的方式可以改变物体的内能，热传递时高温物体内能减少，低温物体内能增加，热传递的本质是能量的转移。
2．做功：用做功的方式可以改变物体的内能，物体对外做功，物体的内能减少，温度降低；外界对物体做功，物体的内能增加，温度升高。
【课堂讨论】辨析冬天用热水袋取暖和搓手取暖的异同？
热水袋取暖，是利用热传递给手传递热量，让手逐渐感到暖和，热水袋慢慢凉下去。
搓手取暖，是利用摩擦生热，即手获得的部分内能是手克服摩擦力做功转化而来的。
学生总结：热传递和做功都可以增加手的内能。
【演示实验】
1．在压缩空气引火仪中放一小团脱脂棉，将活塞迅速压下，脱脂棉燃烧起来。
观察后思考：脱脂棉燃烧说明了什么问题？
活塞对气体做功，空气内能增大，温度升高，达到脱脂棉的燃点。
2．集气瓶中放入少量水，向瓶内打气。
观察并分析：瓶盖为什么打开，瓶内为什么会出现白雾？能得出什么结论？
水蒸气对塞子做功，水蒸气内能减少，温度降低。白雾是水蒸气在试管口发生液化现象，说明其温度降低。
思考：这两个实验对改变物体的内能有什么不同？
【知识总结】外界对物体做功，物体内能增加；物体对外界做功，物体内能减少。
【提出问题】两根相同的铁丝，原来温度较低，通过某种方法分别使其温度升高了10 ℃，但我们不知道具体用的是什么办法，这两根铁丝的内能改变相同吗？你能得出什么结论？
【知识总结】虽然做功是能的转化，热传递是能的转移，但做功和热传递对改变物体的内能是等效的。
【知识延展】对物体加热或者做功，可以使能量“流入”物体的内部，从而被储存起来。同时，物体也可以对外放热或做功，从而释放内能。
第3节 内能
内能 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(内能的定义：物体内部所有分子热运动的动能与分子势能的总和,特点\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(内能不同于机械能,一切物体都具有内能)),内能与温度的关系,改变物体内能的方法\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(1.热传递：内能通过热量从高温物体转移到, 低温物体,2.做功：内能转化为机械能))))
热量及影响因素
比较不同物质吸收热量的情况
物质
质量/g
温度升高10 ℃所需要的时间/s
温度升高20 ℃所需要的时间/s
温度升高30 ℃所需要的时间/s
水
150
食用油
150
比热容
一些物质的比热容
比热容的应用
热量公式推导
热量相关的计算
物质的构成
分子热运动
分子间的作用力
气体、液体和固体的体积和流动性
分子动理论及应用
内能
内能与机械能的比较及内能的影响因素
内能的改变