【第十五章电流和电路】第十五章 热和能

【jiaoan.jxxyjl.com--九年级物理教案】

课程标准的要求
　　1．通过观察和实验，初步了解分子动理论的基本观点，并能用其解释某些热现象。

　　2．了解内能的概念。能简单描述温度和内能的关系。

　　3．从能量转化的角度认识燃料的热值。

　　4．了解内能的利用在人类社会发展史上的重要意义。

　　5．了解热量的概念。

　　6．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。

　　7．通过实例认识能量可以从一个物体转移到另一个物体，不同形式的能量可以相互转化。知道做功的过程就是能量转移的过程。

　　8．知道能量守恒定律。能举出日常生活中能量守恒的实例。有用能量转化与守恒的观点分析物理现象的意识。

　　9．通过能量的转化和转移，认识效率。

　　一、本章的主要内容

　　本章在学习第十四章“机械能”的基础上，把对能量的研究拓展到内能。首先引导学生学习分子动理论，并进一步通过推理用物质微观结构的知识来解释宏观现象，为从分子结构观点理解物体内能的本质打下基础。引导学生得出内能的概念并进一步探究内能的改变。从内能的改变引入热量的概念，通过探究来比较不同物质的吸热能力，进一步引出比热容这个物理量。在此基础上，理论联系实际，讲述内能的利用，介绍内燃机的基本工作原理，并最终得出能量守恒定律。

　　本章的主要教学内容有：

　　1．分子热运动：物质是由分子组成的，一切物质的分子都在作不停的无规则运动，分子之间存在着相互作用力等。

　　2．内能：内能的概念，通过探究活动及演示实验归纳出改变物体内能的方法，热量的概念等。

　　3．比热容：探究比较不同物质的吸热能力，比热容及其单位，各种物质的比热容，理解水的比热容大这种特性的应用，热量的计算等。

　　4．热机：内能的利用，热机中能量转化的基本过程，四冲程汽油机的基本工作过程，热值的概念，热机的发展等。

　　5．能量守恒定律：能量守恒定律的内容等。

　　二、 本章教材特点

　　1．贴近学生的生活

　　新教材强调“以人为本”，要求课程要面向学生，面向生活，面向社会，提出初中物理尤其要学习反映现实生活的内容。因此本章增加了与日常生活和社会实践紧密联系的内容，密切了知识与社会生活的联系。教材从学生的生活实际出发，以生活中最常见、最普通的物理现象作为讨论问题的切入点，激发学生学习的兴趣和进一步学习的欲望，使学生爱学、乐学。如本章设置的“导言”以优美的语言，生动地描述了“神奇的火”给人类文明带来的巨大的物质文明和精神文明，并联系生活实际，从能量的角度设计问题，引导和激发学生思维。又如第一节分子热运动中用一幅图展现生活中的实际问题：打开香皂，很快就会闻到香味，引出对扩散现象的思考，进一步得出分子在不停的做无规则的运动。再如第二节通过装着开水的暖瓶有时会把瓶盖弹起来这一生活中的现象，引导学生思考推动瓶盖的能量从哪里来的，这样学生就很容易接受内能的概念。第三节首先让学生根据生活中烧水的经验，来讨论水吸收的热量与水的质量、水温升高的多少的关系，这样学生比较容易得出定性的结论。还有根据学生的经验，比较相同质量的不同燃料燃烧时放出的热量，进而引出燃料的热值。通过摆动的秋千、掉在地上的弹性小球的能量转化分析的现象，去思考能量是否守恒等。12345

　　本章教材多处采用贴近学生的生活实际，符合学生年龄特点，通过调动学生丰富的想象，把教学内容更容易为学生理解和接受。这样的教材还可以让学生体会到物理在生产生活中的实际应用，不仅可以增加学生学习物理的乐趣，而且还将培养学生良好的思维习惯和科学探究的能力。

　　本章教材又特别注重物理知识的迁移和运用，它不仅关注学生的现实生活，而且还关注学生可能的生活。比如，在动手动脑中分别设计了对各种运输工具的经济性做出评估、对人体摄入能量的科学性的调查等等这些内容的安排，体现了教材特别注意利用学生已有的知识与经验，让学生在比较中提出问题，解决问题，完成知识的自我构建过程。

　　总之，这样设置教学内容，不仅密切了物理与学生现实生活的联系，调动了学生原有的生活经验，使学生觉得物理就在自己的身边，激发了学生探究新知识的强烈的欲望，激活了学生的思维，使学生不再停滞不前，而是慢慢深入，由表及里，挖掘其蕴含的丰富的人文内涵。学生在亲身“经历”的过程中。实现了知识与能力乃至生命的同步发展，从中受到熏陶，感染，升华自己的生命。

　　2．重视科学探究，强调过程和方法的学习

　　科学探究是学生参与式的学习活动。要鼓励学生积极动手、动脑，通过自主的探究活动，学习物理概念和规律，体验到学科学的乐趣，了解科学方法，获取科学知识，逐步树立科学创新精神。本章的内容的选择和编写充分体现了这一精神。为了让学生能更好地体验和描述物体的内能与温度的关系，新教材专门安排了“探究怎样改变物体的内能”， 使学生通过探究弄清改变物体内能可以有多种方式。以往教材对比热容的概念和计算热量的公式要求较高，都达到了“理解”水平层次，而对学生的体验性目标要求较低，只要求进行演示实验“不同物质的比热容不同”，而比热容的概念比较抽象，大多数学生感到难以理解。所以《课程标准》将这部分内容的要求变为“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”，这里突出了两个方面的变化：第一，从知识的角度来看，标准降低了要求，只要求“了解”比热容的概念，但增加了体验性目标，即必须让学生通过实验，在观察物理现象的过程中发现并了解比热容这一物质热学属性，学会从实验中归纳科学规律。第二，降低了单纯应用热量公式进行计算的要求，避免了学生死记硬背公式和乱套公式的现象，而强调了物理知识的应用及其与生活和社会的联系，要求尝试用比热容解释简单的自然现象。新教材在处理这部分内容时，特别强调了学生的生活体验和实验探究：首先让学生根据生活中烧水的经验，来讨论水吸收的热量与水的质量、水温升高的多少的关系，学生比较容易得出定性的结论。然后安排学生自己探究“比较不同物质的吸热能力”来得出比热容的概念。分子动理论属于微观领域，由于初中学生的认知水平有限，学生对于分子运动论的初步知识的理解有一定的困难。所以《课程标准》将这部分内容的要求在过程与方法、知识的实际应用方面提高了要求，一是增加了体验性目标水平层次，强调“通过观察和实验”，让学生自己通过从宏观现象的观察、实验，经过分析、推理、获得微观的结论，从而初步了解分子动理论的基本观点；二是增加了知识的实际应用方面的目标，强调“能用其解释某些热现象”， 针对这部分内容要求的变化，新教材也增加了相应的练习和习题。如：分别在冷水和热水杯中放入糖块，经过相同的时间后，品尝杯中的水，哪一个更甜？为什么？  用细线把干净的玻璃板吊在弹簧测力计的下面，记住测力计的读数。使玻璃板水平接触水面，然后稍稍用力向上拉玻璃板。弹簧测力计的读数有什么变化？解释产生这个现象的原因？这一变化充分反映了课程标准重视知识的实际应用、重视过程与方法的新理念，有利于更好地全面实现课程目标。12345

　　3．注重学科渗透，加强科学?技术?社会（sts）教育，全面发展学生的科学素养

　　本章依据《课程标准》，注意借鉴国际科学教育的理论和实践，注意将科学技术的新成就引入物理课程，注重学科之间的渗透、人文精神与自然科学的交融，以使学生获得对自然界更加本质的认识，逐步树立科学的世界观。因此教材不再是就科学论科学，而是加强科学?技术?社会（sts）教育，专门安排了多个“sts栏目”， 注重科学技术与社会的关系。如：地球的温室效应。鼓励学生自己查找这方面的资料，扩大了学生的知识面，同时也加强了学生的环保意识。充分体现了对学生情感态度与价值观的重视和培养。再如：气候与热污染。让学生结合实际讨论怎样减少热污染。充分体现了“从生活走向物理，从物理走向社会”的课程理念。在热机一节中课程标准没有对这些具体的知识点做出具体的要求，而是让学生从整体上“了解内能的利用在人类社会发展史上的重要意义”，要求通过热机的发展推动工业革命的典型事例，以及介绍热机研究的新进展与未来社会发展的关系，让学生了解内能的利用在人类社会发展史上的重要意义，激励学生将科学服务于人类的责任感。在编写这部分内容时，专门安排了科学世界“现代汽车”和sts栏目“从火车到火箭”，进一步激发学生学科学的兴趣，扩展学生的知识面，充分体现了关心科技发展的课程理念。并增加了相应的练习和习题。如：查阅汽车、拖拉机的技术手册，或向司机、维修人员询问，了解各种汽车、拖拉机的耗油量、最大功率，结合当地汽油、柴油的价格及其他因素，对各种运输工具的经济性做出评估。本章的科学?技术?社会（sts）教育的着眼点不在于学生能够提出多少有实际价值的建议，而在于通过这些内容的学习和活动的参与，逐步树立从社会角度考虑科学技术问题的意识，以这种方式把人文精神渗透到科学课程中。

　　4．教材设计了许多开放性的问题和实践性课题

　　问题是放飞思维与想像的钥匙，问题的出现使学生产生一种需要，产生一种解决问题的渴求，这种渴求就是学习的动力，一种创新的因素。教材精心设计了许多开放性的问题。如在探究改变物体内能的方法的过程中，设计了“你能用哪些办法使一根粗铁丝的温度升高内能增大”，留给了学生很大的空间，具有很强的实践性和开放性。在利用水的比热大这一特性解释现象时提出了“用水做输运能量的介质有什么好处？”“生活各产业中，有没有用水来加热和散热的情况？”等。这些开放性的问题，有利于学生灵活的思维的培养。在教材后的“动手动脑学物理”中设置了很多实践性的课题，要求学生自己寻找所需的资料、数据，经过思考、分析，从而得出正确的结论或提出合理化建议。如通过查阅和实际调查，对各种运输工具的经济性做出评估；对初中学生的摄入能量的调查以及通过调查提出如何调整饮食的合理化建议；还有自己动手制作小小的蒸汽轮机等。学生通过参与这些实践活动，多角度去观察、思考、分析，从而使自己各方面的能力得到提高。在本章最后设置的“我还想知道”栏目中的“为什么有些人总想制造永动机”的问题，结合习题中的能不能够实现“永动机”，把本章所学的知识、能力、创新交织起来，体现了新课程理念──不仅要关注结果，更要关注知识产生和发展的过程，在关注知识发展过程中，就是要把能力和创新凸显出来。12345

　　三、 本章教学建议

　　1．在教学中要注意联系学生的已有经验和社会生活实际，充分利用本地本校本班资源，开展有效教学。

　　本章内容特别强调联系学生日常生活，联系社会实际和科技新进展,对当前学生生活、当今社会生活的实际，以及实现现代化过程中出现的新问题、新情况、新课题，教材注意紧密联系的学习内容融合到教学中。教学时应充分利用和挖掘现有的课程资源，了解自己的学生和已有经验和社会生活实际，尽可能地有针对性地选取生活和社会素材，培养学生把社会实际情境中的具体总是抽象成理论问题的能力和应用所学解决实际问题的能力，并要在宏观上进一步扩大知识面，拓展学习广度。如在学习“分子热运动”时，先通过生活中的扩散现象，使学生从宏观角度出发，通过推理来感知一切物质的分子都在不停地做无规则运动，并通过演示实验和类比的方法，让学生从身边的自然现象了解分子之间存在着相互作用力。在此基础上分析、归纳出内能的概念，再通过探究生活中改变内能的方法的活动结合分子运动得出感性和理性理解。进一步从日常生活常识出发，讨论并探究比热容并用比热容去解释生活中的一些热现象。这样很轻松有效地将本章的难点解决。像热机以及能量守恒定律等内容的教学，也可以从学生熟悉的、感兴趣的、现实的题材引出物理问题，激发学生的学习兴趣，让学生在接近实际情境的实践活动中去解决物理问题，体会物理与社会生活的关系，懂得物理的真正价值，提高他们真正参与社会生活的能力，达到“从生活走向物理，从物理走向社会”的教学目标。

　　2．积极引导学生进行自主、合作、探究的学习，体验知识产生、形成、创新和发展的过程，促进学生的自主性发展。

　　在本章中教材设计了许多学生活动，有的提供了供学生分析和思考的范例或素材，而不是把分析思考后得出的结论直接呈现在教材中，意在促进学生的主动学习和探索。

　　探究学习强调学生的自主性，但并不能忽视教师的引导。教师要有“问题”意识，以问题为核心，适时的、必要的、谨慎的、有效的引导学生亲历探究过程，鼓励学生“奇思妙想”、“提出问题”，并尽最大可能地让学生多做实验，使学生在探究过程中不断自己发现问题，提出问题，给学生自主活动提供机会和空间。比如在探究物质的吸热能力过程中，首先鼓励学生根据自己的实际将问题细化，补充自己的问题，如先要使什么量不变，什么量改变，怎样才能使它们不变或发生改变；然后在实际操作中教给学生在面对问题时，能自我选择和运用学习策略，如怎样得到…… 怎样确定…… 并规范合作学习的操作，不断创设民主、和谐、自由、安全的教学氛围，循循善诱，联系学生生活世界，激发学生学习兴趣，不断及时提供富有挑战性的任务，多为学生提供思维的材料，结合学生从多种渠道获取的信息，使学生思维不断与现实生活情境相碰撞，使学生不断进行独立思考和自主探究。在“动手动脑学物理”中的两实践活动中，可以先给学生一段时间让他们自主地开展非指导性的探究，探究的进度由教师预先确定或设计，探究过程中学生自主活动的重点是什么，应重点指导探究的哪些方面，提供必要的背景资料或有关信息，使得从探究中真正有所收获。使学生真正体验到知识产生的发展的过程，使学生感受到知识不断被质疑、证伪、修改、否定、拓展或超越的发展过程。12345

　　3．加强与日常生活、科学技术和社会的联系，树立正确的科学观

　　本章所设计的“sts”和“科学世界”内容，具有多样性、开放性、综合性、参与性等特点，有利于学生进行科学探究，学习运用多学科的知识综合分析和解决问题的科学方法，可以培养学生热爱科学、关心社会的意识，和用正确的价值观处理社会问题的能力，有利于学生的个性和特长的发展，因此必须加强此方面的学习。提倡课堂教学、活动和社会实践相结合，形成学生自主参与、开放、灵活的教学方式。如在学习热机和燃料的热值时，让学生广泛接触生活和社会，可以带学生到一些工厂去实地参观，或通过开展内容丰富、形式多样的科技活动，通过多种与课内外、校内外的活动紧密结合；让学生自己充分利用身边的各种资源去收集信息，处理信息，进行课题研究和社会调查，如组织学生对各种运输工具进行能耗调查，收集有关与日常生活、技术、科学和社会紧密联系的资料和信息。认识科学、技术和社会的交互影响，理解科学技术发展的整体化、结合化特征，树立正确的科学观，有振兴中华、将科学服务于人类的使命感和责任感。

　　4．在教学过程中要创造性地运用教材，真正落实课程目标

　　本章内容涉及面广，综合性强，教材提供了大量学生自己自由阅读的材料，大多短小精悍，生动浅显，但有些素材并非都是学生都能够完全理解的，因此对学生的自学能力提出了要求。如地球的温室效应，热岛效应等，这些材料综合性都比较强，在教学中主要让学生自学，少数内容也可以根据需要在课堂上有选择地涉及，不必每处必讲。其目的，一是引导学生接受这样的现实，现实生活中，不知道的，甚至永远不可能弄懂的东西太多了；二是引导学生学会从许多不懂的材料中找到能够理解的那部分并加以利用；三是引导学生对部分自己不懂并又很感兴趣的内容自己想办法去弄懂它。其次在教学过程中可以根据本校本班学生情况，在课程标准的基础上，进一步拓展某些学习的内容的广度和深度。实际上，本章内容是在根据课程标准这一最低要求编制，你可根据情况适当补充一些内容。如“能量守恒定律”，“热机的效率”这些内容给学生留有很大的发挥空间，选择某些内容作为深入透彻学习或研究的主题，带领全班学生开展专题研究或小课题研究等探究活动。如①讨论和分析两个具体的永动机设计方案，说明永动机是不可能的。②访问农机或汽车维修人员，了解内燃机中燃料盘旋热量的去向，讲座提高效率的可能途径。③调查当地几种炉灶的能量利用效率，写出调查报告。让学生在自己的兴趣领域，针对必修课程中某些具体内容、某个专题或某个具体课题，进行深入透彻的充分学习和钻研，从而更加关照学生个性和兴趣，使学生的个性和兴趣得到发展。

　　四、 评价建议

　　在新 《课程标准》 的实施中， 应该注意以新的课程理念对学生的学习进行评价， 对教学进行评价， 来促进学生的全面发展。

　　本章的课程目标，在关注学生学习的知识和技能的同时，还特别关注学生学习的过程和方法以及情感态度和价值观等方面的发展。如要求“通过实验，了解比热容的概念”“通过观察和实验，初步了解分子动理论的基本观点，并能用其解释一些热现象”，“了解内容的利用在人类社会发展史上的重要意义”等。因此在进行教学评价时内容和标准应该与课程目标相一致。在过程与方法的评价中，要重点评价学生的观察能力、提出问题的能力、做出猜想和假设的能力、收集信息和处理信息的能力、合作与交流的能力等，在评价中，就将形成性评价与终结性评价有机结合起来，客观地记录学生参加了哪些活动、投入的程度如何、在活动中有什么表现和进步等情况，对学生在学习过程中所经历的途径、采用的方法进行比较综合，然后得出评价结论。在对情感态度与价值观的评价，不能像知识与技能一样直接进行评价，只能通过一些可以观察的指标来间接地推断和度量，因此必须对学生行为表现和情绪表现进行观察和记录。例如在有关“内能”这一节的教学中不仅要评价学生相关的知识和技能，同时应对学生保护环境的意识、对科学技术和社会关系的意识、可持续发展的意识等进行评价。

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