第十章 第一節(jié)功和內(nèi)能教案一、教材分析：本節(jié)從演示實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)，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、教學(xué)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(diǎn)、難點(diǎn) 重點(diǎn)：絕熱過程中的功與內(nèi)能的關(guān)系 難點(diǎn)：內(nèi)能的概念四、學(xué)情分析本章的特點(diǎn)是要求學(xué)生有較強(qiáng)的理論聯(lián)系實(shí)際的能力，在學(xué)習(xí)過程中，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(diǎn)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(shí)驗(yàn)、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(shí)驗(yàn)或多媒體投放觀察，這個實(shí)驗(yàn)說明了什么？（三）合作探究、精講點(diǎn)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(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。1、焦耳的實(shí)驗(yàn)閱讀“焦耳的實(shí)驗(yàn)”，說出焦耳熱功當(dāng)量實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)，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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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。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(shí)驗(yàn)的做功方式有何不同？一個是機(jī)械功，一個是電功。兩個實(shí)驗(yàn)裝置有沒有和外界交換能量？沒有，都是絕熱過程。說出實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)。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(shí)驗(yàn)建立了熱學(xué)中的功能關(guān)系。展現(xiàn)了實(shí)事求是，堅持真理的科學(xué)態(tài)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)。可分為三類：孤立系統(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(diǎn)和終點(diǎn)兩個位置決定，與物體的運(yùn)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(yùn)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。ΔU=U2-U1=W   做功可以改變系統(tǒng)的內(nèi)能。(１)對系統(tǒng)做功，W>0, ΔU>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, ΔU<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(shí)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(xiàng)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=ΔU=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(shí)驗(yàn)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。ΔU=U2-U1=W   做功可以改變系統(tǒng)的內(nèi)能。1、外界對系統(tǒng)做功，W>0, ΔU>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, ΔU<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(shí)驗(yàn)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  

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1 功和內(nèi)能

版本： 人教版 (新課標(biāo))

年級： 選修3

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