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______________________________________________________________________________________________________________ 第一章 分子動(dòng)理論與內(nèi)能 第一節(jié)：分子動(dòng)理論 教學(xué)目標(biāo) 一、知識(shí)與技能 1.知道一切物質(zhì)的分子都在不停地作無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)和分子熱運(yùn)動(dòng)。 2.知道分子間存在相互作用力。 3.能識(shí)別擴(kuò)散現(xiàn)象，能用分子運(yùn)動(dòng)論的觀點(diǎn)進(jìn)行解釋。 二、過(guò)程與方法 1.通過(guò)演示擴(kuò)散現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)說(shuō)明一切分子都在不停作無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，并使學(xué)生知道物體的溫度越高分子熱運(yùn)動(dòng)越劇烈。 2.通過(guò)演示“鉛塊吸引和空氣壓縮”實(shí)驗(yàn)以及與彈簧的彈力類比使學(xué)生了解分子之間既存在斥力又存在引力。 三、情感態(tài)度與價(jià)值觀 1.通過(guò)演示擴(kuò)散現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)激發(fā)學(xué)生對(duì)大千世界的興趣，使學(xué)生了解通過(guò)直接感知的現(xiàn)象，可以認(rèn)識(shí)無(wú)法直接感知的事實(shí)。 2. 通過(guò)演示“鉛塊吸引和空氣壓縮”實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣以及對(duì)科學(xué)的求知欲望，使學(xué)生樂(lè)于探索微觀世界和日常生活中的物理學(xué)道理。 教學(xué)重點(diǎn) 通過(guò)對(duì)演示實(shí)驗(yàn)的觀察、分析、推理，了解分子動(dòng)理論的初步知識(shí)。 教學(xué)難點(diǎn) 指導(dǎo)學(xué)生從對(duì)演示實(shí)驗(yàn)的觀察、分析、推理，用宏觀的物理現(xiàn)象揭示物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)。 課時(shí)安排 1課時(shí) 教具選擇 教師：香水、盛有二氧化氮的廣口瓶2個(gè)、空廣口瓶、硫酸銅溶液、試管、冷水、熱水、滴管、墨水、演示分子引力的鉛柱2個(gè)、中間用彈簧鏈接的小球。 學(xué)生：有水的小燒杯。 教學(xué)過(guò)程 一、創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，引入新課 引入1：我們生活的物質(zhì)世界中，充滿著各種各樣的物質(zhì)。在遠(yuǎn)古時(shí)代，人們就猜想物質(zhì)是由很多很小的顆粒組成的?，F(xiàn)代的科學(xué)技術(shù)已證實(shí)古人的猜想，請(qǐng)看投影。投影圖片：各種物質(zhì)在電子顯微鏡下的形態(tài)：水、石頭、微生物…… 表面上看起來(lái)連成一片的水，其實(shí)是由一個(gè)個(gè)的水分子組成，我們所有的物質(zhì)都是由分子構(gòu)成的，這是多么的神奇。我已經(jīng)充滿好奇心了，從今天起，我們就要進(jìn)入物質(zhì)內(nèi)部去進(jìn)行探索發(fā)現(xiàn)，你準(zhǔn)備好了嗎？ 引入2：【師】當(dāng)媽媽在廚房里炒菜的時(shí)候，我們離得很遠(yuǎn)但為什么會(huì)聞到菜的香味呢？ 二、師生共同活動(dòng)，進(jìn)行新課 1.擴(kuò)散現(xiàn)象 圖片展示：一粒米和一個(gè)分子的對(duì)比圖?！編煛拷M成物質(zhì)的分子是極小的微粒，如果把分子看做球形，它的直徑大約是10-10米，這個(gè)長(zhǎng)度，人的肉眼是無(wú)法看到。正是由于分子極小，所以物體含分子數(shù)目大得驚人。在書上有一個(gè)形象的比喻:正常情況下，1cm3空氣里大約有2.7×1019個(gè)分子，現(xiàn)代的大型計(jì)算機(jī)每秒可以數(shù)1010 個(gè)，如果人數(shù)的速度能達(dá)到這個(gè)速度，要數(shù)完1cm3空氣的分子，也得用80多年。這些組成物質(zhì)的分子在干什么呢？由于分子太小，我們無(wú)法直接觀察分子的行為，但我們可以從宏觀的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，來(lái)判斷分子的行為。 (1)演示實(shí)驗(yàn)：氣體擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)。出示事先裝有二氧化氮?dú)怏w的廣口瓶。說(shuō)明瓶?jī)?nèi)紅棕色的氣體是二氧化氮。再出示一只空的廣口瓶。將裝有二氧化氮的瓶子向空瓶?jī)A倒，這時(shí)看到紅棕色氣體流入空瓶，開始先沉到瓶底。此現(xiàn)象說(shuō)明二氧化氮的密度大于空氣的密度。另取一只空瓶，按課本圖16.1-2所示，將其倒扣在裝有二氧化氮?dú)怏w的瓶子上。這時(shí)要強(qiáng)調(diào)：裝有密度較大的二氧化氮?dú)怏w的瓶子在下，裝有空氣的瓶子在上，抽掉玻璃隔板，二氧化氮?dú)怏w不會(huì)流進(jìn)空氣瓶?jī)?nèi)?，F(xiàn)在我抽掉隔板，沒(méi)有出現(xiàn)二氧化氮?dú)怏w流動(dòng)的現(xiàn)象，我們停一會(huì)兒再來(lái)觀察瓶?jī)?nèi)出現(xiàn)的現(xiàn)象。(2)演示實(shí)驗(yàn)：液體擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)。在等候期間，組織學(xué)生自己做墨水?dāng)U散實(shí)驗(yàn)：同學(xué)們課桌上的燒杯里盛有清水，大家不要振動(dòng)桌子，保持清水平靜。請(qǐng)大家向清水里慢慢的滴入一滴墨水，觀察墨水的變化情況。滴入的墨水將下沉，在清水中留下了清晰的墨跡，過(guò)一段時(shí)間墨跡的輪廓變模糊，墨跡變淡，周圍的水色變黑。結(jié)論得出：組織學(xué)生觀察前面已做的氣體擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)。此時(shí)空氣瓶出現(xiàn)了紅棕色，下面紅棕色的二氧化氮瓶中顏色變淡。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象表明，二氧化氮?dú)怏w進(jìn)入了空氣，空氣進(jìn)入了二氧化氮?dú)怏w中。像這樣，不同的物體在互相接觸時(shí)，彼此進(jìn)入對(duì)方的現(xiàn)象，叫做擴(kuò)散。擴(kuò)散現(xiàn)象也可以發(fā)生在液體之間。請(qǐng)大家再觀察一下剛才大家滴入清水的墨水，已經(jīng)沒(méi)有明顯的墨跡了，整杯水都變黑些了，說(shuō)明墨水和水也發(fā)生了擴(kuò)散。(3)【師】為了說(shuō)明液體的擴(kuò)散現(xiàn)象，我們?cè)賮?lái)做個(gè)實(shí)驗(yàn)。（按照課本圖16.1-3液體的擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)演示——將水倒入裝有一半硫酸銅的試管里，學(xué)生觀察看到無(wú)色的清水和藍(lán)色的硫酸銅溶液之間有明顯的界面）要觀察到擴(kuò)散現(xiàn)象需要較長(zhǎng)的時(shí)間。通過(guò)flash動(dòng)畫介紹擴(kuò)散現(xiàn)象是這樣產(chǎn)生的：用很多小圓球代表分子模擬整個(gè)擴(kuò)散現(xiàn)象的產(chǎn)生過(guò)程，看到分子在不停地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。介紹鉛片和金片緊壓在一起，放置5年后再將它們分開，可以看到它們相滲入約1毫米的固體間的擴(kuò)散現(xiàn)象。【師】從上面的實(shí)驗(yàn)可以看出，擴(kuò)散現(xiàn)象在我們的生活中非常普遍，同學(xué)們能不能再舉出一些分子擴(kuò)散現(xiàn)象的例子呢？學(xué)生思考、討論舉手作答：擦香水，炒菜，放煤的墻角變黑了，煤矸石有的原來(lái)就是石炭巖，由于長(zhǎng)期地跟煤擠壓在一起,它的內(nèi)部也變黑了。【師】大量事實(shí)說(shuō)明了氣體、液體、固體都有擴(kuò)散現(xiàn)象。對(duì)于同一個(gè)實(shí)驗(yàn)，影響擴(kuò)散的快慢的因素與哪些有關(guān)呢？學(xué)生思考，教師演示實(shí)驗(yàn)：同時(shí)將兩滴墨水滴入一杯冷水和一杯熱水，讓學(xué)生觀察墨水?dāng)U散的速度，引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論：影響擴(kuò)散現(xiàn)象快慢的因素是溫度，溫度越高，分子擴(kuò)散越快。 2.分子熱運(yùn)動(dòng) 【師】擴(kuò)散現(xiàn)象說(shuō)明了什么問(wèn)題呢？教師引導(dǎo)學(xué)生分析擴(kuò)散現(xiàn)象表明：（1）一切物體的分子都在不停地做無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，溫度越高分子運(yùn)動(dòng)就越快，只有分子不停地運(yùn)動(dòng)才能相互進(jìn)入對(duì)方。(2)分子不是緊密地?cái)D在一起，而是彼此間存有間隙?！編煛吭趧偛诺膶?shí)驗(yàn)中，利用擴(kuò)散現(xiàn)象將肉眼無(wú)法看到的分子運(yùn)動(dòng)形象地展現(xiàn)了出來(lái)，這種實(shí)驗(yàn)方法值得我們學(xué)習(xí)。 3.分子間的作用力 【師】同學(xué)們，在剛才的探究過(guò)程中，你們發(fā)現(xiàn)什么問(wèn)題沒(méi)有？ 提示：分子都在不停地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，且分子間又有間隙，為什么分子不會(huì)飛散開，反而聚合在一起呢？ 引導(dǎo)學(xué)生猜想，這可能是分子間存在著吸引力，這個(gè)猜想是否正確呢？需要我們用實(shí)驗(yàn)來(lái)證實(shí)。教師拿出分子引力演示器，介紹。【師】這是兩個(gè)鉛塊，我們將它們對(duì)在一起，放手，鉛塊脫離，兩個(gè)鉛塊并沒(méi)有表現(xiàn)出吸引力，實(shí)驗(yàn)似乎得到分子間沒(méi)有引力的結(jié)果，這是什么原因呢？是我們的猜想錯(cuò)誤了嗎？教師引導(dǎo)學(xué)生想，剛才兩鉛塊沒(méi)有表現(xiàn)出吸引力，可能是因?yàn)榉肿娱g的距離不夠近。教師再做實(shí)驗(yàn)時(shí)，用小刀將兩鉛塊表面刮光亮，然后用力將兩鉛塊錯(cuò)擠壓在一起。兩鉛塊吸在了一起，掛上一個(gè)鉤碼也不會(huì)掉。學(xué)生討論得出結(jié)論：分子之間存在吸引力，這種吸引力只有在分子靠得很近時(shí)，才能表現(xiàn)出來(lái)?！編煛恳话惴肿泳嚯x要小于10-9米時(shí)才能表現(xiàn)出這個(gè)引力?！編煛糠肿娱g存在引力我們知道了，那你們還發(fā)現(xiàn)什么問(wèn)題沒(méi)有？引導(dǎo)學(xué)生思考，分子在相互吸引，分子間又存在間隙，如果沒(méi)有其他力存在的話，分子應(yīng)該緊緊地?cái)D在一起才對(duì)，那么是什么力讓他們不能擠在一起呢？【生】分子間存在斥力。固體和液體很難被壓縮就說(shuō)明了這個(gè)道理。教師拿出中間用彈簧鏈接的小球，給學(xué)生講解?！編煛糠肿又g既有引力又有斥力，這就好像被彈簧連著的小球。當(dāng)分子間的距離很小時(shí)，作用力表現(xiàn)為斥力：當(dāng)分子間的距離稍大時(shí)，作用力表現(xiàn)為引力。如果分子相距很遠(yuǎn)，比如氣體分子間作用力就變得十分微弱，可以忽略不計(jì)。分子間由于存在引力和斥力，剛才我們所發(fā)現(xiàn)的矛盾也就迎刃而解了。 三、課堂小結(jié) 學(xué)生思考、討論回答，本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了以下內(nèi)容：1.物質(zhì)是由分子組成的，分子是很微小的，直徑大約是10-10米。2.組成物質(zhì)的分子在不停地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)；擴(kuò)散現(xiàn)象能夠證明這個(gè)結(jié)論。3.分子間存在相互作用力，包括引力和斥力。 四、選擇三則 1.下列現(xiàn)象中屬于固體擴(kuò)散現(xiàn)象的是（ D ） A.小樹一年比一年長(zhǎng)高 B.鐵塊放久后生了銹 C.打開醋瓶能迅速聞到醋的酸味 D.長(zhǎng)期放煤的墻角有相當(dāng)厚的一層墻壁染上了黑色 2.固體、液體和氣體的分子之間的相互作用力從弱到強(qiáng)的排列順序 （ D ） A.固體、液體、氣體 B.液體、氣體、固體 C.氣體、固體、液體 D.氣體、液體、固體 3.以下現(xiàn)象能說(shuō)明分子間有斥力的是（ C ） A.一根細(xì)鋼絲很難被拉斷 B.沾在物體上的灰塵能被抖掉 C.液體很難被壓縮 D.用漿糊很難把兩塊木頭粘合在一起 五、課后作業(yè) 1.找出生活中說(shuō)明分子間存在引力、斥力的現(xiàn)象，每種一個(gè)。 2.完成課后的自我評(píng)價(jià)。 六、板書設(shè)計(jì) 第一節(jié)：分子動(dòng)理論 一、物質(zhì)是由分子組成的，分子的直徑大約是10-10米。 二、組成物質(zhì)的分子在不停地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)——擴(kuò)散現(xiàn)象（證明）。 三、分子間的作用力——引力和斥力。 四、分子動(dòng)理論的內(nèi)容： 1、物體是由大量分子組成的 2、分子都在不停地做無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng) 3、分子間存在著引力和斥力 教學(xué)反思： 第二節(jié) 內(nèi)能和熱量 教學(xué)目標(biāo) 一、知識(shí)與技能 1．了解內(nèi)能的概念，能簡(jiǎn)單描述溫度和內(nèi)能的關(guān)系。 2．知道熱傳遞可以改變物體的內(nèi)能。 3．知道在熱傳遞過(guò)程中，所傳遞的內(nèi)能的多少叫做熱量，熱量的單位是焦耳。 4．知道做功可以使物體的內(nèi)能增加或減少的一些實(shí)例。 二、過(guò)程與方法 1.通過(guò)探究分析歸納出改變物體內(nèi)能的兩種方法，能列舉生產(chǎn)和生活中應(yīng)用內(nèi)能的實(shí)例． 2.通過(guò)觀察與實(shí)驗(yàn)，關(guān)注改變內(nèi)能的兩種方式，感受比較、歸類、綜合的科學(xué)方法。 三、情感態(tài)度與價(jià)值觀 1.通過(guò)探究找到改變物體內(nèi)能的兩種方法，使學(xué)生體驗(yàn)探究的過(guò)程，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣。 2.通過(guò)演示改變物體的內(nèi)能實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力，并使學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)理解做功與內(nèi)能變化的關(guān)系。 教學(xué)重點(diǎn) 通過(guò)探究實(shí)驗(yàn)，知道改變物體內(nèi)能的多種方法。 教學(xué)難點(diǎn) 正確理解內(nèi)能的概念以及內(nèi)能與溫度的關(guān)系。 課時(shí)安排 2課時(shí) 教具選擇 酒精燈、鐵絲、鉗子、火柴、機(jī)械能內(nèi)能互換演示器、空氣壓縮引火儀。 教學(xué)過(guò)程 一、創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，引入新課 引入1 復(fù)習(xí)提問(wèn)：上節(jié)課我們學(xué)習(xí)的分子動(dòng)理論，包含了哪些內(nèi)容啊？ 【生】1.物質(zhì)是由分子組成的；2.分子在永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)；3.分子之間有相互作用力。 【師】根據(jù)我們前面所學(xué)的機(jī)械能的知識(shí)可以知道，物質(zhì)內(nèi)部也是具有能的。 引導(dǎo)學(xué)生分析：分子在永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，所以分子具有動(dòng)能；分子之間有相互作用力，所以分子具有勢(shì)能。今天我們就要研究物質(zhì)內(nèi)部具有的能量。 引入2 播放視頻：從禮花到火箭發(fā)射 【師】探尋月亮的奧秘是我們無(wú)數(shù)先輩們的夢(mèng)想，今天我們終于把這個(gè)夢(mèng)想變成了現(xiàn)實(shí)，這是我們民族的驕傲，在探月衛(wèi)星的發(fā)射過(guò)程中，作為載體的火箭功不可沒(méi)，那么是什么力量把這么大的火箭送到了遙遠(yuǎn)的月球的呢？讓我們一起進(jìn)入今天的發(fā)現(xiàn)之旅吧。 二、師生共同活動(dòng)，進(jìn)行新課 第一課時(shí) 內(nèi)能 1．溫度與熱運(yùn)動(dòng) 溫度表示物體的冷熱程度。物體的溫度越高，擴(kuò)散越快，說(shuō)明構(gòu)成物體的大量分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)越劇烈。也就是說(shuō)，溫度反映了構(gòu)成物體的大量分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的劇烈程度。因此，人們常常把物體內(nèi)部大量分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)叫做熱運(yùn)動(dòng)。 2．物體的內(nèi)能 學(xué)生觀察圖1.2-2，教師講解因?yàn)榉肿釉谟啦煌Ｏ⒌刈鰺o(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，所以分子具有動(dòng)能；分子之間有相互作用力，所以分子具有勢(shì)能。因此物質(zhì)內(nèi)部存在能量，我們把這種能量叫做內(nèi)能。 投影展示：內(nèi)能的定義 內(nèi)能：物體內(nèi)部所有分子作無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和，叫做物體的內(nèi)能。 各種形式的能的單位都是焦耳（J）。 引導(dǎo)學(xué)生討論以下問(wèn)題： (1)哪些物體具有內(nèi)能？為什么？ (2)內(nèi)能和機(jī)械能有什么區(qū)別？ (3)一個(gè)物體內(nèi)能的大小可能與哪些因素有關(guān)？ 學(xué)生通過(guò)思考、討論得出（投影）： (1)任何物體都具有內(nèi)能，因?yàn)榉肿邮窃谟啦煌Ｏ⒌淖鳠o(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的。 (2)內(nèi)能是物質(zhì)內(nèi)部所有分子的能的總和，跟物體的整體運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)，而機(jī)械能與物體的整體運(yùn)動(dòng)情況有關(guān)。（比如加速的汽車內(nèi)能變大？這顯然是不對(duì)）。 (3)一個(gè)物體內(nèi)能的多少與溫度有關(guān)，也與物體的體積有關(guān)。（因?yàn)槲镔|(zhì)溫度越高，擴(kuò)散現(xiàn)象越明顯，即分子運(yùn)動(dòng)就越劇烈，分子動(dòng)能也就越大，所以一個(gè)物體的溫度越高，他的內(nèi)能就越大。當(dāng)一個(gè)物體的體積變化時(shí)，物體內(nèi)分子間的距離就要發(fā)生變化，所以分子的勢(shì)能也要變化，從而使物體的內(nèi)能發(fā)生變化）。 【師】由于物體內(nèi)能跟溫度有關(guān)，所以我們可以通過(guò)觀察物體溫度的升高或降低，間接了解物體內(nèi)能是增大了還是減小了，因此人們常常把物體的內(nèi)能叫做熱能，把物體內(nèi)部大量分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)叫做熱運(yùn)動(dòng)。 3.改變內(nèi)能的方式 教師拿出一根鐵絲，提出思考問(wèn)題。 (1)如何使手的內(nèi)能增大？ (2)如何使一根鐵絲燙手？ (3)如何點(diǎn)燃火柴頭？　 (4)如何使一塊冰熔化？ 學(xué)生分小組思考、討論，得出方案，小組代表發(fā)言并利用提供的器材進(jìn)行演示。 (1)兩手互搓或放在酒精燈旁。(2)快速?gòu)澱坭F絲或者放在酒精燈上燒。(3)在火柴盒上擦燃或者放在酒精燈上燒。(4)把冰放在太陽(yáng)下曬或者把兩塊冰放在一起摩擦。 【師】同學(xué)們都非常棒，把我們的問(wèn)題一一都解決了。那么，同學(xué)們?cè)谒伎家幌拢盐覀儎偛抛龅哪敲炊鄬?shí)驗(yàn)方法歸納一下，改變物體內(nèi)能的方法有那些呢？ 學(xué)生能夠討論得出結(jié)論：增大內(nèi)能的方法有兩種。一種是用力做功，一種是用溫度比物體高的物體接觸或者靠近。 【師】同學(xué)們分析得很對(duì)，改變物體內(nèi)能的方式就是兩種，用溫度高和溫度低的物體接觸，低溫物體溫度升高，高溫物體溫度降低的這個(gè)過(guò)程就叫做熱傳遞。 那么同學(xué)們想一想：發(fā)生熱傳遞的條件是什么？什么時(shí)候結(jié)束？ 【生】發(fā)生熱傳遞的條件是兩個(gè)物體之間有溫度差，當(dāng)兩物體溫度相同時(shí)熱傳遞結(jié)束。 【師】在熱傳遞過(guò)程中傳遞能量的多少叫做熱量，低溫物體吸收熱量，內(nèi)能增大，高溫物體放出熱量，內(nèi)能減少。熱量這個(gè)詞不能亂用，要記住一個(gè)口訣“熱量不能含，溫度不能傳”。 教師拿出空氣壓縮引火儀，要求學(xué)生仔細(xì)觀察空氣的內(nèi)能有無(wú)增加，學(xué)生就會(huì)感到困惑：空氣內(nèi)能增加與否怎能看得見(jiàn)？帶著這個(gè)好奇心觀看教師演示實(shí)驗(yàn)：快速壓下活塞，活塞最下面冒出一個(gè)火光。 引導(dǎo)學(xué)生分析這個(gè)過(guò)程，(1)研究對(duì)象是什么？（是空氣而不是棉花） (2)為什么放入棉花？（利用轉(zhuǎn)換法顯示空氣溫度升高） (3)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了什么？（對(duì)物體做功，會(huì)使物體的內(nèi)能增大） 【師】由此可以看出，做功也可以改變物體的內(nèi)能。對(duì)物體做功，物體的內(nèi)能增加。那么內(nèi)能可不可以對(duì)外做功呢？ 教師拿出機(jī)械能內(nèi)能互換演示器，將演示器固定在桌邊，將乙醚倒一點(diǎn)到金屬桶內(nèi)，用力來(lái)回拉動(dòng)繩子，讓學(xué)生觀察看到的現(xiàn)象，然后請(qǐng)學(xué)生分析整個(gè)過(guò)程。 思考下列問(wèn)題：(1)觀察到的現(xiàn)象有哪些？ (2)瓶塞跳起說(shuō)明了什么？出現(xiàn)水霧是什么現(xiàn)象？說(shuō)明了什么？ (3)水霧起了什么作用？（4）通過(guò)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了什么問(wèn)題？ 學(xué)生歸納分組討論得出結(jié)論：（1）觀察到的現(xiàn)象有瓶塞跳起，瓶口出現(xiàn)水霧，用手摸金屬筒很熱。（2）瓶塞跳起說(shuō)明它具有了動(dòng)能，出現(xiàn)水霧是液化現(xiàn)象，說(shuō)明液體的溫度降低了，也就是液體的內(nèi)能減少了。（3）水霧讓我們間接了解了液體的溫度變化情況，也相當(dāng)于了解了液體的內(nèi)能變化情況。（4）實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了內(nèi)能也可以對(duì)外做功。 內(nèi)能與我們的生活 【師】了解了那么多關(guān)于內(nèi)能的知識(shí)，同學(xué)們知道了火箭為什么能把衛(wèi)星送上天了吧，他就是利用內(nèi)能對(duì)外做功，內(nèi)能在我們生活中的作用有很多，煮飯、燒水、取暖等等，數(shù)不勝數(shù)，但是過(guò)多的內(nèi)能有時(shí)也會(huì)帶來(lái)災(zāi)難。 讓學(xué)生閱讀STS地球的溫室效應(yīng)，了解溫室效應(yīng)的危害。 第二課時(shí) 燃燒：放出熱量 1、燃料燃燒的能量轉(zhuǎn)化方式 凡是能夠燃燒的物質(zhì)都叫做燃料。燃料的燃燒是一種化學(xué)變化，在燃燒過(guò)程中，燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。 2、認(rèn)識(shí)燃料 木材、煤、汽油、柴油、天然氣。。。。 3、燃料的熱值 【師】燃料燃燒時(shí)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，那么相同質(zhì)量的不同燃料燃燒時(shí)釋放出的熱量是否相同呢？ 學(xué)生歸納得出結(jié)論：應(yīng)該不相同。 教師繼續(xù)提問(wèn)，那么如何比較燃料放出熱量的多少呢？ 看單位質(zhì)量的某種物質(zhì)燃燒放出的熱量多少進(jìn)行比較。 教師介紹（展示）： 物理學(xué)中，把1kg某種物質(zhì)完全燃燒放出的熱量叫做這種物質(zhì)的熱值。熱值符號(hào)q，單位J/kg。計(jì)算公式Q=mq。 組織學(xué)生看不同物質(zhì)的熱值表，理解其含義。比如干木柴的熱值是1.7×107J/kg，他表示的意義就是：1kg干木柴完全燃燒放出的熱量是1.7×107J。 4、環(huán)境保護(hù) 加強(qiáng)立法力度，對(duì)工廠和交通工具要強(qiáng)制達(dá)標(biāo)排放 改進(jìn)燃燒設(shè)備 城市和人口密度大的地方采用集中供熱 推廣和普及氣體燃料的使用 大力植樹種草 5、溫度、內(nèi)能、熱量的區(qū)別和聯(lián)系 區(qū)別：①溫度是一個(gè)狀態(tài)量，只能說(shuō)“是多少”，兩個(gè)不同狀態(tài)間可以比較溫度的高低，溫度是不能“轉(zhuǎn)移”和“傳遞”的。 ②內(nèi)能是能量的一種形式，跟溫度聯(lián)系密切，當(dāng)一個(gè)物體的溫度升高時(shí)，它的內(nèi)能增大，和溫度一樣，是一個(gè)狀態(tài)量，通常用“具有”來(lái)修飾。 ③熱量反映了熱傳遞過(guò)程中，內(nèi)能轉(zhuǎn)移的多少，是一個(gè)過(guò)程量，用“吸收”或“放出”來(lái)描述，而不能用“具有”或“含有”。 聯(lián)系：溫度的變化可以改變一個(gè)物體的內(nèi)能。傳遞熱量的多少可以量度物體內(nèi)能改變的多少。物體吸收或放出熱量，它的內(nèi)能將發(fā)生改變，但他們的溫度不一定改變。 例：①今天天氣真熱（溫度） ②兩手摩擦，手會(huì)熱（內(nèi)能） ③物體吸熱溫度升高（熱量： ④沸騰的水很熱（溫度） ⑤燃料的燃燒，產(chǎn)生熱（內(nèi)能） 三、課堂小結(jié) 學(xué)生小結(jié)： 1.內(nèi)能是物體內(nèi)部所有分子作無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和，一個(gè)物體內(nèi)能的多少與溫度和體積有關(guān)。 2.做功和熱傳遞可以改變物體的內(nèi)能。 四、選擇六項(xiàng) 1.在0℃的房間里，靜止在地面上的鉛球（ B C ） A.具有機(jī)械能 B.沒(méi)有機(jī)械能 C.具有內(nèi)能 D.沒(méi)有內(nèi)能 2.下列關(guān)于物體的內(nèi)能和溫度關(guān)系的說(shuō)法中，正確的是（ B ） A.物體的內(nèi)能跟溫度有關(guān)，物體的內(nèi)能越大，溫度越高 B.物體的內(nèi)能跟溫度有關(guān)，物體的溫度升高內(nèi)能增大 C.物體的內(nèi)能只和溫度有關(guān)，所以溫度高的物體，內(nèi)能一定大 D.物體的內(nèi)能只和溫度有關(guān)，內(nèi)能大的物體溫度一定高 3.下面四句話中都有一個(gè)“熱”字，其中哪一句話中的“熱”字表示溫度（ D ） A.熱傳遞 B.物體吸熱溫度升高 C.摩擦生熱 D.今天天氣很熱 4.物體從粗糙的斜面上滑下來(lái),則 （ D ） A.機(jī)械能不變，內(nèi)能不變 B.機(jī)械能增加，內(nèi)能不變 C.機(jī)械能減小，內(nèi)能減少 D.機(jī)械能減小，內(nèi)能增加 5.下列關(guān)于內(nèi)能的概念的說(shuō)法中，錯(cuò)誤的是 （ B ） A.任何物體都具有內(nèi)能 B.0℃冰不具有內(nèi)能 C.一個(gè)物體的溫度發(fā)生變化，它的內(nèi)能也變化 D.內(nèi)能和機(jī)械能的單位都是焦耳 6.下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是 （ D ） A.溫度越高，分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)越快 B.溫度越高，氣體、液體、固體的擴(kuò)散越快 C.溫度越高，液體蒸發(fā)得越快 D.溫度越高，物體的運(yùn)動(dòng)速度越大 7.在我們今天的學(xué)習(xí)中，老師說(shuō)過(guò)一句話“由于物體內(nèi)能跟溫度有關(guān)，所以我們可以通過(guò)觀察物體溫度的升高或降低，間接了解物體內(nèi)能是增大了還是減小了”，那么如果一個(gè)物體的溫度沒(méi)有改變，那么他的內(nèi)能就一定也沒(méi)有改變呢？比如一杯0℃的冰熔化成一杯0℃的水，他的內(nèi)能變了嗎？ （答案：不一定；冰在熔化過(guò)程中要吸熱，所以他的內(nèi)能應(yīng)該是增加了，之所以溫度不變，是因?yàn)槲盏臒崃坑脕?lái)改變它的狀態(tài)了）。 五、課后作業(yè) 1.請(qǐng)學(xué)生上網(wǎng)站查一查：什么是溫室效應(yīng)？相互交流，發(fā)表自己的見(jiàn)解； 2.完成課后自我評(píng)價(jià)。 六、板書設(shè)計(jì) 課題：16.2 內(nèi)能 內(nèi)能 單位：焦耳 J 概念：物體內(nèi)部所有分子作物規(guī)則運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和，叫做物體的內(nèi)能。 改變內(nèi)能的方式：熱傳遞和做功。 熱量：1Kg某種燃料完全燃燒放出的能量叫做這種燃料的熱值。 符號(hào)為q，單位為J/Kg或J/m3。 Q放=mq 或 Q放=Vq 教學(xué)反思： 第三節(jié) 比熱容 教學(xué)目標(biāo) 一、知識(shí)與技能 1.了解比熱容的概念，知道比熱容是物質(zhì)的一種屬性。 2.嘗試用比熱容解釋簡(jiǎn)單的自然現(xiàn)象。 二、過(guò)程與方法 1.通過(guò)探究比熱容的概念，讓學(xué)生學(xué)會(huì)如何比較不同物質(zhì)的吸熱能力。 2.通過(guò)閱讀“氣候與熱污染”，使學(xué)生了解利用比熱容解釋海邊和沙漠中的晝夜溫差問(wèn)題，并了解“熱島效應(yīng)”。 三、情感態(tài)度與價(jià)值觀 1.通過(guò)探究了解比熱容的概念的活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生自己動(dòng)腦想辦法解決問(wèn)題的能力。 2.通過(guò)對(duì)比熱容的探究學(xué)習(xí)，使學(xué)生保持對(duì)自然的好奇心，對(duì)科學(xué)的求知欲，樂(lè)于探索自然規(guī)律，逐步形成實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。 教學(xué)重點(diǎn) 比熱容的概念，與熱量有關(guān)的計(jì)算。 教學(xué)難點(diǎn) 理解比熱容概念并能利用它解釋有關(guān)現(xiàn)象。 課型及課時(shí)安排 新授課 1課時(shí) 教具選擇 鐵架臺(tái)、油、水、溫度計(jì)、酒精燈、石棉網(wǎng)。 教學(xué)過(guò)程 一、創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，引入新課 引入1 引導(dǎo)學(xué)生理解熱量、質(zhì)量與溫度的聯(lián)系,完成填空的結(jié)論：對(duì)于同一種物質(zhì)，比如水，它的質(zhì)量越大，升高的溫度越高，它所吸收的熱量就越多。 【師】如果是兩種不同的物質(zhì)，比如水和油，如果它們的質(zhì)量相等，升高的溫度也相同，它們吸收的熱量是否一樣呢？ 引入2 復(fù)習(xí)提問(wèn):（1）什么叫內(nèi)能？ （2）內(nèi)能的大小與哪些因素有關(guān)？ 學(xué)生回答，教師提出思考問(wèn)題，內(nèi)能的大小與物質(zhì)的種類有沒(méi)有關(guān)系呢？ 二、師生共同活動(dòng)，進(jìn)行新課 1.探究實(shí)驗(yàn)——比較不同物質(zhì)的吸熱能力 學(xué)生思考討論剛才老師提出的問(wèn)題比較吸熱能力,提出各自的猜想，教師引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證猜想。 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)比較吸熱能：取相同質(zhì)量、相同初溫的油和水，用相同的酒精燈給他們加熱，在相等的時(shí)間內(nèi)（吸收相同的熱量），看誰(shuí)升高的溫度越高。 進(jìn)行試驗(yàn)：步驟如下： (1)教師將裝置按圖1-3-1、1-3-2設(shè)計(jì)安裝好。(展示右圖) (2)讓學(xué)生記錄油和水的初溫。 (3)點(diǎn)燃酒精燈，對(duì)水和油加熱3-4分鐘。 (4)停止加熱，同時(shí)讀出兩只溫度計(jì)的溫度，記錄下溫度。 學(xué)生分析數(shù)據(jù)討論得出結(jié)論：質(zhì)量相等的水和油在吸收了相同熱量后，升高的溫度是不相同的，再進(jìn)一步分析，要使他們升高相同的溫度，必須給水吸收更多的熱量。在此基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生得出一般性結(jié)論： 質(zhì)量相同的不同物質(zhì)，升高相同的溫度，吸收的熱量不相等。 質(zhì)量相同的同種物質(zhì)，升高不同的溫度，吸收的熱量不相等。 質(zhì)量不同的同種物質(zhì)，升高相同的溫度，質(zhì)量大的吸收的熱量多。 2.比熱容 【師】為了表示物質(zhì)吸熱（或放熱）本領(lǐng)的大小，我們引入了比熱容這個(gè)概念。怎樣比較這種性質(zhì)呢？ 引導(dǎo)學(xué)生必須在相同的條件下進(jìn)行比較。即相同質(zhì)量、升高相同的溫度的情況下進(jìn)行比較。 【師】質(zhì)量最簡(jiǎn)單就取一千克，升高的溫度就取一攝氏度，比較起來(lái)最為簡(jiǎn)單方便，這樣我們就可以這樣給出比熱容的概念。 和學(xué)生一起讀比熱容的定義（展示）： 單位質(zhì)量的某種物質(zhì)，溫度升高1攝氏度所吸收的熱量，叫做這種物質(zhì)的比熱容。 教師介紹比熱容簡(jiǎn)稱比熱，符號(hào)c,他的單位是：J/（kg℃）,（可以讓學(xué)生從比熱容的物理意義推導(dǎo)比熱容的單位，可類比密度、速度單位）讀作焦每千克攝氏度。 【師】比熱容是物質(zhì)的一種特性，每種物質(zhì)都有自己的比熱容，不隨物質(zhì)的質(zhì)量、吸放熱及溫度的變化而變化，但與物質(zhì)所處的狀態(tài)有關(guān)。科學(xué)家通過(guò)精確的實(shí)驗(yàn)把不同物質(zhì)的比熱容測(cè)量了出來(lái)，讓我們來(lái)看看下面的表格數(shù)據(jù)，請(qǐng)同學(xué)們仔細(xì)觀察，你能從里面找到那些有用的信息？ 學(xué)生觀察、討論得出一些規(guī)律比如水的比熱最大；液體的比熱容一般比固體大；冰的比熱和水的比熱不一樣，說(shuō)明同種物質(zhì)的狀態(tài)不同比熱也不同；煤油和冰的比熱相同，說(shuō)明不同物質(zhì)的比熱一般不同也有例外。 相同質(zhì)量的不同物質(zhì)，吸收（或放出）相同的熱量，比熱容小的物質(zhì)升高的溫度高。 3.熱量的計(jì)算 找到水的比熱容，讓學(xué)生分析它包含的意義。水的比熱是4.2×103J/（kg·℃）， C水=4.2×103 J/（kg℃）的物理意義：?jiǎn)挝毁|(zhì)量為1kg的水，每升高1℃時(shí)（或降低1℃時(shí)），吸收（或放出）的熱量是4.2×103J。 【師】提問(wèn)：如果是2kg的水升高2℃，吸收的熱量是多少呢？ 學(xué)生回答，用水的比熱乘以2kg，再乘以2℃，就可以得到答案。教師在引導(dǎo)學(xué)生計(jì)算如果是2kg的水從20℃升高到30℃，吸收的熱量是多少呢？最后讓學(xué)生自己得出熱量計(jì)算公式：Q吸=cm（t-t0） 教師再順勢(shì)引導(dǎo)得出溫度降低，放出熱量的計(jì)算公式：Q放=cm（t0-t） 鞏固練習(xí)：一個(gè)重為0.5kg的鋁制水壺，裝有5kg的水，他們的初溫都是20℃，若要把水燒開，壺和水一共要吸收多少熱量？（不計(jì)熱量損失）。 4.比熱的應(yīng)用 【師】由于不同物質(zhì)的比熱不同，造成了我們自然界一些不尋常的現(xiàn)象，比如說(shuō)在沙漠：其中有一句很奇怪的諺語(yǔ)是這樣形容沙漠中的怪現(xiàn)象“早穿棉襖，午穿紗，晚上圍著火爐吃西瓜”，說(shuō)的就是沙漠地區(qū)晝夜溫差極，你能用學(xué)過(guò)的比熱知識(shí)來(lái)解釋一下嗎？ 學(xué)生通過(guò)查表、討論分析得出結(jié)論：造成這一現(xiàn)象的原因是因?yàn)?，砂石的比熱小的緣故。在受太?yáng)照射時(shí)，沙石吸熱升溫快，在太陽(yáng)落坡后，沙石放熱降溫也快。 教師再趁機(jī)讓學(xué)生想一下海邊的天氣情況應(yīng)該是怎樣的，并問(wèn)同學(xué)們能用所學(xué)知識(shí)你能解釋嗎這種情況。同樣的道理,由于水的比熱大，所以海邊的晝夜溫差小。 【師】水的比熱容大的特點(diǎn)，在生產(chǎn)、生活中也經(jīng)常利用。如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)等機(jī)器，在工作時(shí)要發(fā)熱，通常要用循環(huán)流動(dòng)的水來(lái)冷卻，冬季也常用熱水取暖。 調(diào)節(jié)氣候：學(xué)生閱讀STS“海洋性氣候與大陸性氣候”，了解熱的優(yōu)點(diǎn)和危害，解釋城市的“熱島效應(yīng)”。（熱島效應(yīng)是由于城市中大量的鋼筋混凝土建筑，他們的比熱都比較小，在太陽(yáng)的照射下，溫度上升很快，因此夏天城市的氣溫比郊區(qū)的氣溫要高許多。） 三、課堂小結(jié) 通過(guò)下列具體問(wèn)題的討論，使學(xué)生進(jìn)一步理解比熱的概念。 (1)在做課本探究物質(zhì)吸熱能力的實(shí)驗(yàn)時(shí)，液體改換成蓖麻油和煤油，那么煤油和蓖麻油哪一個(gè)升溫快？為什么？ (2)把質(zhì)量相同的鋁塊、銅塊、鉛塊放到沸水中加熱，當(dāng)沸水再次沸騰后，取出金屬塊，并把它們放到石蠟塊上。它們都能使石蠟熔化，那么哪個(gè)金屬塊熔化的石蠟多呢？ 答案：(1)蓖麻油升溫快，因?yàn)楸吐橛偷谋葻嵝⌒?，吸收相同的熱量升溫快些? (2)鋁熔化的石蠟多，因?yàn)樗谋葻崛荽?，降低相同的溫度，放出的熱量更多些? 學(xué)生小結(jié)： 1.不同物質(zhì)的吸熱能力不同，物理學(xué)上用比熱容來(lái)表示這種不同。 2.比熱容的定義是單位質(zhì)量的某種物質(zhì)，溫度升高1攝氏度所吸收的熱量。 3.計(jì)算熱量的公式是Q吸=cm（t-t0）或者Q放=cm（t0-t） 4.沙漠和沿海地區(qū)晝夜氣溫變化差異大的主要是由于物質(zhì)的比熱容不同造成的。 四、選擇四則 1.將一塊鐵切去一半，變化了的物理量是（ B ） A.密度 B.質(zhì)量 C.比熱容 D.溫度 2.關(guān)于比熱，下列說(shuō)法中正確的是（ C?。? A.1千克水在1℃時(shí)的熱量是4200焦 B.1千克水每升高1℃放出的熱量是4200焦 C.1千克水每升高1℃吸收的熱量是4200焦 D.1千克水每降低1℃吸收的熱量是4200焦 3.在我國(guó)北方農(nóng)村，農(nóng)民常在菜窖里儲(chǔ)存幾桶水，是因（ B ） A.水的比熱容比較大，氣溫升高時(shí)放出的熱量較多，使儲(chǔ)存的蔬菜不容易凍壞 B.水的比熱容比較大，氣溫降低時(shí)放出的熱量較多，使儲(chǔ)存的蔬菜不容易凍壞 C.水的比熱容比較大，氣溫降低時(shí)吸收的熱量較少，使儲(chǔ)存的蔬菜不容易凍壞 D.水的比熱容比較大，氣溫升高時(shí)放出的熱量較少，使儲(chǔ)存的蔬菜不容易凍壞 4.質(zhì)量均為1千克的下列四種物質(zhì)各放出2×103焦的熱量，溫度正好下降1℃的是（ A ） A.煤油 　B.橡膠　 C.水銀 　D.松木 五、課后作業(yè) 完成動(dòng)手動(dòng)腦學(xué)物理1、2、3、4、5題。 六、板書設(shè)計(jì) 第 三 節(jié) 比熱容 一、比熱容：簡(jiǎn)稱比熱，符號(hào)c。 定義：?jiǎn)挝毁|(zhì)量的某種物質(zhì)，溫度升高1攝氏度所吸收的熱量，叫做這種物質(zhì)的比熱容。 單位：J/（kg℃），讀作焦每千克攝氏度。 二、熱量的計(jì)算 Q吸=cm（t-t0） Q放=cm（t0-t） 教學(xué)反思： 第 二 章 改變世界的熱機(jī) 第 一 節(jié) 熱機(jī) 教學(xué)目標(biāo) 一、知識(shí)與技能 1.理解熱機(jī)的原理就是將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能再轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。 2.了解內(nèi)能的利用在人類歷史上的重要意義。 3.了解歷史和現(xiàn)實(shí)社會(huì)中的幾種熱機(jī)。 二、過(guò)程與方法 1.經(jīng)歷關(guān)于“能量是怎么轉(zhuǎn)化的”討論過(guò)程，了解到熱機(jī)是通過(guò)做功使內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能工作的機(jī)器。 2.觀察蒸汽機(jī)吹動(dòng)紙風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)的實(shí)現(xiàn)象，認(rèn)識(shí)燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能再轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的過(guò)程。 三、情感態(tài)度與價(jià)值觀 通過(guò)使學(xué)生了解蒸汽機(jī)的發(fā)展歷程，認(rèn)識(shí)人類非凡的創(chuàng)造力對(duì)世界的影響。 教學(xué)重點(diǎn) 認(rèn)識(shí)熱機(jī)的工作過(guò)程 課型及課時(shí)安排 新授課 1課時(shí) 教學(xué)方法 講授法 教學(xué)過(guò)程 一、創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，引入新課 引入： 教師模擬圖2-1-2演示實(shí)驗(yàn)，用酒精燈給裝有水的試管加熱，可以看到沸騰的水將將上面的紙飛輪吹轉(zhuǎn)了。 【師】這一個(gè)簡(jiǎn)單的現(xiàn)象卻引發(fā)了第一次工業(yè)革命，它讓我們進(jìn)入了蒸汽時(shí)代，我們今天公路上跑的各種車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)也是利用這一簡(jiǎn)單的現(xiàn)象工作的。是內(nèi)能的利用讓我們進(jìn)入了現(xiàn)代化社會(huì)。今天我們就一起學(xué)習(xí)——熱機(jī)。 二、師生共同活動(dòng)，進(jìn)行新課 1.利用內(nèi)能來(lái)做功 【師】改變物體的內(nèi)能有兩種方式，除了熱傳遞還可以通過(guò)做功使物體的內(nèi)能增加。那么，減少物體的內(nèi)能可以做功嗎？ 請(qǐng)同學(xué)們思考剛才我所做的實(shí)驗(yàn)，在這一過(guò)程中能量的轉(zhuǎn)化情況是： 【生】?jī)?nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。 【師】在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，傳給水，水沸騰變成蒸汽，水蒸氣驅(qū)動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為葉輪的機(jī)械能。 這個(gè)實(shí)驗(yàn)雖然簡(jiǎn)單，卻展現(xiàn)出熱機(jī)中能量轉(zhuǎn)化的基本過(guò)程。 熱機(jī)就是通過(guò)燃料燃燒獲取內(nèi)能并轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置。 燃料的 化學(xué)能 燃燒 內(nèi)能 做功 機(jī)械能 2．蒸汽機(jī) 蒸汽機(jī)是最早的熱機(jī)。把蒸汽的能量作為動(dòng)力是蒸汽機(jī)工作的基本原理，然而，蒸汽動(dòng)力并非來(lái)自于“蒸汽對(duì)水壺蓋掀動(dòng)的啟示”，而是來(lái)自于蒸汽動(dòng)力與社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、科學(xué)和生產(chǎn)力發(fā)展水平的“制約—適應(yīng)—促進(jìn)”的曲折歷程。社會(huì)的進(jìn)步，生產(chǎn)力的發(fā)展，科學(xué)的理性思考和導(dǎo)致人們透徹理解自然現(xiàn)象的物理學(xué)理論及實(shí)驗(yàn)，奠定了蒸汽機(jī)發(fā)明的基礎(chǔ)，托里拆利真空和馬德堡半球?qū)嶒?yàn)，拉開了蒸汽機(jī)發(fā)明的歷史序幕。 讓我們追溯一下并不遙遠(yuǎn)的歷史。 17世紀(jì)，歐洲的工業(yè)一天天發(fā)展起來(lái)，煤作為一種強(qiáng)大的能源大量涌進(jìn)了人類的生產(chǎn)與生活。為了在煤礦中把水排掉，人的智慧就轉(zhuǎn)到抽水問(wèn)題上來(lái)。 1640年，在意大利的佛羅倫薩造成了一部抽水機(jī)。但是，不管怎樣拼命地把連接抽水機(jī)活塞的手柄拉上壓下，水最多也只能被抽到10m高左右，改善抽水機(jī)也無(wú)濟(jì)于事。伽利略的學(xué)生——意大利物理學(xué)家托里拆利研究并解釋了這個(gè)問(wèn)題。 1642年，托里拆利把一端開口的91cm長(zhǎng)的玻璃管中灌滿水銀，倒扣在水銀容器內(nèi)并使管垂直豎立，管內(nèi)76cm高水銀柱的上面形成了真空狀態(tài)——這就是轟動(dòng)當(dāng)時(shí)的托里拆利真空，人類創(chuàng)造的第一個(gè)良好真空。托里拆利首創(chuàng)真空的實(shí)驗(yàn)成功，打碎了自亞里士多德至笛卡兒統(tǒng)治近2000年的“自然害怕真空”的精神枷鎖，釋放出科學(xué)的精神能量，帶來(lái)了思想智力的活躍。曾經(jīng)當(dāng)過(guò)馬德堡市長(zhǎng)的德國(guó)物理學(xué)家?jiàn)W托·格里克于1654年做了著名的“馬德堡半球”實(shí)驗(yàn)，用激動(dòng)人心的事實(shí)論證了人造真空形成的壓力差的巨大力量。正當(dāng)在實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)的人為這神奇的巨大力量而驚嘆之時(shí)，奧托·格里克用震撼宇宙的聲音宣告：請(qǐng)相信大氣壓力是普遍存在的！馬德堡半球?qū)嶒?yàn)轟動(dòng)了！當(dāng)時(shí)，包括德國(guó)皇帝在內(nèi)的許多顯要人物都親自觀看了這一特別的物理實(shí)驗(yàn)。 富有成效的物理實(shí)驗(yàn)清楚地表明，只要人為地形成真空，就會(huì)產(chǎn)生壓力差，而力就固有地存在于壓力差之中。一個(gè)人搖動(dòng)一臺(tái)抽氣機(jī)，就能勝過(guò)16匹大馬、50個(gè)人，但是靠肌肉的力量在長(zhǎng)時(shí)間抽氣過(guò)程中才集蓄起來(lái)的能量是不能使工業(yè)應(yīng)用大步前進(jìn)的，于是人的智慧就轉(zhuǎn)向了利用火的能量產(chǎn)生真空的努力。 1690年，法國(guó)物理學(xué)家巴本把蒸汽充入容器，用冷凝的辦法把大量的蒸汽冷凝成幾滴水，結(jié)果在容器內(nèi)留下了真空。這樣，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間抽氣才能建立起來(lái)的真空，只需在充滿蒸汽的熱容器上澆一注冷水，把蒸汽冷凝，在極短的時(shí)間內(nèi)就形成了。 巴本制造了一臺(tái)機(jī)器，靠蒸汽冷凝形成真空，通過(guò)大氣壓的作用推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，活塞又把水往上提升。盡管巴本的機(jī)器并沒(méi)有在生產(chǎn)中使用，但是它卻提醒人們：靠火的能量制造蒸汽能形成真空，產(chǎn)生動(dòng)力。我們不妨把它稱為巴本模式，既蒸汽—真空模式。公正地說(shuō)，巴本的這臺(tái)蒸汽—真空模式的機(jī)器就是人類歷史上最早的蒸汽機(jī)的雛形，它比瓦特對(duì)蒸汽機(jī)的改進(jìn)早了3/4個(gè)世紀(jì)。 8年之后，即1698年，英國(guó)工程師薩佛里發(fā)明了一臺(tái)巴本模式的實(shí)用機(jī)器。他先借助于蒸汽產(chǎn)生的真空盡可能把水升高，然后再把另一個(gè)密封容器內(nèi)產(chǎn)生的高壓蒸汽注入到已被升高的水柱中，使水朝上噴出，這就是薩佛里蒸汽機(jī)。薩佛里蒸汽機(jī)確實(shí)獲得過(guò)一些實(shí)際應(yīng)用，不過(guò)由于高壓蒸汽的危險(xiǎn)性，因而沒(méi)有得到推廣。 歷史進(jìn)入了18世紀(jì)。1705年，英國(guó)鐵匠紐可門在巴本和薩佛里設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，發(fā)明了大氣壓力蒸汽機(jī)——一種把大氣壓下的蒸汽反復(fù)充入容器，再反復(fù)冷卻的裝置。這就是后來(lái)得到實(shí)際應(yīng)用的紐可門蒸汽機(jī)。由于不使用高壓蒸汽，不存在薩佛里蒸汽機(jī)的危險(xiǎn)性，這就使紐可門蒸汽機(jī)迅速普及應(yīng)用到必須抽出積水的礦井中?？梢钥闯觯~可門蒸汽機(jī)本質(zhì)上還是巴本模式，即蒸汽—真空模式，這里的蒸汽不是產(chǎn)生動(dòng)力而是產(chǎn)生真空的。 盡管紐可門蒸汽機(jī)的效率極低（約0.5％），工作很慢，然而它卻一掃以往煤礦中“人歡馬叫”的原始景況（當(dāng)時(shí)英國(guó)煤礦中用于拖動(dòng)抽水機(jī)的馬就有500多匹），伴隨著英國(guó)資產(chǎn)階級(jí)革命的勝利進(jìn)軍，沿用了半個(gè)多世紀(jì)。 任何機(jī)器都需要不斷改進(jìn)和完善。著名的英國(guó)土木工程師斯米頓改進(jìn)過(guò)紐可門蒸汽機(jī)，使其效率提高了一倍。差不多與斯米頓同時(shí)，瓦特也登上了改進(jìn)蒸汽機(jī)的歷史舞臺(tái)，那是1765年的事情。 當(dāng)時(shí)瓦特作為蘇格蘭格拉斯哥大學(xué)的一名機(jī)械員，受命修理一臺(tái)損壞了的紐可門蒸汽機(jī)。勤于思考的瓦特，把這臺(tái)機(jī)器修好之后，對(duì)它的工作方式仍感到不滿：消耗不少熱量才被加熱的容器，又被冷水冷卻產(chǎn)生真空，在下個(gè)周期里，當(dāng)蒸汽再次引入容器時(shí)，就被已經(jīng)冷卻下來(lái)的器壁所冷卻，只有大量的蒸汽充進(jìn)容器后，容器的溫度才再次上升到能夠保持蒸汽狀態(tài)的溫度，每個(gè)周期都要消耗大量燃料來(lái)抵消冷水帶來(lái)的副作用，也需要一個(gè)加熱容器的中斷時(shí)間。瓦特持續(xù)地思考著這一問(wèn)題，于是一種特殊的思維——靈感的閘門突然打開了。這樣，29歲的瓦特發(fā)明了帶有單獨(dú)冷凝器的蒸汽機(jī)，對(duì)蒸汽機(jī)作了關(guān)鍵性的改進(jìn)。瓦特在蒸汽機(jī)里添了一個(gè)冷凝器，可以不變地保持較低溫度，而第一個(gè)被稱之為汽缸的容器，可以不變地保持較高溫度。基于這個(gè)改進(jìn)，1769年瓦特已經(jīng)有了一臺(tái)動(dòng)作快、效率高的蒸汽機(jī)了。瓦特后來(lái)又做了重要改進(jìn)：讓蒸汽交替地進(jìn)入活塞的兩邊。原先是產(chǎn)生真空的時(shí)候，大氣壓力只把活塞朝一個(gè)方向快速推過(guò)去，然后再被放入的蒸汽推回來(lái)；現(xiàn)在是使高壓蒸汽輪流從兩端進(jìn)入汽缸推動(dòng)活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，效率進(jìn)一步提高了。經(jīng)過(guò)許多巧妙的改進(jìn)，瓦特的蒸汽機(jī)終于以提高了近5倍效率的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)逐步取代了老式的紐可門蒸汽機(jī)。 當(dāng)研究了蒸汽機(jī)發(fā)明的歷史進(jìn)程之后，不難看出瓦特初期及其之前的蒸汽機(jī)中蒸汽不是作為動(dòng)力而是產(chǎn)生真空的。其基本工作方式是：蒸汽進(jìn)入汽缸—冷凝產(chǎn)生真空—大氣壓力快速推動(dòng)活塞。后來(lái)的蒸汽機(jī)則是直接用蒸汽膨脹快速推動(dòng)活塞的，這才是蒸汽—?jiǎng)恿δＪ健Ｆ鋵?shí)，在蒸汽機(jī)發(fā)明之前很久的人類社會(huì)就有過(guò)蒸汽動(dòng)力的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)。比蒸汽機(jī)發(fā)明早二個(gè)多世紀(jì)的意大利文藝復(fù)興三杰之一的達(dá)·芬奇曾經(jīng)繪出過(guò)用蒸汽作為動(dòng)力開動(dòng)大炮的圖樣；古老的亞歷山大城的希羅曾經(jīng)用蒸汽作為動(dòng)力開啟廟門、轉(zhuǎn)動(dòng)球體、開動(dòng)機(jī)械玩具——那還是公元前二世紀(jì)的事情。 能量轉(zhuǎn)化： [討論交流]蒸汽機(jī)是怎樣工作的教科書P19圖2-1-4 燃料的 化學(xué)能 燃燒 水和水蒸氣的內(nèi)能 做功 活塞的機(jī)械能 做功 轉(zhuǎn)輪的機(jī)械能 3．形形色色的熱機(jī) 現(xiàn)代熱機(jī)種類繁多，構(gòu)造各異，但從燃料燃燒的部位來(lái)分類： 外燃機(jī)：蒸汽機(jī)、蒸汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī) 熱機(jī) 內(nèi)燃機(jī)：汽油機(jī)、柴油機(jī)、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、火箭發(fā)動(dòng)機(jī) 三、板書設(shè)計(jì) 第 一 節(jié) 1、內(nèi)能的利用 ①直接利用： ②間接利用： 2、熱機(jī) 化學(xué)能 內(nèi)能 機(jī)械能 3、蒸汽機(jī) 燃料的化學(xué)能 水的水蒸氣的內(nèi)能 活塞的機(jī)械能 轉(zhuǎn)輪的機(jī)械能 4、形形色色的熱機(jī) 外燃機(jī)：蒸汽機(jī)、蒸汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī) 熱機(jī) 內(nèi)燃機(jī)：汽油機(jī)、柴油機(jī) 教學(xué)反思： 第 二 節(jié) 內(nèi)燃機(jī) 教學(xué)目標(biāo)： 一、知識(shí)與技能 1、理解內(nèi)燃機(jī)的基本原理 2、了解汽油機(jī)的工作過(guò)程 3、了解汽油機(jī)與柴油機(jī)的異同 4、知道汽油機(jī)、柴油機(jī)是活塞式發(fā)動(dòng)機(jī) 二、過(guò)程與方法 1、通過(guò)分析汽油機(jī)的四個(gè)沖程，了解活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程 2、了解不同熱機(jī)的不同用途 三、情感、態(tài)度與價(jià)值觀 1、通過(guò)對(duì)內(nèi)燃機(jī)和輪機(jī)在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用，感受技術(shù)進(jìn)步在工業(yè)發(fā)展中的重要作用 2、激發(fā)學(xué)生是愛(ài)國(guó)熱情和獻(xiàn)身科學(xué)事業(yè)的精神 教學(xué)重、難點(diǎn) 對(duì)汽油機(jī)四個(gè)沖程的認(rèn)識(shí)，弄清楚各個(gè)沖程的作用 課型及課時(shí)安排 新授課 1課時(shí) 教學(xué)方法 視頻結(jié)合講授 教學(xué)過(guò)程 賽車場(chǎng)上，一輛輛賽車發(fā)出陣陣轟鳴聲，閃電般飛馳，或許你不知道，賽車的動(dòng)力來(lái)自賽車內(nèi)的一系列“爆炸”。今天我們就一起來(lái)學(xué)習(xí)這個(gè)“爆炸”是怎么發(fā)生的。 一、內(nèi)燃機(jī) 起源：第一臺(tái)實(shí)際使用過(guò)的內(nèi)燃機(jī)，是1859年法國(guó)工程師勒努瓦制造的。這是一臺(tái)煤氣機(jī)，效率很低。1876年德國(guó)工程師奧托制成了按四沖程原理工作的煤氣機(jī)，稱為奧托循環(huán)機(jī)，這是內(nèi)燃機(jī)劃時(shí)代的進(jìn)步。1892年，德國(guó)工程師狄塞爾提出了壓縮點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)的設(shè)計(jì)原理，經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)和改進(jìn)，于1897年制成第一臺(tái)壓燃式內(nèi)燃機(jī)，使用液體燃料，熱效率比以前的內(nèi)燃機(jī)都高。內(nèi)燃機(jī)的發(fā)明，使熱機(jī)的效率由蒸汽機(jī)的10％左右，提高到了40％左右。而且由于內(nèi)燃機(jī)輕巧，適于用在交通工具上，對(duì)促進(jìn)交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展起了關(guān)鍵的作用。 觀察教科書P21圖2-2-2：瓶中的酒精燃燒后產(chǎn)生的高溫、高壓燃?xì)鈱⑵可w頂出。根據(jù)這一現(xiàn)象制成了內(nèi)燃機(jī)。 概念：燃料在汽缸內(nèi)燃燒，產(chǎn)生的燃?xì)庵苯油苿?dòng)活塞做功的熱機(jī)叫活塞式內(nèi)燃機(jī)。 原理：燃料字汽缸內(nèi)燃燒，產(chǎn)生的燃?xì)庵苯油苿?dòng)活塞做功。 種類：汽油機(jī)和柴油機(jī) 內(nèi)燃機(jī)按照使用燃料的不同，分為汽油機(jī)和柴油機(jī)，他們的原理基本相似，我們今天一起來(lái)研究一下汽油機(jī)。 二、汽油機(jī)的工作過(guò)程 播放flash認(rèn)識(shí)內(nèi)燃機(jī)的結(jié)構(gòu)動(dòng)畫：展現(xiàn)汽油機(jī)工作的四大沖程及其連續(xù)工作過(guò)程，可以用按鈕控制每個(gè)沖程動(dòng)作。 結(jié)合模型。給學(xué)生講解： (1)汽油機(jī)的構(gòu)造：氣缸、活塞、進(jìn)氣閥門、排氣閥門、曲軸連桿、飛輪、火花塞。 (2)汽油機(jī)的沖程：汽油機(jī)活塞在氣缸內(nèi)上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從一端運(yùn)動(dòng)到另一端就叫做一個(gè)沖程，每個(gè)沖程完成一種工作，汽油機(jī)的每個(gè)循環(huán)有四個(gè)沖程。 (3)四大沖程：通過(guò)動(dòng)畫模擬，詳細(xì)講解每個(gè)沖程的活塞動(dòng)作情況以及功能。 內(nèi)燃機(jī)原理以一個(gè)循環(huán)為一個(gè)單元，一個(gè)循環(huán)又分為四個(gè)沖程： 開始工作前，活塞位于氣缸上端，進(jìn)、排氣門均關(guān)閉。工作時(shí)，活塞由上向下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)氣門打開，排氣門仍關(guān)閉。由于缸內(nèi)體積增大，壓強(qiáng)減小，空氣和汽油的混合氣體被吸入氣缸。這是第一個(gè)沖程叫做吸氣沖程。 活塞運(yùn)動(dòng)到最下端，就開始轉(zhuǎn)為向上運(yùn)動(dòng)。這時(shí)進(jìn)氣門、排氣門都關(guān)閉，混合氣體被強(qiáng)行壓縮，使氣體的溫度升高，壓強(qiáng)增大。這是第二個(gè)沖程叫做壓縮沖程。此過(guò)程機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。 壓縮結(jié)束時(shí)雖然溫度較高，但未能達(dá)到燃料的燃點(diǎn)。在壓縮沖程結(jié)束的瞬間，火花塞產(chǎn)生電火花，使燃料猛烈燃燒，產(chǎn)生高溫高壓氣體，高溫高壓燃?xì)馔苿?dòng)活塞由上向下運(yùn)動(dòng)，通過(guò)連桿帶動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)。實(shí)現(xiàn)了內(nèi)能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)化。這是第三個(gè)沖程叫做做功沖程。此過(guò)程內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。（點(diǎn)火方式：點(diǎn)燃式點(diǎn)火） 做功沖程結(jié)束，活塞繼續(xù)由下向上運(yùn)動(dòng)，進(jìn)氣門關(guān)閉，排氣門打開，燃燒后的廢氣被活塞推出缸外。這是最后一個(gè)沖程排氣沖程。 此后，活塞又由上向下運(yùn)動(dòng)，從此進(jìn)入下一輪循環(huán)。 (4)能的轉(zhuǎn)化 讓學(xué)生分析在整個(gè)過(guò)程中能的轉(zhuǎn)化情況，學(xué)生利用已有的知識(shí)，和書上的介紹得出結(jié)論：通過(guò)外力先使飛輪和曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，由曲軸通過(guò)連桿帶動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，消耗機(jī)械能來(lái)幫助內(nèi)燃機(jī)完成吸氣、壓縮兩個(gè)沖程，內(nèi)燃機(jī)一旦開始做功，內(nèi)能就會(huì)轉(zhuǎn)化成曲軸的機(jī)械能。這時(shí)曲軸獲得的機(jī)械能一部分推動(dòng)汽車轉(zhuǎn)動(dòng)做功，一部分通過(guò)飛輪（與曲軸相連的質(zhì)量較大的輪子）保存起來(lái)。然后依靠飛輪的慣性再反過(guò)來(lái)向外輸出帶動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)，靠消耗飛輪的機(jī)械能完成排氣以及下一循環(huán)的吸氣、壓縮。這樣內(nèi)燃機(jī)就可連續(xù)工作下去了。 讓學(xué)生觀看汽油機(jī)的連續(xù)工作過(guò)程，加深印象。 小結(jié)：四沖程內(nèi)燃機(jī)在一個(gè)工作循環(huán)中，活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)2次，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)2周，汽缸內(nèi)的燃油燃燒爆發(fā)1次，對(duì)外做功1次，在不做功的沖程，活塞靠飛輪的慣性運(yùn)動(dòng)。 三、柴油機(jī)的構(gòu)造和工作過(guò)程 1、柴油機(jī)的構(gòu)造：氣缸、活塞、進(jìn)氣閥門、排氣閥門、曲軸連桿、飛輪、噴油嘴。 2、工作過(guò)程：[學(xué)生結(jié)合教科書P25物理在線學(xué)習(xí) 和汽油機(jī)一樣包括四個(gè)沖程：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程 但不同的是：①吸氣沖程：只吸入空氣 ②壓縮沖程：缸內(nèi)氣體被壓縮的程度比汽油機(jī)厲害，溫度高，壓強(qiáng)大。 ③做功沖程：壓縮沖程末，噴油嘴噴出霧狀柴油進(jìn)行壓燃式點(diǎn)火。 在完成對(duì)四個(gè)沖程的分析以后，可以組織學(xué)生參考下表分小組討論，把動(dòng)作過(guò)程和能量轉(zhuǎn)化相結(jié)合，有助于理解和鞏固。 ? 吸氣沖程 壓縮沖程 做功沖程 排氣沖程 進(jìn)氣門 打開 關(guān)閉 關(guān)閉 關(guān)閉 排氣門 關(guān)閉 關(guān)閉 關(guān)閉 打開 活塞 向下運(yùn)動(dòng) 向上運(yùn)動(dòng) 向下運(yùn)動(dòng) 向上運(yùn)動(dòng) 主要作用 汽油與空氣的混 合燃?xì)獗晃? 壓縮燃?xì)猓瑴囟壬? 點(diǎn)燃或者壓燃，燃?xì)馊紵? 推動(dòng)活塞對(duì)外做功 燃燒過(guò)的廢氣被排出 特征 利用慣性完成 利用慣性完成 內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 通過(guò)曲桿對(duì)外做功 利用慣性完成 ?（4）關(guān)于柴油機(jī)的工作原理 教科書對(duì)柴油機(jī)原理的介紹進(jìn)行了淡化處理，僅籠統(tǒng)說(shuō)柴油機(jī)以柴油做燃料，構(gòu)造和工作過(guò)程與汽油機(jī)相似。教師應(yīng)該注意到此處與原來(lái)舊教材的差別。但是根據(jù)學(xué)生的具體情況，適當(dāng)介紹一些柴油機(jī)和汽油機(jī)的區(qū)別也是很有意義的。 汽油機(jī) 柴油機(jī) 相同點(diǎn) 吸氣、壓縮、做功、排氣四沖程活塞式內(nèi)燃機(jī) 不 同 點(diǎn) 進(jìn)氣方式 混合氣 空氣 構(gòu)造上 火花塞 噴油嘴 點(diǎn)火方式 點(diǎn)燃式 壓燃式 優(yōu)點(diǎn) 輕便 便宜,功率大,效率高 ?四、飛向太空 噴氣式內(nèi)燃機(jī)： 包括空氣噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)（用在飛機(jī)上）和火箭發(fā)動(dòng)機(jī)（用在火箭上）。利用航空煤油或液氫等燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)?，燃?xì)庀蚝髧姵鲞^(guò)程中，由于空氣的反沖作用，使飛機(jī)或火箭向前高速飛行。 噴氣式內(nèi)燃機(jī)比活塞式內(nèi)燃機(jī)更高效。 火箭發(fā)動(dòng)機(jī)：火藥通過(guò)燃燒產(chǎn)生的燃?xì)怏w積膨脹，從尾端向后高速噴出，推動(dòng)火箭向前飛行。 常用的火箭是多級(jí)火箭?；鸺亩嗉?jí)設(shè)計(jì)可以提供更為持久的動(dòng)力。