2023學(xué)年完整公開課版內(nèi)能與熱機14.2

熱量和熱值1．教學(xué)目標◆知識與技能⑴了解熱量的概念，知道熱量是在熱傳遞過程中物體內(nèi)能改變的多少。⑵知道當(dāng)質(zhì)量一定時水吸收的熱量跟溫度的升高成正比，升高的溫度相同時水吸收的熱量跟它的質(zhì)量成正比。⑶了解熱值的概念，會根據(jù)熱值來計算燃料完全燃燒放出的熱量，會根據(jù)實際需要選擇燃料?！暨^程與方法⑷經(jīng)歷探究水的吸熱與質(zhì)量、溫度變化的關(guān)系的活動過程，進一步熟悉其中的控制變量法?！羟楦袘B(tài)度與價值觀⑸通過“選擇燃料”、“飲食與運動”等學(xué)生活動，閱讀有關(guān)“西氣東輸”的信息，激發(fā)學(xué)習(xí)物理的興趣，并使學(xué)生逐步樹立理論聯(lián)系實際的觀念，養(yǎng)成用科學(xué)知識分析和看待生活中事物的習(xí)慣。⑹培養(yǎng)學(xué)生關(guān)注飲食與健康意識，幫助他們樹立合理利用能源的科學(xué)發(fā)展觀念。2．教材說明本節(jié)主要內(nèi)容有：熱量的概念、單位，水的吸熱與其質(zhì)量、溫度變化的關(guān)系，熱值的概念。熱量是理解許多熱現(xiàn)象的基礎(chǔ)，也是下節(jié)課學(xué)習(xí)比熱容的基礎(chǔ)。熱值則是選擇燃料的重要依據(jù)之一，也是分析各種燃燒現(xiàn)象和燃燒效率的基礎(chǔ)知識。本節(jié)的編寫思路是：本節(jié)可分為相對獨立的兩部分，熱量和熱值。熱量的概念是承上節(jié)熱傳遞改變內(nèi)能而來，并由此給出了熱量的定義，在此基礎(chǔ)上安排學(xué)生活動——實驗探究“水的吸熱與其質(zhì)量、溫度變化的關(guān)系”，這一探究既是對熱量概念的深化，又為學(xué)生后面理解比熱容作鋪墊。燃料的熱值是人們生活、生產(chǎn)與貿(mào)易中經(jīng)常用到的物理量。隨著現(xiàn)代化進程的加快，人均消耗能源越來越多。煤炭、天然氣、液化石油氣、汽油、柴油等燃料的價格與其熱值密切相關(guān)。為此，課標要求學(xué)生認識燃料的熱值。熱值反映燃料完全燃燒時放熱的多少，是表示燃料性能的重要指標，燃料燃燒放出的熱量是熱機工作的能源，燃燒過程中存在效率和污染問題，這些都是學(xué)生需要了解的。熱機、效率和環(huán)保等內(nèi)容承載著對學(xué)生進行情感態(tài)度與價值觀教育的重要功能。本節(jié)教學(xué)重點：熱量的概念是本節(jié)課的重點。探究水的吸熱與質(zhì)量、溫度變化的關(guān)系這個學(xué)生活動，有助于加深學(xué)生對熱量概念的理解，也是后面學(xué)習(xí)比熱容的基礎(chǔ)，讓學(xué)生做好這個實驗是教學(xué)的關(guān)鍵。熱值以及如何選擇燃料與生活實際聯(lián)系密切，也是本節(jié)課的重點。本節(jié)教學(xué)難點：熱量的概念是用內(nèi)能概念來定義的，比較抽象；同時，熱量又是一個過程量，即只有在物體內(nèi)能發(fā)生變化時，才能談熱量，所以熱量的概念是教學(xué)的難點。實驗“探究水的吸熱與質(zhì)量、溫度變化的關(guān)系”需要學(xué)生運用控制變量的方法，自己設(shè)計記錄數(shù)據(jù)的表格，分析實驗數(shù)據(jù)找出規(guī)律，對學(xué)生的綜合能力要求較高，也是本節(jié)課教學(xué)的難點。3．教學(xué)建議什么叫熱量熱量的概念是承接上節(jié)課熱傳遞改變物體的內(nèi)能而來的，所以課題引入可以采用復(fù)習(xí)上節(jié)課內(nèi)容的方式。復(fù)習(xí)時應(yīng)突出熱傳遞改變物體的內(nèi)能。為了幫助學(xué)生形象的建立內(nèi)能轉(zhuǎn)移的認識，可以利用下面的圖形來表示內(nèi)能轉(zhuǎn)移的過程。高高溫物體溫度降低內(nèi)能減少內(nèi)能低溫物體溫度升高內(nèi)能增大在此基礎(chǔ)上，教師直接引出熱量的概念：物理學(xué)中，把在熱傳遞過程中物體內(nèi)能改變的多少叫做熱量。教師要引導(dǎo)學(xué)生明確，熱量是為了描述和量度熱傳遞過程中內(nèi)能的變化而引入的,熱量是一個過程量，它對應(yīng)于熱傳遞的過程。一個物體的溫度即使很高，也不能說它含有的熱量多；反之，物體的溫度低，也不能說它含有的熱量少。如果沒有發(fā)生熱傳遞，即它的內(nèi)能沒有改變，就談不上熱量。在熱傳遞過程中，高溫物體內(nèi)能減少，放出熱量，低溫物體內(nèi)能增加，吸收熱量。然后通過教師介紹或?qū)W生閱讀，讓學(xué)生知道熱量的表示符號和國際單位制單位。應(yīng)該讓學(xué)生明白，既然熱量是內(nèi)能變化多少的量度，其單位應(yīng)與內(nèi)能單位一致。探究物體吸收或放出的熱量這段內(nèi)容是通過對水加熱的實驗，讓學(xué)生認識水吸熱的多少與水的質(zhì)量和升高的溫度之間的關(guān)系。通過這個實驗既可以鞏固加深學(xué)生對熱量概念的理解，又為下節(jié)課學(xué)習(xí)比熱容打基礎(chǔ)。不管是實驗設(shè)計、操作，還是研究問題的方法，研究比熱容的實驗與本實驗基本相同?；顒?實驗之前，應(yīng)先提出問題：物體吸收或放出熱量的多少與哪些因素有關(guān)？引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)生活經(jīng)驗和事實猜想。進行猜想可以為后面的實驗研究定向，同時對最終理解實驗結(jié)論具有鋪墊作用。活動A按照教材設(shè)計進行即可?；顒覤可以讓學(xué)生分小組討論設(shè)計，教師要適時提醒學(xué)生如何控制變量。為方便計算，同時考慮到課堂上加熱的時間有限，取100g、200g、300g即可。對質(zhì)量不同的水進行加熱時，如果用酒精燈作熱源，要保證每個酒精燈的火焰大小、燃燒情況基本相同。得出結(jié)論后，教材給出了1kg水溫度升高（或降低）1℃需要吸收（或放出）的熱量，這里可以根據(jù)學(xué)生實際適當(dāng)擴展一下：1kg砂石溫度升高1℃時，需吸收的熱量是×103J；1kg砂石溫度升高10℃，需吸收多少熱量？10kg砂石溫度從10燃料的熱值熱值是表征燃料完全燃燒時放熱本領(lǐng)的物理量，是選擇燃料的主要依據(jù)。熱值問題可以從生活中需要大量的熱量引出。例如，通過閱讀教材圖14－9或用多媒體投影展示固體燃料、液體燃料或氣體燃料，然后讓學(xué)生列舉生活中常見的燃料，判斷屬于上面的哪一類。再提出思考討論題：這些不同燃料燃燒的過程有哪些相同點和不同點？學(xué)生交流后，教師及時總結(jié)，明確燃料燃燒過程都要放熱，但質(zhì)量相等的不同燃料完全燃燒放出的熱量不相等。為了表示燃料燃燒時這種放熱本領(lǐng)的不同，物理學(xué)中引入了熱值的概念。至此可以順勢給出熱值的定義和單位。常見燃料的熱值表比較簡單，類似的表格前面見過多次，可以讓學(xué)生閱讀表格，談?wù)動惺裁窗l(fā)現(xiàn)。教師要注意引導(dǎo)學(xué)生明確燃料的熱值表示的含義，知道表示氣體熱值時單位常用J/m3，在常見燃料中氫的熱值是最大的。有關(guān)熱值的計算公式比較簡單，可以利用教材中的題目或者教師另選類似的題目進行練習(xí)。這里的計算只為幫助認識熱值，不必擴展更多更深。燃燒的效率問題和污染問題是目前社會關(guān)注的熱點問題，如果只是讓學(xué)生閱讀教材中的文字或只由教師講述，都顯得比較枯燥，難以在學(xué)生腦海中形成深刻的印象，更不能達到對學(xué)生情感態(tài)度與價值觀的教育效果。教學(xué)中可以通過加強視覺信號來突出這個問題，如用掛圖或多媒體投影展示鍋爐煙囪、蒸汽機車冒黑煙等類似情景，提出問題讓學(xué)生思考：這些燃燒存在哪些問題？教師組織學(xué)生交流，最后歸結(jié)到燃燒效率和環(huán)境污染兩個方面，指出燃料不能完全燃燒會浪費燃料，降低效率，造成污染。還可回扣到熱值定義中的關(guān)鍵詞“完全燃燒”，讓學(xué)生體會為什么要有這樣的限定。教師要引導(dǎo)學(xué)生分析燃料燃燒所產(chǎn)生熱量的流向，知道哪些是有用的，哪些被浪費掉了，進一步理解效率的意義。在比較普通家用煤爐、普通燃煤鍋爐和現(xiàn)代化鍋爐的效率時，通過多媒體投影、掛圖展示相關(guān)情景，可以產(chǎn)生更加形象化的效果。教師還應(yīng)加以引申，讓學(xué)生知道節(jié)約能源、減少污染是可持續(xù)發(fā)展觀的重要目標。活動2目的是加深對熱值概念的理解，運用熱值概念分析解決實際問題。其中的第1個問題可以在課堂上完成，可以個人活動，也可小組活動。第2個問題應(yīng)與課后課外活動1結(jié)合起來，布置每個學(xué)生回家完成。就一個班級而言，最好有不同燃料結(jié)構(gòu)的家庭調(diào)查進行對比，以豐富學(xué)生對我國家庭燃料結(jié)構(gòu)與節(jié)能措施的認識。一定要讓學(xué)生實際進行調(diào)查，并在課堂上進行交流，這樣有助于培養(yǎng)學(xué)生關(guān)注生活、關(guān)注社會的良好習(xí)慣，實現(xiàn)新課程標準中“從物理走向社會”的新理念。信息瀏覽欄目對西氣東輸作了簡明介紹，是希望學(xué)生能夠關(guān)注社會現(xiàn)實中的重大問題。西氣東輸是我國近年來重要的工程項目之一，是解決東部能源緊缺的重要舉措，對東部地區(qū)的發(fā)展具有十分重要的意義。建議讓學(xué)生通過上網(wǎng)或查閱書籍，搜集有關(guān)信息，然后全班進行交流共享。課外活動1是一個以調(diào)查、訪問、觀察為主要形式的綜合性活動，意圖是希望通過學(xué)生進行社會調(diào)查，了解我們周圍普通人生活的變化和發(fā)展，感受社會的不斷進步，進一步激發(fā)學(xué)生為社會發(fā)展做出自己貢獻的熱情。實際教學(xué)中，對不同層次、不同條件的學(xué)生可以提出不同的要求。也可結(jié)合研究性學(xué)習(xí)課程，將它作為一個課題，組織小論文評選等激勵學(xué)生積極參與。教師自己也要帶頭進行這方面的調(diào)查研究，以豐富教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)資源。課外活動2目的是讓學(xué)生學(xué)習(xí)閱讀數(shù)據(jù)表，從中提取有用信息，通過計算來分析討論有關(guān)飲食、運動和身體成長方面的問題，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注我們周圍的生活，關(guān)注自身的發(fā)育和發(fā)展，并形成運用數(shù)據(jù)來分析和判斷生活現(xiàn)象的意識，養(yǎng)成嚴謹求實的科學(xué)態(tài)度。對于第1個問題，由于需要提取信息，并進行簡單計算，因而具有一定的難度。建議按性別將男、女學(xué)生分成若干小組分別活動，得出若干結(jié)果，再進行匯總。以13～15歲年齡段的女生為例，每天需要淀粉0.56kg，而16歲的男生則每天需要淀粉0.70kg。計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字即可。第2個問題則可以結(jié)合當(dāng)前我國青少年大量出現(xiàn)的“小胖墩”、“豆芽菜”體形這類亞健康體形的原因展開討論，也可以與本章其他內(nèi)容綜合在一起，讓學(xué)生以小論文的形式參與討論交流。不管采用什么形式，都要要求學(xué)生聯(lián)系自己和身邊的實際，活動的目的是為了指導(dǎo)自己養(yǎng)成科學(xué)的生活習(xí)慣和健身意識。以上兩個活動很好地體現(xiàn)了新課程的理念，是引導(dǎo)學(xué)生從生活走向物理、從物理走向社會的絕佳素材，老師們在教學(xué)中一定要予以足夠的重視，讓學(xué)生實實在在地活動，切實有所收獲。4．教學(xué)評價●課堂測評熱量是為了描述和量度__________而引入的物理量，它的單位是。有人說，物體的溫度越高，所含的熱量越多。這種說法正確嗎？為什么？物體吸收或放出的熱量跟和有關(guān)。當(dāng)質(zhì)量一定時，物體放出的熱量跟降低的溫度；當(dāng)降低的溫度相同時，物體放出的熱量跟它的質(zhì)量。單位質(zhì)量的某種燃料燃燒放出的熱量，叫做這種燃料的熱值。這種說法是否正確？為什么？干木柴的熱值是×107J/kg，它的物理意義是。如完全燃燒kg的干木柴，可以放出×107J的熱量，。關(guān)于燃料和熱值，以下說法中正確的是（）燃料的熱值與燃料的質(zhì)量無關(guān)容易燃燒的燃料，熱值一定大煤的熱值大于干木柴的熱值，燃燒煤放出的熱量一定比燃燒干木柴放出的熱量多為了提高鍋爐的效率，一定要用熱值高的燃料煤油的熱值為4．6×107J/kg，100g煤油完全燃燒可放出多少熱量？西氣東輸?shù)谝黄诠こ讨鞲删€西起塔里木盆地的輪南油氣田，向東途徑九個省區(qū)，最終到達上海，年輸送天然氣×1010m3，即年輸氣質(zhì)量為kg。若這些天然氣完全燃燒，則放出熱量J。（管道內(nèi)天然氣的密度為6kg/m3某校教師組織興趣小組調(diào)查學(xué)校使用的幾種爐灶的能量利用效率。他們發(fā)現(xiàn)學(xué)校的一個老式鍋爐燒水時，經(jīng)常冒出大量的黑煙，且燒水時鍋爐周圍的溫度很高，鍋爐的效率很低。請你根據(jù)調(diào)查中發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象分析此鍋爐效率低的原因，并提出相應(yīng)的改進措施?！緟⒖即鸢浮?．在熱傳遞過程中物體內(nèi)能改變的多少焦耳（J）“物體溫度越高，含有的熱量越多”這種說法是不正確的，因為熱量是一個對應(yīng)于熱傳遞的過程量，不能說一個物體