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第十章机械能、内能及其转化第二节内能一、教学目标1.初步了解物质结构的基本图像，即分子动理论的基本观点，能用分子动理论的知识解释一些简单现象。2.知道什么是扩散现象，会解释一些简单的扩散现象。3.知道固体、液体、气体的宏观特征和微观分子运动情况。4.知道物体的内能。知道通过热传递和做功能够改变物体的内能。知道能量转化与守恒定律。5.通过观察气体、固体和液体的扩散等一系列实验现象，学习由宏观现象推知微观本质的研究方法。二、教学重点和难点教学重点分子动理论相关实验现象的观察和内能的概念。教学难点对分子动理论内容和物质三态的特征的理解。观察分子动理论相关实验现象是学生理解分子动理论的基础，教学中要注意把宏观量和微观量联系起来。对于内能，可以通过学过的物体的动能和势能知识去类比分子动能和分子势能，进而理解内能。让学生通过联想分子由于热运动而具有动能，分子间有相互作用而具有势能。关于“固体、液体和气体的特征”，学生已经学过物质的三态，但对于不同状态物质的特征并没有形成抽象的认识。教学时以“固体、液体和气体的特征”的知识做载体，在学生获得对物质状态进一步系统的认识的同时，学习宏观现象和微观本质的联系。教学中要精心创设物理情境，引导学生积极主动参与课堂教学活动，避免“灌概念”，要让学生在列举实例、交流讨论等活动中理解本节的内容。三、教学过程1.教学引入从古至今，人类始终没有停止对物质结构的探索，我们知道物质都是由大量分子或原子组成的，这节课的任务就是通过一些宏观实验现象来了解分子。2.“知识点”教学物质结构的基本图像问题引导阅读下面资料，思考这些数据说明了什么展示资料通常情况下，1cm3的空气里大约有2.71019 个分子。如果人数数的速度能达到每秒100亿个，要把这么多分子一个个数完，得花80多年。将1cm3水中的分子一个挨一个的排起来，能排8.71109 km，而太阳与地球相距1.5 108km，这些分子可以在太阳和地球之间排58排。引导学生认识分子特点体积十分小、质量非常小。一般分子直径大约为10-10m。问题分子处于什么样的状态如何得知分子所处的状态引导学生认识由宏观实验现象推知分子运动状态的研究方法。教师演示空气和二氧化氮的扩散实验。简单介绍实验装置；抽走中间的玻璃片。引导学生观察现象抽去中间玻璃片后，上下两个瓶子的颜色逐渐变得均匀。学生分析得出结论二氧化氮气体分子和空气中分子在运动。教师演示浓硫酸铜和水之间的扩散实验（教师可以提前准备，将装有浓硫酸铜和水的烧杯放在教室里，让学生观察浓硫酸铜和水之间的扩散）学生分析得出结论硫酸铜溶液分子和水分子在运动。播放铅板与金板之间扩散的课件（或者录像资料）。引出两种不同物质接触时可以自发地彼此进入对方的现象叫作扩散现象，扩散现象证明一切物质的分子都在永不停息地运动。学生举例每位同学列举2个生活中扩散现象的例子，相互交流。 演示红墨水在热水和冷水中的扩散实验。引导学生观察、分析实验现象，得出结论分子运动的剧烈程度与温度有关，温度越高，分子运动越剧烈。引出分子运动的剧烈程度与温度有关。过渡既然粉笔是由分子组成的，而且分子在不停息的运动，那么为什么粉笔没有变成一个一个的分子，而具有一定的体积和形状呢引导学生观察下面的实验现象，思考实验现象与上述问题之间有什么联系。演示把两根铅柱的端面削平，将削平的端面相对，用力挤压。这时两根铅柱“连接”在一起，在铅柱下面悬挂重物，它们不会分开。引出分子之间存在着相互作用的引力。教师设问分子之间存在着引力为什么没有将分子吸引到一块呢学生猜想分子之间是否还存在着相互作用的斥力引导分析物体能够压缩，但压缩时要用力，而且压缩得越狠，用的力越大，说明组成物质的分子之间不可能靠得很近，进一步推知，分子之间还存在着相互作用的斥力。教师提问分子之间既存在着相互作用的引力，又存在着相互作用的斥力，引力和斥力是同时存在的吗什么时候表现出引力什么时候表现出斥力学生阅读教材第10页的相关内容。教师补充分子之间相互作用力的模型。强调分子之间的引力和斥力总是同时存在的。当分子之间的距离足够小时，分子之间的斥力作用比较显著（引力仍然存在）；当距离进一步增大时，分子之间的引力比较显著（斥力仍然存在）；当分子之间的距离大到分子直径的10倍以上时，分子之间的作用力非常小，可以忽略不计。固体、液体和气体的特征教师设问为什么固体既有一定的体积又有一定的形状液体有一定的体积但没有一定的形状气体既没有一定的体积又没有一定的形状学生思考并交流。教师讲解固体分子彼此靠得很近，分子之间的作用力很大，分子有规律地紧挨在一起，所以宏观上固体既有一定的体积又有一定的形状；液体分子之间的距离较大，分子之间的作用力较小，分子只能在一定限度内运动；所以液体有一定的体积但没有一定的形状；气体既没有一定的体积又没有一定的形状，是因为分子离得很远，每个分子能自由地沿各个方向运动，我们通常称气体的分子为自由分子。我们可以把固体、液体、气体分别比喻成正在做广播操的整齐的队伍、在舞池中跳舞的队伍、在大操场中自由活动的队伍；由于分子的运动快慢与温度有关，因此温度升高时，分子运动变得激烈，分子之间的距离变大，这也就是物体的体积一般都会有“热胀冷缩”性质的道理。物体的内能问题物质的分子也在永不停息地运动，运动的分子具有动能吗相互作用的分子之间具有分子势能吗引出分子动能分子由于运动而具有的能；分子势能分子之间由于存在着相互作用力而具有的能叫分子势能；物体内所有分子的分子动能和分子势能的总和叫做内能。教师强调内能和机械能是不同形式的能。改变内能的两种方法问题内能能够被利用吗（内能能够发生转移或转化吗）观察如图10-2-1所示的实验。图10-2-1思考（1）高温水蒸气把橡皮塞喷出，什么能转化成什么能谁对谁做功图10-2-2（2）水蒸气对塞子做功后内能如何变化（3）采用哪些办法可以使锯条温度升高、内能增大学生讨论观察如图10-2-2所示的实验。引导学生观察、分析发生的现象迅速压下活塞时，使花燃烧起来。学生解释其中的道理迅速压下活塞时，活塞对筒内的气体做功，使气体的内能增加，温度升高，达到了硝化棉的着火点，使硝化棉迅速燃烧起来。引出外界对物体做功其内能增加，物体对外做功其内能减少。用做功的方法来改变物体的内能，实质是不同形式的能之间的转化。得出做功和热传递都可以改变物体的内能。在热传递过程中，物体吸收或放出热的多少，叫做热量，用符号Q表示，国际单位为焦耳，用符号J表示。学生举出内能改变的例子，并分析内能改变的方法。引出做功和热传递对改变物体的内能是等效的。不同形式能的相互转化问题在各种能量相互转化的过程中，转化前和转化后相比，能量的总量会如何变化增加，还是减少，还是不变学生讨论发言。教师再次演示单摆实验。问题在单摆的动能和势能相互转化的过程中，机械能守恒吗减小的机械能到什么地方去了学生讨论交流对于滚摆在摆动的过程中，每次上升的高度逐渐减小，速度也逐渐减小，机械能也逐渐减小，减小的机械能转化为内能了。学生举例说明不同形式能之间可以相互转化。3课堂小结（1）物质结构的基本图像物体是由大量分子组成的；分子在永不停息地做无规则运动；分子间存在着相互作用的引力和斥力。（2）固体、液体、气体的特征（2）物体的内能物体内所有分子的分子动能和分子势能的总和。（3）改变内能的两种方法做功和热传递. 四、教学反思本节课的教学内容比较抽象，对学生分析、归纳、概括能力的要求也较高，因此，在教学设计中充分利用了现象教学的作用，设计了一系列小实验，引导学生观察实验，以增加学生的感性认识，帮助学生在头脑中建立必要的物理图景。以此为基础，通过分析、比较、概括，得出相应的结论。从中也使学生初步认识了通过大量宏观现象的分析、推理来对微观世界进行判断的方法。并通过回忆已学过的各种能量知识，使学生初步建立能量与运动形式的对应关系。5
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