功和內(nèi)能教案

1、第一節(jié) 功和內(nèi)能教案一、教材分析：本節(jié)從演示實驗出發(fā)， 追溯到 19 世紀(jì) 30 年代的焦耳所做的研究功和內(nèi)能的實驗，引入系統(tǒng)內(nèi)能的概念，最終得出做功與系統(tǒng)內(nèi)能變化之間的關(guān)系。二、三維目標(biāo)知識與技能1知道什么是絕熱過程。2從熱力學(xué)的角度認(rèn)識內(nèi)能的概念。3理解做功與內(nèi)能改變的數(shù)量關(guān)系。4知道內(nèi)能和功的單位是相同的。過程與方法從焦耳的實驗理解功與內(nèi)能變化的關(guān)系情感、態(tài)度與價值觀通過焦耳實驗了解功與內(nèi)能變化關(guān)系的得來，學(xué)習(xí)科學(xué)家探究過程的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。三、教學(xué)重點、難點重點：絕熱過程中的功與內(nèi)能的關(guān)系難點：內(nèi)能的概念四、學(xué)情分析本章的特點是要求學(xué)生有較強(qiáng)的理論聯(lián)系實際的能力， 在學(xué)習(xí)過程中，

2、不斷提高理解能力、 分析能力； 會用熱力學(xué)第一定律分析系統(tǒng)內(nèi)能的變化， 會用能量守恒觀點解釋有關(guān)的自然現(xiàn)象，了解熵是反映系統(tǒng)無序程度的物理量。五、教學(xué)方法：實驗、自主閱讀與思考、小組討論五、課時安排： 1 課時六、課前準(zhǔn)備預(yù)習(xí)學(xué)案 閱讀課本七、課時安排1 課時八、教學(xué)過程（一）預(yù)習(xí)檢查、總結(jié)疑惑（二）情景引入、展示目標(biāo)課本演示實驗或多媒體投放觀察，這個實驗說明了什么？（三）合作探究、精講點播我們知道能量的單位是焦耳，是以英國物理學(xué)家焦耳的名字命名的。 1818年 12 月 24 日生于英國曼徹斯特 ，起初研究電學(xué)和磁學(xué)。 1840 年在英國皇家學(xué)會上宣布了電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的定律， 即焦耳定

3、律。 焦耳測量了熱與機(jī)械功之間的當(dāng)量關(guān)系熱功當(dāng)量， 為熱力學(xué)第一定律和能量守恒定律的建立奠定了實驗基礎(chǔ)。1、焦耳的實驗閱讀“焦耳的實驗” ，說出焦耳熱功當(dāng)量實驗的原理？回答：通過重物下落帶動葉片攪拌容器中的水，由于葉片與水之間的摩擦而使水溫升高。要完成多次實驗測量，可以改變什么呢？回答：改變懸掛重物的質(zhì)量和下落高度。通過這個實驗，焦耳的得出什么結(jié)論呢？只要重力做的功相同，容器中水溫上升的數(shù)值是相同的，即系統(tǒng)的狀態(tài)變化是相同的。說出焦耳的第二個實驗原理？回答：通過重物下落使發(fā)電機(jī)發(fā)電，電流通過電阻絲，使液體溫度升高。要完成多次實驗測量，可以改變什么呢？改變電阻絲阻值，改變電流大小，改變通電時間。

4、焦耳的結(jié)論？只要所做的電功相等，系統(tǒng)溫度上升的數(shù)值是相同的，即系統(tǒng)的狀態(tài)變化是相同的。兩個實驗的做功方式有何不同？一個是機(jī)械功，一個是電功。兩個實驗裝置有沒有和外界交換能量？沒有，都是絕熱過程。說出實驗結(jié)論，即做工與狀態(tài)變化的關(guān)系？在絕熱過程中，系統(tǒng)從狀態(tài)1 到狀態(tài) 2，所需外界做功的數(shù)值是相同的，與做功的方式無關(guān)。生活中還有哪些做功可以改變系統(tǒng)狀態(tài)？請舉例。你能否定量測量做工與狀態(tài)變化的關(guān)系呢？從 1840-1878 年的近 40 年中，焦耳進(jìn)行了 400 多次實驗。焦耳把畢生精力都貢獻(xiàn)給了科學(xué)事業(yè)， 堪稱后人的楷模。 焦耳以精確地實驗建立了熱學(xué)中的功能關(guān)系。展現(xiàn)了實事求是，堅持真理的科學(xué)態(tài)

5、度，和不畏艱辛、堅持不懈、勇于探索的科學(xué)精神。幾個概念絕熱過程：系統(tǒng)：物理學(xué)中，通常把所研究的對象稱為系統(tǒng)，熱學(xué)研究的對象稱為熱力學(xué)系統(tǒng)，簡稱為系統(tǒng)?？煞譃槿悾汗铝⑾到y(tǒng)：與外界沒有物質(zhì)交換有沒有能量交換的系統(tǒng)。封閉系統(tǒng)：與外界只有能量交換但無物質(zhì)交換的系統(tǒng)。開放系統(tǒng)：與外界可以自由進(jìn)行物質(zhì)和能量交換的系統(tǒng)。系統(tǒng)狀態(tài)：指熱平衡態(tài)。表征系統(tǒng)狀態(tài)的物理量有壓強(qiáng)、溫度、體積、內(nèi)能等。2、內(nèi)能哪些力做功僅由物體的起點和終點兩個位置決定， 與物體的運動路徑無關(guān)？回顧重力勢能的由來。 重力做功只與物體的初末位置有關(guān)， 與運動路徑無關(guān)，人們認(rèn)識到，物體在某位置具有特定的能量，重力勢能。類似，熱力學(xué)系統(tǒng)的絕熱

6、過程中，從狀態(tài)1 狀態(tài)2，所需外界做功的數(shù)值是相同的， 與做功的方式無關(guān)。 功是能量變化的量度。 系統(tǒng)在某狀態(tài)肯定對應(yīng)著特定的能量，即任何熱力學(xué)系統(tǒng)都必定曾在一個只依賴于系統(tǒng)自身狀態(tài)的物理量，我們把它稱為內(nèi)能。3、功與系統(tǒng)內(nèi)能改變的關(guān)系。AU=U_U產(chǎn)W做功可以改變系統(tǒng)的內(nèi)能。(1 )對系統(tǒng)做功，W>0, A U>0,系統(tǒng)的內(nèi)能增加在絕熱過程中，內(nèi)能的增量就等于外界對系統(tǒng)做的功(2 )系統(tǒng)對外界做功，W<0, A U<0,系統(tǒng)的內(nèi)能減少在絕熱過程中，系統(tǒng)對外界做多少功，內(nèi)能就減少多少。典型例題例 1 下列哪個實例說明做功改變了系統(tǒng)的內(nèi)能A. 用熱水袋取暖B. 用雙手摩擦

7、給手取暖C.把手放在火爐旁取暖 D. 用嘴對手呵氣給手取暖解析：雙手摩擦做功，使手的內(nèi)能增加，感到暖和；A、 C、 D 都是通過熱傳遞來改變系統(tǒng)的內(nèi)能。選項 B 正確。答案： B注意分清做功和熱傳遞兩個過程的不同例 2 一個系統(tǒng)內(nèi)能增加了 20J。 如果系統(tǒng)與周圍環(huán)境不發(fā)生熱交換， 周圍環(huán)境需要對系統(tǒng)做多少功？解析：由功與系統(tǒng)內(nèi)能改變的關(guān)系，則W也U=20J答案： 20J注意功與內(nèi)能改變的關(guān)系。(四)反思總結(jié)、當(dāng)堂檢測(五)發(fā)導(dǎo)學(xué)案、布置作業(yè)九、板書設(shè)計：一、 焦耳的實驗結(jié)論：絕熱過程：系統(tǒng)：孤立系統(tǒng)：封閉系統(tǒng)：開放系統(tǒng)：系統(tǒng)狀態(tài)：二、內(nèi)能：三、功與系統(tǒng)內(nèi)能改變的關(guān)系。AU=U-U產(chǎn)W做功可以

8、改變系統(tǒng)的內(nèi)能。1、外界對系統(tǒng)做功，W>0, AU>0,系統(tǒng)的內(nèi)能增加在絕熱過程中，內(nèi)能的增量就等于外界對系統(tǒng)做的功2、系統(tǒng)對外界做功，W<0, AU<0,系統(tǒng)的內(nèi)能減少在絕熱過程中，系統(tǒng)對外界做多少功，內(nèi)能就減少多少。十、教學(xué)反思1、焦耳的實驗2、絕熱過程3、物體內(nèi)能的宏觀描述4、絕熱過程中作功和內(nèi)能的關(guān)系課后練習(xí)與提高1下列過程中，由于做功而使系統(tǒng)內(nèi)能增加的是（）A. 把鐵絲反復(fù)彎曲，彎曲處溫度升高B. 燒開水時，蒸汽將壺蓋頂起C.鐵塊在火爐中被加熱D.鐵球從空中自由下落（不計空氣阻力）2用下列方法改變物體的內(nèi)能，屬于做功方式的是（ ）A. 搓搓手會感到手暖和些B.

9、汽油機(jī)氣缸內(nèi)被壓縮的氣體C.車刀切下的熾熱的鐵屑D.物體在陽光下被曬熱3. 某系統(tǒng)在初態(tài)具有內(nèi)能5J,在外界對它做了 0.5J的功后，系統(tǒng)的內(nèi)能變?yōu)?. 氣體在等壓變化中 （）A. 一定對外做正功B. 外界一定對氣體做正功C. 若溫度升高，一定對外做正功D.可能既不對外做功，外界也不對氣體做功5. 下列有關(guān)內(nèi)能的說法正確的是（）A.質(zhì)量和溫度相同的物體，內(nèi)能一定相同B. 一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)C.一定質(zhì)量的理想氣體在等容變化過程中若吸了熱，內(nèi)能一定增加D.氣體壓縮時分子勢能減少，內(nèi)能可能不變6.一定質(zhì)量的理想氣體從壓強(qiáng)為 Pi、體積為V1的A狀態(tài)，絕熱變化到壓強(qiáng)為P2、 體積為V2的B狀態(tài)，內(nèi)能的增量為AUI,則在此過程中（）A.氣體對外做功等于A UB.外界對氣體做功等于AUC.外界對氣體做功等于 BV2-PiViD.外界對氣體做功等于 A U+ RM-P1V17 . 一定質(zhì)量的氣體封閉在絕熱的氣缸內(nèi)。當(dāng)用活塞壓縮氣體時.一定增大的物理量為：氣體的壓強(qiáng)；氣體的密度；氣體的內(nèi)能；氣體的分子勢能。其中正確的 是（）A.B . C . D .8 .如圖所示，一個質(zhì)量為20kg的絕熱