1、1第十四章 内能与热机一、课标要求1了解内能的概念，能简单描述温度与内能的关系。解读：对于内能的概念，这里是从物体内所有分子的 动能和分子 势能之和来定义的。 “能简单描述温度和内能的关系”是要求学生知道物体的温度越高，内能越大；温度越低，内能越小。内能是能量的一种重要形式，它与人们的生活息息相关，也是后面理解能量守恒定律的基础。因此，应通过生活实例和 实验， 让学生了解内能、温度及其相互关系。课标没有要求从分子运动论的角度解释内能与温度的关系，但 对部分水平 较高的学生来说，不 仅能够接受，而且有助于学生形成将宏观现象与物质的微观状况联系起来的意识，提高分析思维水平，教师可以根据学生实际灵活
2、处理。2了解热量的概念。解读：热量是在热传递过程中，物体吸 热、放 热的多少，是内能变化的量度。课标对热量概念的要求是“了解 ”。要通过实例， 让学生了解热量的物理意义 和单位，知道物体吸 热时内能增加，物体放热时内能减少。3通过实验，了解比热容的概念。尝试用比热容解释简单的自然现象。解读：比热容是热学中的一个重要概念，在 热量的计算和热现象的解 释中都要用到比热容。标准对比热容概念的要求是“了解”，但明确提出了通过“实验”，学生需要在观察、感受实验现象的基础上发现和认识物质的这种热学属性，提高 观察、分析和归纳能力。而对于比热容概念的应用， “尝试 ”和“解释” 都属于理解水平，要求较高。
3、这 主要是为了强调物理知识的应用，突出物理知识与生活和社会的 联系。4从能量转化的角度认识燃料的热值。了解内能的利用在人类社会发展史上的重要意义。解读：人类利用燃料是把燃料储存的化学能转化为内能、光能，标准要求从能的转化的角度认识燃料的热值，就是让学生理解 热值反映的是燃料燃烧时 把化学能转化为内能的本领，知道不同燃料的热值不同，而且要 树立节约能源和保护环 境的意识。 这些既体现了对知识和技能的要求，也体现了情感 态度与价值观的要求。内能的利用在人类社会发展的历史上曾经起过而且目前仍然起着非常重要的作用，标准要求学生了解 这些，是 为了渗透 STS 教育，引导学生关注科技发展，培养学生将科学
4、知识服务于人 类的使命感与责任感。二、本章教材分析21本章概述本章教材主要介绍内能、热量、热值和比热容等概念，改变物体内能的方法，热机对社会发展所起的作用和对环境产生的影响。本章内容是在前面学习机械能概念及其转化的基础上，进一步了解更为抽象的内能概念，认识内能的转化及其应用。这些内容是解释许多常见热现象和进一步学习能量转化与守恒定律的必备基础，也是培养学生运用能量转化观点认识事物，形成科学世界观的很好素材。本章内容的编写顺序是先引入内能，再介绍热量。内能是状态量，教材通过类比力学中的动能、势能，从分子动理论直接引出。建立内能的概念后，介绍改变物体内能的方法（做功和热传递） ，再由热传递过程中物
5、体内能改变的多少定义热量；在热量概念的基础上介绍热值和比热容；最后以汽油机为例，从能量转化的角度分析热机的工作过程，并渗透提高效率和环境保护的意识，引导学生关注科学、技术对社会产生的作用和影响。本章各知识点均属“了解” 、 “认识 ”或“初步认识”的层次。考虑到初中学生刚刚接触热学知识， “内能”、 “热量”等概念都比较抽象，因此教材从日常生活现象入手，采用“ 类比”、“联想”等方法引入概念，不追求概念过分严密的表述。教师教学时不必让学生死记硬背这些概念的文字表述，而要注重指导学生用自己的语言来对相关现象进行归纳、概括，进而形成概念。本章教材大都来自于学生生活的经验，应充分利用学生的经验，激发
6、他们的学习兴趣，让他们积极地参与教学活动，以提高教学效律。本章教学的重点：热量、热值、比热容以及汽油机工作过程都是以内能的概念为基础展开的，所以内能是本章的重点。比热容的概念可以解释许多常见的热现象，热机在社会发展过程中曾经发挥过极其重要的作用，这些内容都有利于学生把物理与生活和社会联系起来，也是本章的重点内容。本章教学的难点：尽管为了帮助学生更好地理解，教材采用了通过与机械能类比的方法来建立内能的概念，通过科学探究让学生认识比热容这种热学属性，但内能和比热容都比较抽象，仍然会形成教学中的难点。另外，从能量转化的角度分析改变内能的方法、燃料的燃烧和汽油机的工作过程，需要学生联系实际和具有综合分
7、析能力，也是本章的难点。2编写特点强调物理知识与生活和社会的联系。如 14.1 节介绍改变物体内能的方法时引入了许多生活实例；14.2 节让学生通过计算来选择燃料，在“信息浏览”栏目中介绍了西气东输工程，在“课外活动” 栏目中引入了数据表“ 青少年每天正常需要的热量 ”；14.3 节利用比热容概念解释沙漠地区的气候特点、汽油发动机和发电机用水作冷却剂；14.4 节介绍了热机对环境的影响和我国长征系列火箭。这些内容的安排都体现了“从生活走向物理，从物理走向社会”的新课程理念，对帮助学生更好地理解物理概念，从生活中学物理，把学到的物理知识应用于生活中，进一步认识物理对社会发展的影响，都有十分重要的
8、意义。突出了学生活动、实验和科学探究。由于本章的几个重要概念比较抽象，因此教材注意充分运用实验和学生的生活经验，丰富学生的感性认识，为学生理解这些科学概念提供支撑。如改变内能的两种方式，探究水的吸热与其质量、温度变化的关系，怎样选择燃料，比较吸热情况相同时砂石与水温度的变化，研究汽油机的工作原理等都是通过学生活3动的形式呈现的；物质的吸、放热性能则安排为学生通过实验进行科学探究。这些内容大多以实验为主，因此突出实验也是本章的特色之一。图文并茂，形象生动。如类比机械能引入内能，利用热传递和做功改变内能的一系列实验和实例，气体、液体和固体燃料的介绍，比热容的引入，使用热机的重大意义，汽油机的结构，
9、热机与环境污染等，都是通过图片来呈现的。这些图片作为课文主体的重要组成部分，避免了枯燥、冗长的文字陈述。这种以视觉信号为主的呈现方式，具有直观形象的优势，对提高学生的学习效率会产生明显的效果。注重科学方法教育。如引入内能概念时运用了类比法，探究水的吸热与其质量、温度变化的关系和探究物质的吸、放热性能时，都运用了控制变量法。掌握这些科学方法既是进一步学习的需要，也符合课程标准对过程和方法的目标要求。3课时安排本章共 4 节，建议全章教学用 5 课时，其中新课每节 1 课时，复习总结 1 课时。三、各节教材说明与教学建议14.1 认识内能1教学目标知识与技能了解内能的概念，知道内能的单位焦耳。能简
10、单描述温度与内能的关系，知道对于同一个物体，温度越高，内能越多，温度越低，内能越少。知道做功和热传递可以改变物体的内能。过程与方法通过机械能认识内能，领会其中的类比方法。经历用热传递和做功方式改变物体内能的活动过程。情感态度与价值观通过实验和实例，养成联系实际学习物理的习惯。2教材说明本节主要内容有：内能的概念，物体的内能与温度的关系，改变物体内能的两种方式：做功和热传递。内能是物理学中的重要概念，是学习本章后面热量、比热容、热机等内容必不可少的基础，因此本节课在全章具有重要的基础性地位。本节的编写思路是：首先通过汽车、火车等交通工具做功的能量来源问题引入新课，然后通过与机械能的类比，建立内能
11、的概念，再结合分子动理论说明物体内能与温度的关系，最后通过学生活动展示改变物体内能的两种方式。这样安排符合学生的认识过程，思路比较顺畅，有助于学生逐步建立内能的概念。由于内能的概念比较抽象，教材采用与机械能类比的方法处理，是为了使学生更形象地认识和理解内能。学习改变物体内能的方法4则采用实验和活动的形式，给学生提供更多、更充分的感性认识素材。本节教学重点：内能的概念是全章乃至整个热学的基础；通过温度高低来判断一个物体内能的多少，在后面学习中会经常用到；改变内能的方法，尤其是通过做功来改变物体的内能，更是分析许多常见现象和汽油机工作过程的理论依据。因此，以上内容都是本节课的重点。本节教学难点：内
12、能概念比较抽象，是本节课的难点。3教学建议由于本节课是全章的第一节，所以首先应引入章标题内能与热机 。因为学生此时对内能一无所知，但对利用热机的一些机器比较熟悉，因此建议这样引入章标题：利用挂图或多媒体投影展示各种热机，展示种类应尽量丰富一些，如汽油机、柴油机、汽车、火车、拖拉机、轮船、喷气式飞机、火箭等，让学生看图比较，讨论交流，找出它们的相同点。学生的发现可能很多，教师最后要归结到两点：都需要燃烧燃料；最后都产生动力，带动其他机器工作。对于这两点，要让学生在交流的基础上形成认识。然后教师指出，热机实质上是利用燃料燃烧释放出的内能来产生动力的。由此引出本章标题内能和热机，之后引出第一节课题认
13、识内能 。什么是内能关于物体的内能，教材采用了与机械能类比的方法引出，这非常符合学生的知识基础和理解水平，通俗易懂。这一段内容的教学，可以采用学生自学讨论的方法处理。教师可以设计如下思考题：什么叫做物体的内能？对于物体具有内能，你是怎样理解的？内能的单位与机械能的单位相同，为什么？同一物体的内能与其温度有什么关系？为什么？为什么说“一切物体，不论温度高低，都具有内能”？在引入内能概念时，教材采用了与机械能类比的方法，你认为用这种方法学习新的物理概念有什么好处？教学中，教师可以组织学生认真阅读分析，充分交流讨论，最后通过小组向全班汇报、教师及时点评总结的形式，达到全面细致地落实教学要求的目的。这
14、段教学的关键是学生活动要充分，教师总结要精炼。最后，可向学生介绍：以往教科书通常把“内能”成为“ 热能 ”，而且目前的科技资料或日常生活中，人们仍习惯将内能成为热能。但不宜介绍内能与热能的区别和联系，因为这远远超出初中学生的知识基础和理解能力。怎样改变物体的内能 这段内容的教学，教师需要首先引出内能是可以改变的。这可以根据前面物体内能跟温度有关自然引出，然后提出这一段的核心问题：“怎样才能改变物体的内能”。这段内容的教学可以采取两种方法进行：教材图 143 所示两幅图片展示了改变物体内能的两种方式：做功和热传递。教学5中可以利用这两幅图，让学生观察图片、阅读图下文字，知道改变物体内能可以采取两
15、种途径：做功和热传递。还可以设计一个学生活动：学生以小组为单位，每个小组准备铁丝、酒精灯、热水、锤子、铁砧、砂布等，让学生自己想办法并实际操作，改变铁丝的内能。学生可能会想出许多办法，如用热水烫、用酒精灯烧、来回弯折铁丝的某一部位、用锤子敲打铁丝的某一部位、把铁丝在砂布上来回摩擦等。教师组织学生汇报展示时，对各种不同方法，要引导学生梳理归类，使学生明确改变物体的内能有两种不同的途径：做功和热传递。活动 1 主要介绍用做功的方式可以改变物体的内能。教学的关键是为学生提供充分的感性素材，如简单易行、效果新奇的实验和常见的生活事例。这部分内容对进一步学习能量转化与守恒定律也具有重要作用。这里也可以分
16、为两个环节进行：亲自实验，感受体验。可以采用图 144 所示的实验，如果前面引入“怎样改变物体的内能”时没有采用“ 改变铁丝的内能” 实验，可以在这里运用。总之，要尽量多做实验，让学生亲自做实验。需要补充说明的是，图 144(b)所示的实验中，如果实验室没有乙醚，可以用硝化棉代替。本实验也有用酒精或火柴头的，但效果都不太好，乙醚又具有一定毒性，所以硝化棉是很好的替代品。可以找一些瓶装酒瓶口上的封口薄膜，最常见的为白色，也有玫瑰色的，其主要成分就是硝化棉。实验时，可取一块黄豆大小的这种封口薄膜，放入活塞筒底部作为点燃物，通常压缩一次即可点燃，且火光明亮，可见度大。如果找不到，还可以自制硝化棉，具
17、体方法见章末课程资源。另外，酒精、火柴头、乙醚和硝化棉，都是为了显示空气被压缩后温度升高了，属于实验效果显示器。如果条件许可，把温度传感器安装在筒内，也可起到同样的作用。教学中可以把这种设计思想介绍给学生，有助于提高学生理解实验和设计实验的能力。列举事例，分析解释。除了上面的实验外，教师还应让学生讨论列举生活中的有关事例，并进行分析解释。有了感性认识不代表就有了深刻理解，还需要进行分析，使之由感性认识上升到理性认识。活动 2 主要介绍用热传递的方式可以改变物体的内能，教学中可以采用以讨论交流为主的方式进行。这里可以分为两个层次：认识热传递的三种方式及各自的特点。学生在小学科学课程中已经学过热传
18、递的三种方式，但时间相隔已经很长，教学中应引导学生复习回顾，并通过多媒体投影或板书等形式展示传导、对流和辐射的定义：传导热沿着物体传递叫做传导；对流靠液体或者气体的流动来传递热的方式叫做对流；辐射热由物体向外发射出去叫做辐射。让学生阅读图 145 思考并讨论两个问题：图中三种情况各是通过哪种方式改变物体内能的？传导、对流和辐射这三种热传递方式有哪些相同点和不同点？待学生充分比较、讨论后，教师引导学生汇报总结。图 145 中，a 图是传导，b 图是对流，c 图是辐射。三种方式的相同点是热都是从高温物体传到低温物体，或从物体的高温部分传到低温部分；不同点是传导是热沿着物体传递，物体并不运动，对流是
19、靠物体（液体或气体）流动传热，辐射不需要媒介，热直接射出去，如果学生基础较好，还可告诉学生辐射是以红外线或电磁波传递的。6学生根据生活经验列举热传递改变物体内能的事例。这个环节要让学生充分交流，利用每位学生的生活经验，唤起他们的回忆和感受，丰富感性认识。不仅要求学生描述实例，还要指出热从哪里传到哪里，是通过哪种方式传递的。要引导学生思考回答：高温物体温度降低了，内能减少了，减少的内能哪里去了？低温物体温度升高了，内能增加了，增加的内能哪里来的？这样才能使学生真正明确热传递可以改变物体的内能，理解热传递的实质是内能的转移，即一个物体的一部分内能转移给另一个物体，或者是内能从同一物体的高温部分转移
20、给低温部分。学生明确了这些，会为后面理解热量概念打下基础，有助于学生进一步学习和理解能量转化与守恒定律。后面的“想一想” ，是为了综合运用前面学过的知识，并引出做功和热传递这两种改变内能的方式是等效的，通过学生讨论交流完成即可。对于使水的内能增加，学生可能会想出许多种办法，教师应引导学生判断是属于做功还是热传递改变物体的内能。对于等效问题，学生往往不甚明白，教师可多列举几个例子，以充实学生的认识，加深理解。4教学评价课堂测评1 物体的内能是（ ）A物体的动能和势能的总和B物体所含一切能量的总和C物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和D物体温度升高或降低时，吸收或放出的热量2 下列说
21、法中，正确的是（ ）A温度越高，物体内分子无规则运动越慢B对一个物体而言，温度越高，物体的内能越大C物体的内能跟物体的温度无关D温度为 0时，物体没有内能3 物体的内能增加了，则（ ）A一定是其他物体对它做了功B可能是物体吸收了热量，也可能是其他物体对它做了功C物体一定吸收了热量D物体的机械能一定增加4 如图 141 所示，把烧红的工件放入冷水中，工件会凉下来。这是利用 方法改变物体内能。在此过程中，烧红的工件 热量，温度 ，内能 。5 用手反复弯折铁丝，铁丝的弯折处会 。这是由于弯折铁丝时手对铁丝 ，使它的内能 ，温度 ，在这个过程中 能转化为 能。图 14-1 用淬火方法冷却工件76 指出
22、下列现象中改变物体内能的方法雪在阳光下融化 ；火车驶过后，铁轨温度升高 ；双手搓一搓，使手暖和 ；一杯热水慢慢变凉 ；（5）暖气片散热，使室内温度升高 。7 如图 142 所示，把一个薄壁金属管固定在支座上，管中装一些酒精，然后用塞子塞紧。把一根粗糙的皮条缠在管子上，并迅速来回拉动皮条，过一会儿，会看到塞子“呯 ”的一声被冲开，而且管口还会出现“ 白雾” 。请你解释其中的道理。【参考答案】1C 2B 3B 4热传递 放出 降低 减少 5发热（或发烫）做功 增加 升高 机械 内 6热传递；做功；做功；热传递；（5）热传递7分析：本实验的过程中包含丰富的物理知识，有两个做功改变物体内能的过程。一是
23、拉动皮条时的“摩擦生热”，二是酒精蒸气对塞子做功，把塞子冲开；还有一个热传递过程，即管子由于摩擦变热后，会把内能传递给里面的酒精。另外，还包含两个物态变化过程，一是酒精受热时发生汽化，二是塞子被冲开时，由于蒸气对外做功，内能减少，温度降低而发生液化，出现“白雾”。如有条件，建议教师演示本实验，会产生很好的效果。答案：把一根粗糙的皮条缠在管子上，迅速来回拉动皮条，克服摩擦做功，把机械能转化为管子的内能，使管子的内能增加，温度升高。管子的内能传递给管内的酒精，使酒精的温度也升高，酒精会发生汽化，甚至可能沸腾，使管内酒精蒸气的压强增大，压强大到一定程度，就会把塞子冲开。当酒精蒸气把塞子冲开时，蒸气对
24、塞子做功，其内能转化为塞子的机械能，蒸气的内能减小，温度降低，使酒精蒸气和周围的水蒸气发生液化，产生微小的液珠飘浮在空中，就是我们看到的“白雾”。“自我评价与作业”指导1. C 2. 增加 热传递 3. 太阳能热水器是利用热传递方式改变水的内能的；燃气热水器是利用煤气或天然气燃烧产生热量，再通过热传递的方式传给水来改变水的内能的；电热水器是利用电流做功使电热丝发热，再通过热传递方式传给水来改变水的内能的。14.2 热量和热值1教学目标知识与技能了解热量的概念，知道热量是在热传递过程中物体内能改变的多少。知道当质量一定时水吸收的热量跟温度的升高成正比，升高的温度相同时水吸收的图 14-28热量跟
25、它的质量成正比。了解热值的概念，会根据热值来计算燃料完全燃烧放出的热量，会根据实际需要选择燃料。过程与方法经历探究水的吸热与质量、温度变化的关系的活动过程，进一步熟悉其中的控制变量法。情感态度与价值观通过“选择燃料” 、 “饮食与运动” 等学生活动，阅读有关 “西气东输” 的信息，激发学习物理的兴趣，并使学生逐步树立理论联系实际的观念，养成用科学知识分析和看待生活中事物的习惯。培养学生关注饮食与健康意识，帮助他们树立合理利用能源的科学发展观念。2教材说明本节主要内容有：热量的概念、单位，水的吸热与其质量、温度变化的关系，热值的概念。热量是理解许多热现象的基础，也是下节课学习比热容的基础。热值则
26、是选择燃料的重要依据之一，也是分析各种燃烧现象和燃烧效率的基础知识。本节的编写思路是：本节可分为相对独立的两部分，热量和热值。热量的概念是承上节热传递改变内能而来，并由此给出了热量的定义，在此基础上安排学生活动实验探究“水的吸热与其质量、温度变化的关系”，这一探究既是对热量概念的深化，又为学生后面理解比热容作铺垫。燃料的热值是人们生活、生产与贸易中经常用到的物理量。随着现代化进程的加快，人均消耗能源越来越多。煤炭、天然气、液化石油气、汽油、柴油等燃料的价格与其热值密切相关。为此，课标要求学生认识燃料的热值。热值反映燃料完全燃烧时放热的多少，是表示燃料性能的重要指标，燃料燃烧放出的热量是热机工作
27、的能源，燃烧过程中存在效率和污染问题，这些都是学生需要了解的。热机、效率和环保等内容承载着对学生进行情感态度与价值观教育的重要功能。本节教学重点：热量的概念是本节课的重点。探究水的吸热与质量、温度变化的关系这个学生活动，有助于加深学生对热量概念的理解，也是后面学习比热容的基础，让学生做好这个实验是教学的关键。热值以及如何选择燃料与生活实际联系密切，也是本节课的重点。本节教学难点：热量的概念是用内能概念来定义的，比较抽象；同时，热量又是一个过程量，即只有在物体内能发生变化时，才能谈热量，所以热量的概念是教学的难点。实验“探究水的吸热与质量、温度变化的关系”需要学生运用控制变量的方法，自己设计记录
28、数据的表格，分析实验数据找出规律，对学生的综合能力要求较高，也是本节课教学的难点。3教学建议什么叫热量热量的概念是承接上节课热传递改变物体的内能而来的，所以课题引入可以采用复习9上节课内容的方式。复习时应突出热传递改变物体的内能。为了帮助学生形象的建立内能转移的认识，可以利用下面的图形来表示内能转移的过程。在此基础上，教师直接引出热量的概念：物理学中，把在热传递过程中物体内能改变的多少叫做热量。教师要引导学生明确，热量是为了描述和量度热传递过程中内能的变化而引入的,热量是一个过程量，它对应于热传递的过程。一个物体的温度即使很高，也不能说它含有的热量多；反之，物体的温度低，也不能说它含有的热量少
29、。如果没有发生热传递，即它的内能没有改变，就谈不上热量。在热传递过程中，高温物体内能减少，放出热量，低温物体内能增加，吸收热量。然后通过教师介绍或学生阅读，让学生知道热量的表示符号和国际单位制单位。应该让学生明白，既然热量是内能变化多少的量度，其单位应与内能单位一致。探究物体吸收或放出的热量这段内容是通过对水加热的实验，让学生认识水吸热的多少与水的质量和升高的温度之间的关系。通过这个实验既可以巩固加深学生对热量概念的理解，又为下节课学习比热容打基础。不管是实验设计、操作，还是研究问题的方法，研究比热容的实验与本实验基本相同。活动 1 实验之前，应先提出问题：物体吸收或放出热量的多少与哪些因素有
30、关？引导学生根据生活经验和事实猜想。进行猜想可以为后面的实验研究定向，同时对最终理解实验结论具有铺垫作用。活动 A 按照教材设计进行即可。活动 B 可以让学生分小组讨论设计，教师要适时提醒学生如何控制变量。为方便计算，同时考虑到课堂上加热的时间有限，取 100g、200g、300g 即可。对质量不同的水进行加热时，如果用酒精灯作热源，要保证每个酒精灯的火焰大小、燃烧情况基本相同。得出结论后，教材给出了 1kg 水温度升高（或降低）1需要吸收（或放出）的热量，这里可以根据学生实际适当扩展一下：1kg 砂石温度升高 1时，需吸收的热量是0.92103J；1kg 砂石温度升高 10，需吸收多少热量？
31、10kg 砂石温度从 10升高到 100，需吸收多少热量？与水对比，你有什么发现？这样会对后面学习比热容做好铺垫。高温物体温度降低内能减少内 能低温物体温度升高内能增大10燃料的热值热值是表征燃料完全燃烧时放热本领的物理量，是选择燃料的主要依据。热值问题可以从生活中需要大量的热量引出。例如，通过阅读教材图 149 或用多媒体投影展示固体燃料、液体燃料或气体燃料，然后让学生列举生活中常见的燃料，判断属于上面的哪一类。再提出思考讨论题：这些不同燃料燃烧的过程有哪些相同点和不同点？学生交流后，教师及时总结，明确燃料燃烧过程都要放热，但质量相等的不同燃料完全燃烧放出的热量不相等。为了表示燃料燃烧时这种
32、放热本领的不同，物理学中引入了热值的概念。至此可以顺势给出热值的定义和单位。常见燃料的热值表比较简单，类似的表格前面见过多次，可以让学生阅读表格，谈谈有什么发现。教师要注意引导学生明确燃料的热值表示的含义，知道表示气体热值时单位常用 J/m3，在常见燃料中氢的热值是最大的。有关热值的计算公式比较简单，可以利用教材中的题目或者教师另选类似的题目进行练习。这里的计算只为帮助认识热值，不必扩展更多更深。燃烧的效率问题和污染问题是目前社会关注的热点问题，如果只是让学生阅读教材中的文字或只由教师讲述，都显得比较枯燥，难以在学生脑海中形成深刻的印象，更不能达到对学生情感态度与价值观的教育效果。教学中可以通
33、过加强视觉信号来突出这个问题，如用挂图或多媒体投影展示锅炉烟囱、蒸汽机车冒黑烟等类似情景，提出问题让学生思考：这些燃烧存在哪些问题？教师组织学生交流，最后归结到燃烧效率和环境污染两个方面，指出燃料不能完全燃烧会浪费燃料，降低效率，造成污染。还可回扣到热值定义中的关键词“完全燃烧”，让学生体会为什么要有这样的限定。教师要引导学生分析燃料燃烧所产生热量的流向，知道哪些是有用的，哪些被浪费掉了，进一步理解效率的意义。在比较普通家用煤炉、普通燃煤锅炉和现代化锅炉的效率时，通过多媒体投影、挂图展示相关情景，可以产生更加形象化的效果。教师还应加以引申，让学生知道节约能源、减少污染是可持续发展观的重要目标。
34、活动 2 目的是加深对热值概念的理解，运用热值概念分析解决实际问题。其中的第 1个问题可以在课堂上完成，可以个人活动，也可小组活动。第 2 个问题应与课后课外活动1 结合起来，布置每个学生回家完成。就一个班级而言，最好有不同燃料结构的家庭调查进行对比，以丰富学生对我国家庭燃料结构与节能措施的认识。一定要让学生实际进行调查，并在课堂上进行交流，这样有助于培养学生关注生活、关注社会的良好习惯，实现新课程标准中“从物理走向社会”的新理念。信息浏览栏目对西气东输作了简明介绍，是希望学生能够关注社会现实中的重大问题。西气东输是我国近年来重要的工程项目之一，是解决东部能源紧缺的重要举措，对东部地区的发展具
35、有十分重要的意义。建议让学生通过上网或查阅书籍，搜集有关信息，然后全班进行交流共享。课外活动 1 是一个以调查、访问、观察为主要形式的综合性活动，意图是希望通过学生进行社会调查，了解我们周围普通人生活的变化和发展，感受社会的不断进步，进一步激发学生为社会发展做出自己贡献的热情。实际教学中，对不同层次、不同条件的学生可11以提出不同的要求。也可结合研究性学习课程，将它作为一个课题，组织小论文评选等激励学生积极参与。教师自己也要带头进行这方面的调查研究，以丰富教学内容和教学资源。课外活动 2 目的是让学生学习阅读数据表，从中提取有用信息，通过计算来分析讨论有关饮食、运动和身体成长方面的问题，引导学
36、生关注我们周围的生活，关注自身的发育和发展，并形成运用数据来分析和判断生活现象的意识，养成严谨求实的科学态度。对于第 1 个问题，由于需要提取信息，并进行简单计算，因而具有一定的难度。建议按性别将男、女学生分成若干小组分别活动，得出若干结果，再进行汇总。以 1315 岁年龄段的女生为例，每天需要淀粉 0.56kg，而 16 岁的男生则每天需要淀粉 0.70kg。计算结果保留两位有效数字即可。第 2 个问题则可以结合当前我国青少年大量出现的“小胖墩”、 “豆芽菜”体形这类亚健康体形的原因展开讨论，也可以与本章其他内容综合在一起，让学生以小论文的形式参与讨论交流。不管采用什么形式，都要要求学生联系
37、自己和身边的实际，活动的目的是为了指导自己养成科学的生活习惯和健身意识。以上两个活动很好地体现了新课程的理念，是引导学生从生活走向物理、从物理走向社会的绝佳素材，老师们在教学中一定要予以足够的重视，让学生实实在在地活动，切实有所收获。4教学评价课堂测评1. 热量是为了描述和量度 _而引入的物理量，它的单位是 。有人说，物体的温度越高，所含的热量越多。这种说法正确吗？为什么？2. 物体吸收或放出的热量跟 和 有关。当质量一定时，物体放出的热量跟降低的温度 ；当降低的温度相同时，物体放出的热量跟它的质量 。3. 单位质量的某种燃料燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值。这种说法是否正确？为什么？4.
38、干木柴的热值是 1.2107J/kg，它的物理意义是 。如完全燃烧 kg 的干木柴，可以放出 3.6107J 的热量， 。5. 关于燃料和热值，以下说法中正确的是（ ）A 燃料的热值与燃料的质量无关B 容易燃烧的燃料，热值一定大C 煤的热值大于干木柴的热值，燃烧煤放出的热量一定比燃烧干木柴放出的热量多D 为了提高锅炉的效率，一定要用热值高的燃料6. 煤油的热值为 4610 7J/kg，100g 煤油完全燃烧可放出多少热量？7. 西气东输第一期工程主干线西起塔里木盆地的轮南油气田，向东途径九个省区，最终到达上海，年输送天然气 1.21010m3，即年输气质量为 kg。若这些天然气完全燃烧，则放出
39、热量 J。 （管道内天然气的密度为 6kg/m3，天然气的热值是 5107J/kg）128. 某校教师组织兴趣小组调查学校使用的几种炉灶的能量利用效率。他们发现学校的一个老式锅炉烧水时，经常冒出大量的黑烟，且烧水时锅炉周围的温度很高，锅炉的效率很低。请你根据调查中发现的现象分析此锅炉效率低的原因，并提出相应的改进措施。【参考答案】1在热传递过程中物体内能改变的多少 焦耳（J） “物体温度越高，含有的热量越多”这种说法是不正确的，因为热量是一个对应于热传递的过程量，不能说一个物体含有多少热量。 2物体的质量 温度变化 成正比 成正比 3不正确，因为缺少“燃料完全燃烧 ”这个前提条件。 41kg
40、干木柴完全燃烧放出的热量是 1.2107J 3 5A 64.610 6J 77.210 10kg 3.61018J 8. 锅炉效率低的原因： 锅炉冒出大量的黑烟，煤不能完全燃烧；锅炉周围的温度很高，说明向周围散失的热量太多。改进措施：使用煤粉，加大送风量，改善燃烧情况，使燃烧更充分；在向外散热的地方采用隔热材料，防止散热。“自我评价与作业”指导1. 在热传递过程中，物体内能改变的多少叫做热量。在国际单位制中，热量的单位是焦耳（J ） 。2. C3. 5.1108J 6106J14.3 研究物质的比热容1教学目标知识与技能了解比热容的概念，知道比热容是物质的一种基本属性，是反映物质的吸、放热性能
41、的物理量，知道比热容的单位 J/（kg）及其读法、含义。会用比热容的概念解释有关的简单现象。知道水的比热容较大。过程与方法通过实验探究，认识质量相同的不同物质，在吸收相同的热量时，升高的温度不同这一特点，会运用控制变量法设计和进行实验。情感态度与价值观（4）通过联系实际，分析与比热容有关的问题，让学生感受物理无处不在，体会物理知识的魅力，养成探索、思考物质世界奥秘的兴趣和好奇心，逐步发展学生对物理和科学的感情。2教材说明本节主要内容有：探究物质的吸、放热性能和建立比热容的概念。比热容是反映物质吸、放热本领的物理量，是物质的一种重要热学特性，是进一步学习热学知识的基础概念，也是分析许多有关现象的
42、理论依据。因此，本节课在热学中具有重要的地位。本节的编写思路直接而简明：首先通过学生实验探究物质的吸、放热性能，由此得出质量相等的不同物质在升高相同的温度时吸收的热量不同这个结论，然后顺势引出比热容13的概念，给出定义、单位。再通过表格介绍一些常见物质的比热容，分析水的比热容较大对气候的影响和在生产生活中的应用，最后通过一个学生活动计算并比较吸热情况相同时砂石与水的温度变化，深化对比热容概念的理解。这个过程是物理概念教学的典型，即展示情景经历探究建立概念给出定义、单位（有时还有公式）深化理解拓展运用。本节教学的重点：比热容概念的建立是本节课的重点内容，而做好前面探究物质的吸、放热性能实验，让学
43、生充分认识物质在吸、放热性能上存在差异则是本节课的关键。本节教学的难点：本节课中的探究实验是初中物理中比较困难的实验之一，理解不同物质吸、放热性能上的不同是本节课的教学难点之一，让学生亲自做好这个探究实验可以有效地突破这一难点。利用比热容概念来分析沙漠和沿海气温的不同特点、发动机冷却时用水等现象，是对学生是否理解比热容概念的检验，也是难点这一。为了突破这一难点，可以组织学生完成教材第 79 页的活动 2“比较吸热情况相同时砂石与水的温度变化”，并让学生充分讨论、交流。3教学建议教材图 1411 的目的是说明“不同物质的吸、放热性能不同”，从而引入新课。教学中可以直接让学生阅读该图（如果用多媒体
44、投影类似图片效果更好） ，让学生比较两种情况下有什么不同（一天中的温差不同） ，引导学生猜想造成这种不同的原因，并进一步使学生意识到这是由于水和砂石在吸、放热的性能上有差异而造成的，为下面的科学探究埋下伏笔。探究物质的吸、放热性能这是本章的一个重要的科学探究活动，学生需要经历提出问题、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据和分析论证的科学探究过程。这个探究的过程和结论是建立比热容概念的基础，学生能否真实经历探究的过程并确认实验的结论，将直接影响其对比热容的理解。因此，切实落实探究的过程，做实、做细、做好这个实验是非常重要的。探究不同物质的吸、放热性能是初中物理中比较困难的实验之一，尽管教材编写
45、者已充分考虑到学生设计和实验操作的难度较大，对探究的内容作了简化，但教师仍然需要注意及时指导和协助学生，以保证每组学生都观察到相应的实验现象，得到较好的实验结果。下面对探究的各个环节加以具体说明。提出问题从前面对图 14-11 的分析，学生已经意识到不同物质的吸、放热性能不同，这里还要把这个比较笼统的问题描述为明确具体的可验证的物理问题。教师可以进行如下引导：如果上面两幅图中都是水或都是砂子，质量相同，升高的温度也相等，显然，它们吸收的热量必定相等。那么，不同物质（如水和砂子） ，在质量相同、升高的温度相等时，它们吸收的热量也相等吗？这是一个可验证的问题，其中包含限制条件，如质量相等、升高的温
46、度相等、不同物质等，为下面设计实验提供了基础。制定计划与设计实验14要比较不同物质的吸热性能，需要取质量相等的不同物质，使其升高相等的温度，比较各自吸收热量的多少。这仅仅是一个实验计划而已，还要具体设计怎样实现这些要求。具体做法是：不同物质选择水和砂子；质量相等要用天平称量；升高的温度通过温度计测量出来；水和砂子吸收热量的多少通过加热时间的长短来判断，因此要用两个相同的加热源（如相同的酒精灯，但从安全性考虑，尽量不要用通常的“热得快”等电加热器） 。另外，装水和砂子的烧杯规格要相同，要保证除了水和砂子不同之外，其他条件都相同。教材提供的参考实验记录表是测量在加热时间相同的情况下，100g 水和
47、砂石升高的温度值，从而比较不同物质的吸放热性能的。此外，实验中也可选用水和煤油（或酒精、色拉油）对比进行研究。但煤油、酒精和色拉油均属易燃品，实验时一定要注意安全。由此看来，本实验对学生来说是有一定难度的。记录实验数据的表格可以直接采用教材上的，也可根据需要自行设计。不管采用哪种，教师都应引导学生弄清表格中各行各列表示的含义，包括其中的单位等，这是以后阅读、使用和设计表格必备的知识。实验的步骤要让学生自己设计，以锻炼他们设计实验和语言表达的能力。兹举一例，仅供参考：按照图 1412 所示，用铁架台、酒精灯、石棉网、烧杯、温度计等组装器材； 用天平分别称取 100g 水和砂子，分别倒入两个烧杯中
48、；记录水和砂子开始时的温度； 同时对水和砂子加热，记录在加热 1min、2min、3min时，水和砂子各自升高的温度。本实验有一定难度，需要同组学生互相配合，对实验结果不要过于追求精确，只要能得出定性结论即可。分析与论证学生实验取得数据后，教师可引导学生比较、分析：质量相同的水和砂子，升高相同温度时，加热的时间长短是否相同？这说明了什么？从而引导学生得出结论。在描述结论时，初学的学生不一定能做到简洁而准确，只要能大致地将问题表达清楚，就应该予以肯定和鼓励。但教师一定要规范描述到“在质量相等、升高的温度相同的情况下，不同物质吸收的热量不相等，水吸收的热量比砂子吸收的热量多”。什么是比热容比热容的概念反映了不同物质吸、放热性能上的不同。有了前面的实验基础，学生接受比热容的概念就比较顺畅了。比热容的定义可以直接给出，但教师要引领学生解析其中的关键词及其含义。如为什么要限定“单位质量”、 “温度升高 1”，这是因为比热容是以热量来定义的，而热量跟物体的质量和升高的温度都有关。比热容是初中物理出现的惟一一个由两个以上物理量来定义的物理概念，教师对概念的表述与单位的教学都要充分估计学生认知的困难，把铺垫和引导做得细一些。对于比热容的单位，要结合阅读
