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1、第十五章 熱和能
一、單元復(fù)習(xí)目的
1、知識(shí)與技能目標(biāo):
(1)能用分子動(dòng)理論解釋某些熱現(xiàn)象;嘗試用比熱容解釋某些自然現(xiàn)象;能用能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀(guān)點(diǎn)分析物理現(xiàn)象。
(2)知道做功的過(guò)程就是能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程;通過(guò)實(shí)例了解能量及其存在的不同形式,能簡(jiǎn)單描述各種各樣能量和我們生活的關(guān)系;知道能量守恒定律;能舉出日常生活中能量守恒的實(shí)例。
(3)從能量轉(zhuǎn)化的角度認(rèn)識(shí)燃料的熱值;通過(guò)能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移,認(rèn)識(shí)效率。
2、過(guò)程與方法目標(biāo):
通過(guò)觀(guān)察和實(shí)驗(yàn),初步了解分子動(dòng)理論;通過(guò)實(shí)驗(yàn),了解比熱容的概念。
3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀(guān)目標(biāo):
(1)了解屬性(本章特指比熱容)對(duì)科技進(jìn)步的影響。了
2、解機(jī)械使用的歷史,認(rèn)識(shí)機(jī)械使用對(duì)社會(huì)發(fā)展的作用。了解內(nèi)能的利用在人類(lèi)社會(huì)發(fā)展史上的重要意義。感受各種能量和我們生活的關(guān)系。
(2)有用能量轉(zhuǎn)化與守恒的觀(guān)點(diǎn)分析物理現(xiàn)象的意識(shí)。
二、復(fù)習(xí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)
重點(diǎn):能用比熱容解釋某些自然現(xiàn)象;做功的過(guò)程就是能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程。
難點(diǎn):能用比熱容解釋某些自然現(xiàn)象。
三、知識(shí)梳理
四、教學(xué)課時(shí):三課時(shí)
第一課時(shí)
一、基礎(chǔ)練習(xí)
1、一切物體的分子都在不停地做無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng)。
2、擴(kuò)散:不同物質(zhì)在相互接觸時(shí),彼此進(jìn)入對(duì)方的現(xiàn)象。
3、擴(kuò)散現(xiàn)象說(shuō)明:A分子之間有間隙。B分子在做不停的無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng)。
4、熱運(yùn)動(dòng):物體內(nèi)部大量分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)叫
3、做熱運(yùn)動(dòng)。溫度越高擴(kuò)散越快。說(shuō)明:溫度越高,分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的速度越大。
5、分子間有相互作用的引力和斥力。
6、內(nèi)能:物體內(nèi)部所有分子做無(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。
7、影響物體內(nèi)能大小的因素:①溫度、②質(zhì)量
8、改變內(nèi)能的方法:做功和熱傳遞。
二、復(fù)習(xí)內(nèi)容
1、分子動(dòng)理論及其應(yīng)用:
(1)物質(zhì)是由分子組成的。分子若看成球型,其直徑以10-10m來(lái)度量。
(2)一切物體的分子都在不停地做無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng)
①擴(kuò)散:不同物質(zhì)在相互接觸時(shí),彼此進(jìn)入對(duì)方的現(xiàn)象。
②擴(kuò)散現(xiàn)象說(shuō)明:A分子之間有間隙。B分子在做不停的無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng)。
③課本P120圖15、1-3裝置下
4、面放二氧化氮這樣做的目的是:防止二氧化氮擴(kuò)散被誤認(rèn)為是重力作用的結(jié)果。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象:兩瓶氣體混合在一起顏色變得均勻,結(jié)論:氣體分子在不停地運(yùn)動(dòng)。
④固、液、氣都可擴(kuò)散,擴(kuò)散速度與溫度有關(guān)。
⑤分子運(yùn)動(dòng)與物體運(yùn)動(dòng)要區(qū)分開(kāi):擴(kuò)散、蒸發(fā)等是分子運(yùn)動(dòng)的結(jié)果,而飛揚(yáng)的灰塵,液、氣體對(duì)流是物體運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。
(3)分子間有相互作用的引力和斥力。
①,固體和液體很難被壓縮是因?yàn)椋悍肿又g的斥力起主要作用。
②分子之間存在引力 固體很難被拉斷,鋼筆寫(xiě)字,膠水粘東西都是因?yàn)榉肿又g引力起主要作用。
③分子之間作用力十分微弱,可忽略不計(jì)。
破鏡不能重圓的原因是:鏡塊間的距離遠(yuǎn)大于分子之間的作用力的作用范
5、圍,鏡子不能因分子間作用力而結(jié)合在一起。
2、內(nèi)能的初步概念:
(1)內(nèi)能:物體內(nèi)部所有分子做無(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。
(2)物體在任何情況下都有內(nèi)能:既然物體內(nèi)部分子永不停息地運(yùn)動(dòng)著和分子之間存在著相互作用,那么內(nèi)能是無(wú)條件的存在著。無(wú)論是高溫的鐵水,還是寒冷的冰塊。
(3)影響物體內(nèi)能大小的因素:①溫度:在物體的質(zhì)量,材料、狀態(tài)相同時(shí),溫度越高物體內(nèi)能越大。②質(zhì)量:在物體的溫度、材料、狀態(tài)相同時(shí),物體的質(zhì)量越大,物體的內(nèi)能越大。③材料:在溫度、質(zhì)量和狀態(tài)相同時(shí),物體的材料不同,物體的內(nèi)能可能不同。④存在狀態(tài):在物體的溫度、材料質(zhì)量相同時(shí),物體存在的狀態(tài)不同
6、時(shí),物體的內(nèi)能也可能不同。
(4)內(nèi)能與機(jī)械能不同:機(jī)械能是宏觀(guān)的,是物體作為一個(gè)整體運(yùn)動(dòng)所具有的能量,它的大小與機(jī)械運(yùn)動(dòng)有關(guān)內(nèi)能是微觀(guān)的,是物體內(nèi)部所有分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的能的總和。內(nèi)能大小與分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)快慢及分子作用有關(guān)。這種無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)是分子在物體內(nèi)的運(yùn)動(dòng),而不是物體的整體運(yùn)動(dòng)。
(5)熱運(yùn)動(dòng):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)。
溫度越高擴(kuò)散越快。說(shuō)明:溫度越高,分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的速度越大。
3、內(nèi)能的改變:
(1)內(nèi)能改變的外部表現(xiàn):
物體溫度升高(降低)——物體內(nèi)能增大(減?。?。
物體存在狀態(tài)改變(熔化、汽化、升華)——內(nèi)能改變。
反過(guò)來(lái),不能說(shuō)內(nèi)能改變必
7、然導(dǎo)致溫度變化。(因?yàn)閮?nèi)能的變化有多種因素決定)
(2)改變內(nèi)能的方法:做功和熱傳遞。
A、做功改變物體的內(nèi)能:
B、熱傳遞可以改變物體的內(nèi)能。
C、做功和熱傳遞改變內(nèi)能的區(qū)別:由于它們改變內(nèi)能上產(chǎn)生的效果相同,所以說(shuō)做功和熱傳遞改變物體內(nèi)能上是等效的。但做功和熱傳遞改變內(nèi)能的實(shí)質(zhì)不同,前者能的形式發(fā)生了變化,后者能的形式不變。
三、堂上練習(xí)
四、教學(xué)反思
第二課時(shí)
一、基礎(chǔ)練習(xí)
1、比熱容:?jiǎn)挝毁|(zhì)量的某種物質(zhì)溫度升高(降低)1℃時(shí)吸收(放出)的熱量。
2、比熱容是物質(zhì)的一種特性,大小與物體的種類(lèi)、狀態(tài)有關(guān),與質(zhì)量、體積、溫度、密度、吸熱放熱、形狀等無(wú)關(guān)。
3、水
8、的比熱容為4.2×103J(kg·℃) 表示:1kg的水溫度升高(降低)11℃吸收(放出)的熱量為4.2×103J
4、比熱容計(jì)算公式:Q吸=Cm(t-t0),Q放=Cm(t0-t)
二、復(fù)習(xí)內(nèi)容
1、比熱容:
⑴ 定義:?jiǎn)挝毁|(zhì)量的某種物質(zhì)溫度升高(降低)1℃時(shí)吸收(放出)的熱量。
⑵ 物理意義:表示物體吸熱或放熱的本領(lǐng)的物理量。
⑶比熱容是物質(zhì)的一種特性,大小與物體的種類(lèi)、狀態(tài)有關(guān),與質(zhì)量、體積、溫度、密度、吸熱放熱、形狀等無(wú)關(guān)。
⑷水的比熱容為4.2×103J(kg·℃) 表示:1kg的水溫度升高(降低)11℃吸收(放出)的熱量為4.2×103J
⑸水常調(diào)節(jié)氣溫、取暖、作冷
9、卻劑、散熱,是因?yàn)樗谋葻崛荽?
2、計(jì)算公式:Q吸=Cm(t-t0),Q放=Cm(t0-t)
3、熱平衡方程:不計(jì)熱損失 Q吸=Q放
三、復(fù)習(xí)過(guò)程
例1:下列說(shuō)法中正確的是 ( )
A、一杯煤油用去一半,它的比熱減為原來(lái)的二分之一
B、吸收熱量多的物體比熱一定大
C、高溫物體放出的熱量一定多
D、質(zhì)量相同的水和煤油吸收了相同的熱量,煤油升高的溫度大于水升長(zhǎng)高的溫度
例2:把質(zhì)量為500克,溫度為40°C的鋁塊加熱到100°C,鋁塊吸收了多少熱量?如果這些熱量用來(lái)給水加熱,能使多少20°C的水升高到40°C?
例3:質(zhì)量不同,初溫相等的大、小兩個(gè)鐵塊,吸收了相等
10、熱量后將它們接觸,則大、小鐵塊之間有沒(méi)有熱傳遞,為什么?
四、堂上練習(xí)
五、教學(xué)反思
第三課時(shí)
一、基礎(chǔ)練習(xí)
1、燃料燃燒:化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。
2、1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量,叫做這種燃料的熱值。
3、熱值反映的是某種物質(zhì)的一種燃燒特性,同時(shí)反映出不同燃料燃燒過(guò)程中,化學(xué)能轉(zhuǎn)變成內(nèi)能的本領(lǐng)大小,也就是說(shuō),它是燃料本身的一種特性,只與燃料的種類(lèi)有關(guān),與燃料的形態(tài)、質(zhì)量、體積等均無(wú)關(guān)。
4、熱機(jī):利用燃料的燃燒來(lái)做功的裝置。能的轉(zhuǎn)化:內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能
5、內(nèi)燃機(jī)四個(gè)階段:吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。
二、復(fù)習(xí)內(nèi)容
1、內(nèi)能的獲得——燃料的燃燒
11、 燃料燃燒:化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。
2、熱值
(1)定義:1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量,叫做這種燃料的熱值。
(2)單位:J/kg
(3)關(guān)于熱值的理解:
① 對(duì)于熱值的概念,要注重理解三個(gè)關(guān)鍵詞“1kg”、“某種燃料”、“完全燃燒”。1kg是針對(duì)燃料的質(zhì)量而言,如果燃料的質(zhì)量不是1kg,那么該燃料完全燃燒放出的熱量就不是熱值。某種燃料:說(shuō)明熱值與燃料的種類(lèi)有關(guān)。完全燃燒:表明要完全燒盡,否則1kg燃料化學(xué)能轉(zhuǎn)變成內(nèi)能就不是該熱值所確定的值。
② 熱值反映的是某種物質(zhì)的一種燃燒特性,同時(shí)反映出不同燃料燃燒過(guò)程中,化學(xué)能轉(zhuǎn)變成內(nèi)能的本領(lǐng)大小,也就是說(shuō),它是燃料本身的一種特性,只與燃
12、料的種類(lèi)有關(guān),與燃料的形態(tài)、質(zhì)量、體積等均無(wú)關(guān)。
(3)公式:Q=mq(q為熱值)。
實(shí)際中,常利用Q吸=Q放即cm(t-t0)=ηqm′聯(lián)合解題。
(4)煤氣的熱值是3.9×107J/m3,它表示:1m3煤氣完全燃燒放出的熱量是3.9×107J。
(5)火箭常用液態(tài)氫做燃料,是因?yàn)椋阂簯B(tài)氫的熱值大,體積小便于儲(chǔ)存和運(yùn)輸
(6)爐子的效率:
① 定義:爐子有效利用的熱量與燃料完全燃燒放出的熱量之比。
② 公式:η=Q有效/ Q總= cm(t-t0)/ qm′
3、內(nèi)能的利用
(1)內(nèi)能的利用方式:
⑴ 利用內(nèi)能來(lái)加熱;從能的角度看,這是內(nèi)能的轉(zhuǎn)移過(guò)程。
⑵ 利用內(nèi)能
13、來(lái)做功;從能的角度看,這是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。
(2)熱機(jī):定義:利用燃料的燃燒來(lái)做功的裝置。
能的轉(zhuǎn)化:內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能
蒸氣機(jī)——內(nèi)燃機(jī)——噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)
(3)內(nèi)燃機(jī):將燃料燃燒移至機(jī)器內(nèi)部燃燒,轉(zhuǎn)化為內(nèi)能且利用內(nèi)能來(lái)做功的機(jī)器叫內(nèi)燃機(jī)。它主要有汽油機(jī)和柴油機(jī)。
(4)內(nèi)燃機(jī)大概的工作過(guò)程:內(nèi)燃機(jī)的每一個(gè)工作循環(huán)分為四個(gè)階段:吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。在這四個(gè)階段,吸氣沖程、壓縮沖程和排氣沖程是依靠飛輪的慣性來(lái)完成的,而做功沖程是內(nèi)燃機(jī)中唯一對(duì)外做功的沖程,是由內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。另外壓縮沖程將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。
(5) 熱機(jī)的效率:熱機(jī)用來(lái)做有用功的那部
14、分能量和完全燃燒放出的能量之比叫做熱機(jī)的效率。 公式:η=W有用/ Q總= W有用/qm
提高熱機(jī)效率的途徑:
使燃料充分燃燒
盡量減小各種熱量損失
機(jī)件間保持良好的潤(rùn)滑、減小摩擦。
汽油機(jī)
柴油機(jī)
不
同
點(diǎn)
構(gòu)造:
頂部有一個(gè)火花塞。
頂部有一個(gè)噴油嘴。
吸氣
沖程
吸入汽油與空氣的混合氣體
吸入空氣
點(diǎn)燃方式
點(diǎn)燃式
壓燃式
效率
低
高
應(yīng)用
小型汽車(chē)、摩托車(chē)
載重汽車(chē)、大型拖拉機(jī)
相同點(diǎn)
沖程:活塞在往復(fù)運(yùn)動(dòng)中從汽缸的一端運(yùn)動(dòng)到另一端。
一個(gè)工作循環(huán)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)2次,曲軸和飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)2周,經(jīng)歷四個(gè)沖程,做功1次。
(6)汽油機(jī)和柴油機(jī)的比較:
4、能量守恒定律:
能量即不會(huì)憑空消失,也不會(huì)憑空產(chǎn)生,它只是從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式,或者從一種物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體,而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過(guò)程中,能量的總量保持不變。
四、堂上練習(xí)
五、教學(xué)反思