教學(xué)設(shè)計(jì)完整版：物態(tài)變化中的能量交換

物態(tài)變化中的能量交換教學(xué)設(shè)計(jì)●課標(biāo)要求了解熔化和凝固，汽化和液化過(guò)程中的能量交換?！裾n標(biāo)解讀1．知道什么是熔化熱和汽化熱及其應(yīng)用。2．學(xué)會(huì)計(jì)算物質(zhì)熔化和汽化時(shí)吸收的熱量。3．從能量轉(zhuǎn)化的角度對(duì)物態(tài)變化中吸收、放出熱量作出正確的判斷。4．了解氣體液化在生產(chǎn)、生活及科學(xué)技術(shù)中的應(yīng)用?！窠虒W(xué)地位本節(jié)從能量交換的角度分析物態(tài)變化的現(xiàn)象，主要學(xué)習(xí)熔化熱和汽化熱的概念．本節(jié)內(nèi)容雖然不是高考的重點(diǎn)，但可以讓我們從能量角度分析物態(tài)變化問(wèn)題，提高分析和解決問(wèn)題的能力。【教案設(shè)計(jì)區(qū)】●新課導(dǎo)入建議俗話說(shuō)：“下雪不冷化雪冷”，你知道這是什么原因嗎？天熱的時(shí)候人為什么會(huì)出汗？出汗時(shí)如果再吹電風(fēng)扇會(huì)感到更涼爽，你能用所學(xué)知識(shí)解釋這些生活現(xiàn)象嗎？通過(guò)本節(jié)知識(shí)的學(xué)習(xí)，就會(huì)明白這些問(wèn)題。●教學(xué)流程設(shè)計(jì)eq\x(\a\al(課前預(yù)習(xí)：,1.閱讀本節(jié)教材內(nèi)容；,2.填寫(xiě)【課前自主導(dǎo)學(xué)】))?eq\x(\a\al(步驟1：,導(dǎo)入新課：從日常生活中常見(jiàn)的現(xiàn)象引入.))?eq\x(\a\al(步驟2：,老師提問(wèn)：檢查預(yù)習(xí)效果，并組織討論交流.))?eq\x(\a\al(步驟3：,師生互動(dòng)：完成“探究1”理解熔化熱的概念.))?eq\x(\a\al(步驟4：,師生互動(dòng)：完成“探究2”理解汽化熱的概念.))?eq\x(\a\al(步驟5：,學(xué)生練習(xí)：完成【當(dāng)堂雙基達(dá)標(biāo)】))?eq\x(\a\al(步驟6：,課堂小結(jié)：學(xué)習(xí)總結(jié)本節(jié)知識(shí)，布置課下完成【課時(shí)作業(yè)】))?課標(biāo)解讀重點(diǎn)難點(diǎn)1.了解固體熔化熱，知道不同固體有不同的熔化熱。2.了解液體的汽化熱，了解液體變氣體吸收熱量是為了克服分子引力做功，與克服大氣壓力做功。3.運(yùn)用所學(xué)知識(shí)嘗試思考一些與生產(chǎn)、生活相關(guān)的實(shí)際問(wèn)題。1.晶體熔化時(shí)的熔化熱。(重點(diǎn))2.汽化熱的概念。(重點(diǎn))3.液體汽化需要吸熱的原因。(難點(diǎn))【自主學(xué)習(xí)區(qū)】知識(shí)1熔化熱1．基本知識(shí)(1)熔化和凝固熔化指的是物質(zhì)從固態(tài)變成液態(tài)的過(guò)程，而凝固指的是從液態(tài)變成固態(tài)的過(guò)程。(2)熔化熱某種晶體熔化過(guò)程中所需的能量與其質(zhì)量之比，稱(chēng)做這種晶體的熔化熱。一定質(zhì)量的晶體，熔化時(shí)吸收的熱量與凝固時(shí)放出的熱量相等。2．思考判斷(1)固態(tài)物質(zhì)的分子被束縛在一定的位置，只能在這位置附近振動(dòng)。(√)(2)晶體熔化時(shí)溫度保持不變，故不需要吸收熱量。(×)(3)非晶體熔化時(shí)吸收的熱量也是一定的。(×)3．探究交流冰在0℃熔化成水時(shí)吸熱，而溫度不變，是否違背能量守恒定律？提示：不違背，由于熔化時(shí)要克服分子力做功，使其分子勢(shì)能增加。知識(shí)2汽化熱1．基本知識(shí)(1)汽化汽化指的是物質(zhì)從液態(tài)變成氣態(tài)的過(guò)程，液化指的是從氣態(tài)變成液態(tài)的過(guò)程。(2)汽化熱某種液體汽化成同溫度的氣體時(shí)所需的能量與其質(zhì)量之比，稱(chēng)做這種物質(zhì)在這個(gè)溫度下的汽化熱。2．思考判斷(1)液化是物質(zhì)從固態(tài)變成液態(tài)的過(guò)程。(×)(2)液體的汽化熱與液體的溫度和外界壓強(qiáng)都有關(guān)。(√)(3)液體汽化時(shí)體積膨脹克服外界氣壓做功。(√)3．探究交流100℃的水和100℃的水蒸氣都可能燙傷人，但往往水蒸氣燙傷人的后果嚴(yán)重一些，這是什么原因？提示：水蒸氣燙傷人時(shí)有個(gè)液化的過(guò)程，水蒸氣在液化過(guò)程中變成100℃的水時(shí)就會(huì)放出大量的熱，故水蒸氣燙傷人的后果更嚴(yán)重。【合作探究區(qū)】探究1晶體熔化時(shí)的熔化熱問(wèn)題導(dǎo)思1．晶體的熔化熱有什么特點(diǎn)？2．非晶體熔化時(shí)是否有一定的熔化熱？3．怎樣確定晶體熔化時(shí)吸收的熱量？提示：1．不同晶體的熔化熱不相同，熔化熱是晶體的熱學(xué)特性之一。2．由能量守恒定律知：一定質(zhì)量的某種晶體，熔化時(shí)吸收的熱量與凝固時(shí)放出的熱量相等。3．非晶體沒(méi)有確定的熔化熱。4．熔化熱常用字母“λ”表示，知道了熔化熱λ，就可求質(zhì)量為m的晶體熔化過(guò)程中吸收的熱量Q，即Q＝mλ。晶體熔化過(guò)程中的熔點(diǎn)與熔化熱都與外界氣壓有關(guān)，但由于晶體熔化過(guò)程中體積變化很小，因而影響不大。例1如果已知銅制量熱器小筒的質(zhì)量是150g，里面裝著100g、16℃的水，放入9g、0℃的冰，冰完全熔化后水的溫度是9℃，試?yán)眠@些數(shù)據(jù)求出冰的熔化熱。[銅的比熱容c銅＝×102J/(kg·℃)，冰的比熱容c冰＝×103J/(kg·℃)，水的比熱容c水＝×103J/(kg·℃)]。審題指導(dǎo)(1)冰在熔化和熔化成水后溫度升高的過(guò)程中都需要吸收熱量。(2)水和量熱器的小筒都要放出熱量。解析9g、0℃的冰熔化為0℃的水，再升高到9℃，總共吸收的熱量Q吸＝m冰λ＋m冰c水(9℃－0℃)，量熱器中的水和量熱器小筒從16℃降到9℃放出的熱量Q放＝m水c水(16℃－9℃)＋m筒c銅(16℃－9℃)。因?yàn)镼吸＝Q放，所以m冰λ＋m冰c水(9℃－0℃)＝(m水c水＋m筒c銅)(16℃－9℃)。統(tǒng)一單位后，把數(shù)值代入上式可得λ＝×105J/kg。答案冰的熔化熱為×105J/kg規(guī)律總結(jié)高溫物體與低溫物體組成的系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行能量交換時(shí)，根據(jù)能量守恒定律有，低溫物體增加的能量等于高溫物體減少的能量。應(yīng)用1．(2022·廣東實(shí)驗(yàn)中學(xué)檢測(cè))水的凝固點(diǎn)是0℃，如果把0℃的冰放到0℃的房間里，則()A．冰一定會(huì)熔化B．冰一定不會(huì)熔化C．冰可能熔化，也可能不熔化D．條件不足無(wú)法判斷解析冰是晶體，它的熔化需滿足兩個(gè)條件，溫度達(dá)到熔點(diǎn)0℃，還要繼續(xù)吸收熱量。0℃的冰不能從0℃的環(huán)境里吸收熱量，故不能熔化。答案B探究2汽化熱的理解和應(yīng)用問(wèn)題導(dǎo)思1．液體的汽化熱有什么特點(diǎn)？2．汽化熱與哪些因素有關(guān)？3．怎樣計(jì)算液體汽化時(shí)需要吸收的熱量？提示：1．不同物質(zhì)的汽化熱不相同，汽化熱是物質(zhì)的熱學(xué)特性之一。2．因汽化過(guò)程中體積變化很大，所以汽化熱還與外界氣體的壓強(qiáng)大小有關(guān)。3．由能量守恒定律知：一定質(zhì)量某一溫度、壓強(qiáng)下的某種物質(zhì)，汽化時(shí)吸收的熱量與液化時(shí)放出的熱量相等。4．汽化熱常用字母“L”表示，知道了汽化熱L，就可求出質(zhì)量為m的某種物質(zhì)汽化成同一溫度、同一壓強(qiáng)下的氣體過(guò)程中吸收的熱量Q，即Q＝mL。同種物質(zhì)在某一溫度下，壓強(qiáng)不同，汽化熱不同；同種物質(zhì)在某一壓強(qiáng)下，溫度不同，汽化熱不同。特別提醒1．汽化熱與物質(zhì)的溫度和外界氣體的壓強(qiáng)都有關(guān)，同種物質(zhì)在不同的溫度和壓強(qiáng)下汽化熱不同。2．液體的汽化包括蒸發(fā)和沸騰兩種方式，蒸發(fā)在任何溫度下都能進(jìn)行，而沸騰需達(dá)到一定的溫度才能進(jìn)行。例2(2022·青島高二檢測(cè))住在非洲沙漠中的居民，由于沒(méi)有電，夏天無(wú)法用冰箱保鮮食物，一位物理教師發(fā)明了一種“沙漠冰箱”罐中罐，由內(nèi)罐和外罐組成，且兩罐之間填上潮濕的沙子，如圖9－4－1所示，使用時(shí)將食物和飲料放在內(nèi)罐，罐口蓋上濕布，然后放在干燥通風(fēng)的地方，并經(jīng)常在兩罐間的沙子上灑些水，這樣就能起到保鮮的作用。問(wèn)題：圖9－4－1(1)經(jīng)常在兩罐間灑些水的原因是_________________________________。(2)放在干燥通風(fēng)的地方是為了____________________________________。審題指導(dǎo)(1)水在蒸發(fā)時(shí)要吸收熱量，使周?chē)鷾囟冉档汀?2)面積越大，空氣流動(dòng)越快，水蒸發(fā)越快，溫度降低越快。解析(1)經(jīng)常在兩罐間灑些水，就能起到保鮮作用，先聯(lián)系實(shí)際，非洲地區(qū)比較熱，食物和飲料在高溫環(huán)境中易變質(zhì)，再考慮水蒸發(fā)能吸熱，所以灑水的原因應(yīng)為利用水蒸發(fā)吸熱降低食物和飲料的溫度，便于長(zhǎng)期保存；(2)放在干燥通風(fēng)的地方很自然想到是為了加快水分蒸發(fā)從而吸收更多的熱，使食物和飲料溫度不致過(guò)高，起到保鮮作用。答案(1)利用水蒸發(fā)時(shí)吸熱來(lái)降低溫度。(2)加快水的蒸發(fā)。應(yīng)用2．在壓強(qiáng)為×105Pa時(shí)，使20°C10kg的水全部變成100℃的水蒸氣，需要吸收的熱量是多少？(壓強(qiáng)為×105Pa時(shí)，水在100℃時(shí)的汽化熱為2260kJ/kg。)解析使20°C的水全部變成100℃的水蒸氣，所需的能量為Q＝cmΔt＋m·L＝[×103×10×(100－20)＋10×2260×103]J≈×107J。答案2．6×107J課堂小結(jié)【交流學(xué)習(xí)區(qū)】1．為了澆鑄一個(gè)銅像，使用的材料是銅，則此過(guò)程的物態(tài)變化是()A.一個(gè)凝固過(guò)程 B.一個(gè)熔化過(guò)程 C.先熔化后凝固 D.先凝固后熔化解析澆鑄銅像必須將銅先化銅水澆入模子，待冷卻后才能成為銅像。答案C2．(2022·南京高二檢測(cè))如圖9－4－2是某種晶體的熔化圖象，下列說(shuō)法中正確的是()圖9－4－2A．AB段是吸熱過(guò)程，CD段是放熱過(guò)程B．a(chǎn)b、bc、cd三段都是吸熱過(guò)程C．a(chǎn)b段物質(zhì)處于固態(tài)，bc和cd兩段處于液態(tài)D．bc段是晶體熔化過(guò)程解析這是晶體的熔化圖象，圖中所示三段過(guò)程中要一直吸收熱量，故A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；ab、bc、cd三階段中，ab段是固體，bc段是熔化過(guò)程，固、液共存，故C錯(cuò)，D正確。答案BD3．在一座高山的山頂和山腳處分別將1kg相同溫度的水全部汽化，要吸的熱量() A.同樣多 B.山頂多 C.山腳多 D.無(wú)法確定解析山頂氣壓低，沸點(diǎn)低，汽化熱小，故山腳吸熱多，即C對(duì)。答案C4．冬季在菜窖里放上幾桶水，可以使窖內(nèi)的溫度不致降低得很多，防止把菜凍壞，這是什么道理？如果在窖內(nèi)放入m＝200kg，t1＝10℃的水，試計(jì)算這些水結(jié)成0℃的冰時(shí)放出的熱量相當(dāng)于