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课题 第二节 热力学能
课时 1课时（45 min） 总 24 课时
教学目标 知识技能目标： 了解改变热力学能的方法 理解改变热力学能的方法在生产、生活中的应用 （3）了解热力学能、热量和温度之间的关系 思政育人目标： （1）了解永动机不可能制成的原因，培养失败不言弃的精神 （2）坚持绿水青山就是金山银山的理念，深怀对自然的敬畏之心，尊重自然、顺应自然、保护自然，为构建人与自然和谐共生的地球家园贡献自己的力量
教学重难点 教学重点：改变热力学能的方法，改变热力学能的方法在生产、生活中的应用 教学难点：热力学能、热量和温度之间的关系
教学方法 讲练结合法
教学用具 电脑、投影仪、多媒体课件、教材
教学过程 主要教学内容及步骤 设计意图
问题导入 （4 min） 【教师】提出以下问题： （1）运动着的篮球具有动能，运动着的分子是否也具有动能？ （2）苹果和地球相互作用具有势能，互相吸引的分子是否也具有势能？ （3）动能和势能构成了机械能，分子所具有的能量又该如何称呼呢？ 【学生】思考、举手回答 通过问题导入的方法，引导学生主动思考，激发学生的学习兴趣
传授新知 （24 min） 【教师】通过学生的回答引入要讲的知识 知识点 热力学能 【教师】讲解热力学能的相关概念 （一）分子动能 我们知道，运动的物体具有动能。同样，运动的分子也具有动能，这种动能叫分子动能。由于分子运动的无规则性，使得在某一时刻，物体内部各个分子的动能大小各异，即使是同一个分子，在不同时刻它的动能也不同。物体由大量分子组成，只研究其中某一个分子的动能是非常困难的，也是没有必要的。热现象研究的是所有分子运动的平均值，即分子平均动能，它是大量分子运动的宏观表现。 （二）分子势能 由分子间相对位置决定的能，叫作分子势能。分子力做正功时，分子势能减小；分子力做负功时，分子势能增大。当，即分子处于平衡位置时，分子势能最小。不论r从增大还是减小，分子势能都将增大。如果将r为无穷远时的分子势能看作零。 （三）热力学能的概念 物体内所有分子的动能和势能的总和，叫作物体的热力学能，也叫内能。分子都在不停地做无规则的热运动，因此一切物体都具有热力学能。物体的热力学能与物体的温度和体积有关。当物体的温度升高时，分子的动能增加，物体的热力学能也随之增加；当物体的体积改变时，分子的势能发生了变化，物体的热力学能也随之改变。 【课堂互动】 【教师】提出以下问题： 物体的热力学能与物体的机械运动状态相关吗？为什么？ 【学生】聆听、思考、回答 【教师】总结学生的回答 【学生】聆听、理解、记笔记 知识点 改变物体热力学能的方法 【教师】讲解改变物体热力学能的方法 （一）做功改变物体的热力学能 通过做功，可以改变物体的热力学能。对物体做功，外界消耗机械能，机械能转化为热力学能；物体对外做功，外界获得机械能，热力学能转化为机械能。 【教师】讲述做功改变热力学能的例子： 原始人利用木头与木头摩擦生热，产生火花，从而获得火源；人从长长的滑梯上滑下时，会感觉到因摩擦而产生的热量；手持打气筒给自行车打气时，会感觉到打气筒的外侧发热；冬天，站在寒风中的人通过搓手使手部产生热量等。 【学生】聆听、理解 （二）热传递改变物体的热力学能 热量从温度高的物体传到温度低的物体，或者从物体的高温部分传到低温部分，这种现象叫作热传递。热传递也可以改变物体的热力学能，其传递方式有三种，即热对流、热传导和热辐射。 1．热对流 液体或气体中较热部分和较冷部分通过循环流动使温度趋于均匀的过程，叫作热对流。热对流是液体和气体热传递的特有方式，气体的热对流现象比液体明显。 2．热传导 热量从系统的一部分传到另一部分或由一个系统传到另一系统的现象，叫作热传导。固体主要通过热传导改变其热力学能。在气体或液体中，热传导过程往往和热对流同时发生。 3．热辐射 物体因自身的温度而具有向外发射能量的本领，这种热传递的方式叫作热辐射。热辐射虽然也是热传递的一种方式，但它和热传导、热对流不同，热辐射能不依靠介质把热量直接从一个系统传给另一个系统。 热辐射以电磁辐射的形式发出能量，温度越高，辐射越强。辐射的波长分布情况随温度而变，温度较低时，主要以不可见的红外光进行辐射；在500℃乃至更高的温度时，顺次发射可见光甚至紫外辐射。 在热传递过程中，高温的物体放热，温度降低，热力学能减少；低温的物体吸热，温度升高，热力学能增加。因此，用热传递的方法改变物体的热力学能，其本质是热力学能从一个物体转移到另一个物体，是热力学能的转移。 【学生】聆听、理解、记笔记 知识点 热力学能、热量和温度的关系 【教师】讲解热力学能、热量和温度的关系 热传递过程中传递的能量即为热量，其实质是热力学能的变化量。如果没有热传递，就没有热量可言，但此时仍有热力学能。 （一）热力学能和温度的关系 物体热力学能的变化不一定引起温度的变化。这是因为物体热力学能变化的同时，有可能会发生物态的变化，如晶体的熔化和凝固、液体的沸腾等。这些物态变化过程中，热力学能虽然发生了变化，但温度却保持不变。 温度的高低，标志着物体内部分子运动速度的快慢。物体的温度升高，其内部分子无规则运动的速度增大，分子的动能和热力学能也增大；反之，分子的热力学能减小。因此，物体温度的变化一定会引起热力学能的变化。 （二）热力学能和热量的关系 物体的热力学能改变时，不一定吸收或放出热量。这是因为改变物体的热力学能的方式有两种：做功和热传递。物体的热力学能改变了，可能是由于物体吸收（或放出）了热量，也可能是对物体做了功（或物体对外做了功）。 热量是物体在热传递过程中热力学能变化的量度。物体吸收热量，热力学能增加；物体放出热量，热力学能减小。因此物体吸热或放热，一定会引起热力学能的变化。 （三）热量和温度的关系 物体吸收或放出热量，温度不一定变化。这是因为物体在吸热或放热的同时，其本身可能会发生物态变化，如冰的熔化或水的凝固。 物体温度改变了，可能是物体吸收或放出了热量，也可能是对物体做了功（或物体对外做功）。 【学生】聆听、理解、整理笔记 通过教师的讲解和演示，使学生理解改变热力学能的方法，及其在生产、生活中的应用，并了解热力学能、热量和温度之间的关系
课堂讨论 （10 min） 【教师】组织学生以小组为单位讨论以下问题： 那些是做功改变物体内能，那些湿热传递改变物体内能，并讨论其原因？ （1）铁锤敲打铁块 （2）反复弯折铁丝 （3）蒸汽机 （4）烧水 （5）嗮被子 （6）热水袋取暖 （7）把冰块放到太阳底下溶解 （8）雪糕在嘴里融化 【学生】聆听、思考、小组讨论，由小组代表上台发表讨论结果 【教师】与学生一起评价各组的发言 通过课堂讨论，巩固所学知识，加深学生对所学知识的理解，并将所学知识与实践相结合
课堂小结 （3 min） 【教师】简要总结本节课的要点 本节课学习了改变热力学能的方法、热力学能、热量和温度之间的关系等知识，重点是概念的理解与记忆；希望大家在课下多加观察，巩固课上所学知识，将所学知识与实践结合起来。 【学生】总结回顾知识点 总结知识点，巩固学生对改变热力学能的方法相关知识的印象
作业布置 （2 min） 【教师】布置课后作业 完成教材中的习题6-2 【学生】完成课后作业 通过课后作业复习巩固学到的知识，提高分析问题的能力
教学反思 本节课是一节概念课，主要是概念的理解，在概念的理解上主要是大量的例子应用，所以教材处理上把重要的知识点通过板书思维导图的形式传达给学生，在课堂组织上要加强学生的提问，在学情的把控中，要抽时间进行课前提问。
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