功和内能 说课稿 教案
高中物理选修3-3教学设计2：10.1功和内能教案
1 功和内能一、教学目标：知识与技能：1．知道什么是绝热过程。
2．从热力学的角度认识内能的概念。
3．理解做功与内能改变的数量关系。
4．理解内能的改变与做功的方式、过程无关。
5．知道内能和功的单位是相同的。
过程、能力与方法：1、通过观察、思考，知道物体的内能是物体的一个状态量。
2、通过学习活动，培养学生观察实验的能力。
培养学生的分析概括能力。
3、通过类比方法，使学生顺利建立内能的概念。
态度与价值观：1、通过主动参与学习活动，激发学生学习物理的兴趣。
2、通过实验活动，培养学生的实事求是的科学态度。
二、教学重点：1、做功与内能改变的关系。
2、内能的概念三、教学难点：1、内能概念的建立四、教学用具铜管、绳子、烧杯、打气筒、温度传感器、自制演示实验一套、多媒体教学设备等五、教学流程探究做功与改变系统状态变化量之讲述：外界对系统做功，系统的状态发生变化，即系统的温度发生变化。
那么做功与系统状态的变化量之间有什么关系呢？对于这个问题，早在1840年，英国物理学家焦耳已把这个问题研究清楚，现在我们一起去学习的著名的两个实验。
⒈介绍实验原理：重物下落带动轮叶旋转，通过对容器里的水搅拌时，产生摩察力对水做功，水温升高。
⒉理解实验：（1）在这个实验中，应选择那些物体做为研究的系统？(2)这个实验中的容器用绝热性能良好的材料，为什么？(3)什么是绝热过程？设计问题：让学生理解觉热过程，明白绝热过程的特点。
图1气缸和活塞为绝热材料图2气缸活塞为传热良好材料图1气缸和活塞为绝热材料活塞在外力F作用下向左移动，压缩气体的过程.思考3：两种情况下，汽缸中的气体温度如何变化？演示实验：用温度传感器，验证外界对系统做功，系统的温度变化（增高）实验、感受：领悟：1.理解前人设计实验的原理，感受科学家设计思想。
2明白此实验的成功的前提条件，绝热过程。
3设计两种情况，让学生明白绝热的含义。
4学生思考：当年焦耳是如何设计方案研究做功与状态变化量之间的关通过对焦耳实验的学习：⑴使学生感受科学与文学的联系。
功和内能变化的实验教案
功和内能变化的实验教案。
实验目的：1.了解功与内能的基本概念。
2.了解与测定系统的功与内能的变化。
3.掌握方法测定自由膨胀物体的势能变化。
实验原理：在力学中，功是由一个力对物体施加的力量所做的功。
内能则是指物体内部分子的动能和势能之和。
物体的内能可以通过改变物体的温度或者压力来改变。
具体来讲，如果一个物体的温度增加了，那么其分子的平均动能也将增加；反之，如果物体的温度降低了，那么其分子的平均动能也将下降。
在本实验中，我们将探究自由膨胀物体的势能变化。
自由膨胀是一个对象在没有外力作用的情况下自由扩张的过程。
我们可以利用这个过程来测量一个物体的势能变化。
具体来说，我们将初始温度为T1的一定量的气体放置在一个容器中，并将液体浸入其中。
然后我们再将容器的温度调整到T2，并允许气体膨胀以扩大容器的体积。
将容器内的气体移至压缩机。
在这个过程中，可以将内能和功分别计算出来。
实验装置：本次实验的主要装置包括一个容器、一个液体（例如水）量测器、一个温度计和一个压缩机。
实验步骤：1.将温度计放入容器内，记录下初始温度T1。
2.向容器中加入若干量的气体，并记录下气体的初始压力P1。
3.将液体浸入容器内以固定容积。
4.增加容器温度到T2，并允许气体自由膨胀，直到容器内压力稳定为P2。
5.将容器内气体移至压缩机，并将其压缩为初始体积，同时将压缩机所做的功记录下来。
实验数据处理和分析：当气体从初态（1,0) 膨胀到末态 (2,1)的过程中，其总内能变化为ΔE ，功变化为W。
根据热力学第一定律，ΔE = Q + W，其中Q表示热量的变化。
在这里，由于系统处于绝热状态，因此Q = 0，于是ΔE = W。
由于气体是在自由膨胀过程中进行膨胀，因此 PV = nRT，其中P、V、T分别表示气体的压强、体积和温度，n为气体摩尔数，R为气体常数。
特别地，在自由膨胀中，因为没有外界施加的压力，因此P1V1 = P2V2。
因此，我们可以将对内能的计算简化为ΔE = nCvΔT，其中Cv 为气体在恒压下的比定容热容，ΔT = T2 - T1。
热力学定律教学案例1功和内能
热力学定律教学案例1功和内能案例名称：热力学定律之功和内能教学案例一、目标：1.了解和理解功和内能的概念、特点和计算方法；2.能够应用功和内能的知识解决实际问题；3.培养学生的观察、实验和分析问题的能力。
二、教学内容：1.功的概念和计算方法；2.内能的概念和计算方法；3.功和内能在现实生活中的应用。
三、教学过程：1.导入环节首先，教师可以选择一个与学生生活相关的例子，例如：用水壶烧开水。
引导学生思考问题：“在烧开水的过程中，我们需要做一些工作吗？工作是如何做到的？我们又是怎样知道这个工作量的？”通过引导学生的思考，帮助他们逐渐认识到在烧开水的过程中，我们需要施加一定的力量（做功）才能让水温升高。
同时，也可以引导学生思考是否有其他因素会影响水的温度变化，例如水壶的质量、外界环境等。
2.理论讲解首先，教师可以对功的概念进行讲解。
通过简单的例子和图表，解释功是由外力作用在物体上并使其发生位移的过程。
引导学生理解功的计算方法：功=力× 位移× cosθ。
接着，教师可以对内能的概念进行讲解。
内能是物体分子运动和相互作用的结果，是物体分子热运动的总和。
通过示意图和实例，帮助学生理解内能的计算方法：内能=热容量×温度变化。
3.实验环节教师设计一个简单的实验，例如使用热电偶测量不同温度下水的电压变化。
学生分成小组进行实验操作，并记录实验数据。
实验过程中，教师可以引导学生观察、记录和分析实验数据，让学生深入了解功和内能的计算方法。
学生可以根据实验数据计算出不同温度下水的内能变化量，并与实际温度的变化进行对比。
4.应用环节教师可以提供一些与功和内能相关的实际问题，让学生运用所学知识解决问题。
例如：电梯从1楼到10楼的过程中，电梯所做的功是多少？物体从30°C加热到100°C的过程中，内能的变化量是多少？学生可以运用所学的功和内能的计算方法，应用到具体问题中进行计算。
物理选修33教案功和内能
物理选修33教案功和内能物理选修3-3教案-10.1功和内能普通高中课程标准实验教科书—物理选修3－3[人教版]第十章热力学定律1功和内能一、教学目标1. 通过焦耳的热功当量实验明确做功与物体内能变化的关系．2. 理解什么是绝热过程．3. 明确内能是仅与物体的自身状态有关的物理量．4. 理解做功是改变物体内能的一种方式，在绝热状态下有△Ｕ＝Ｗ二、教学重点：理解做功是改变物体内能的一种方式，在绝热状态下有△Ｕ＝Ｗ三、教学难点：通过焦耳的热功当量实验明确做功与物体内能变化的关系四、教具准备:叶片、两条绳子、滑轮、重物、盛水的容器、叶片等五、学具准备：有机玻璃筒、活塞、易燃物质等六、教学过程：（一）实验过程：有机玻璃筒中放少许易燃物质，在迅速向下压活塞时会看到筒内物质燃烧起来，为什么？（让学生自己做实验，并分析原因）分析：现象——物质燃烧起来↓物质燃烧的条件——有助燃物，温度上升到着火点（在此题中说明筒内温度在向下压活塞时上升了）↓筒内温度上升充分说明在向下压活塞时筒内气体内能增加了↓结论：对气体做正功时，气体内能可以增加。
扩展：刚才做实验时下压活塞的速度非常快，如果我们慢慢压活塞又会怎样？（做实验观察现象，并分组讨论找出原因）结果：不容易看到燃烧现象。
原因：虽然也对气体做了等量的正功，但是由于筒壁能向外放热，所以气体温度很难上升到着火点。
说明：虽然这个实验很简单，但是为方便理解下面焦耳的热功当量实验，我们把这个实验过程设计的尽量详细，以启发学生的思维。
在教学环节处理上注意了这样两个细节：一是让学生亲自上讲台做演示实验，这样可以锻炼学生的动手能力，让学生充分参与到教学活动中，体现了学生的主体地位，课堂上师生互动效果也很好，比老师自己做学生在下面看效果要好。
二是对应实验现象设计的两个问题，让学生通过观察现象并讨论思考得出结论，这样可以锻炼学生的观察能力，分析并思考问题的能力。
对第二个问题让学生分组讨论，这样可以锻炼学生的合作意识，让他们体验到合作学习的快乐，也体现了教师为主导学生为主体的教学理念，让学生充分参与到教学活动中。
10.1 功和内能教案
第一节功和内能一、教学目标1、知道什么是绝热过程。
2、从热力学的角度认识内能的概念。
3、理解做功与内能改变的数量关系。
4、知道内能和功的单位是相同的。
二、教学重点与难点做功和物体的内能之间的关系是本节的重点；将热力学从宏观的角度定义的内能，与分子动理论从微观的角度定义内能，二者的统一是难点。
三、教学方法与建议实验法、分析比较法四、学情分析本节首先通过对焦耳的热功当量的实验的介绍，提出了绝热过程的概念。
另外通过介绍其它一些在绝热过程中做功改变物体能量的例子，引出了对内能概念的介绍。
整个前半部分学生应该没有什么问题，但在内能概念的介绍，以及从微观和宏观角度去理解对内能概念的统一解释，可能部分学生存在一定的困难。
五、教学过程（一）新课引入[问题]什么叫内能？与哪些因素有关？学生思考回答：物体内所有分子动能与势能的总和叫做物体的内能。
与物体的温度和体积有关。
[问题]质量、温度相同的物体，内能必定相等对吗？学生思考回答后教师归纳：温度变时分子动能变，体积变时分子势能变，因此物体的内能决定于它的温度和体积，但是这句话却不能作为判断两物体内能大小的依据。
如两物体温度和体积均相同，而内能却没有确定的关系。
再如，0O C的冰熔化成0O C水体积减小，不能就此认为其势能也减小，而应该从改变内能的方式上分析,冰熔化过程吸收热量，内能增加，而温度不变，所增加的只是分子的势能。
[演示实验]用课件演示压缩气体做功后，是密闭容器内的硝化棉自燃的现象，说明压缩气体做功后增加气体内能的事实。
[演示实验]用课件演示焦耳热功当量实验。
介绍：1818年12月24日生于英国曼彻斯特，起初研究电学和磁学。
1840年在英国皇家学会上宣布了电流通过导体产生热量的定律，即焦耳定律。
焦耳测量了热与机械功之间的当量关系——热功当量，为热力学第一定律和能量守恒定律的建立奠定了实验基础。
（二）新课学习1、绝热过程（1）定义：系统只由于外界对它做功而与外界交换能量，它不从外界吸热，也不向外界放热，这样的过程叫绝热过程。
高二物理《功和内能》教案
高二物理《功和内能》教案1、内能：物体内全局部子热运动的动能和分子势能的总和，叫做物体的内能。
2、动能：由于分子在不停地做着无规章热运动而具有的动能。
它与物体的温度有关〔温度是分子平均动能的标志〕。
3、势能：分子间存在互相作用力，分子间具有由它们的相对位置确定的势能，这就是分子势能。
它和物体的体积有关。
4、内能：与物体的温度和体积有关。
依据商量结果，小结：通常状况下，对固体或液体，由于体积改变不明显，主要是通过温度的改变来推断内能是否转变。
二、新课教学。
1、提出问题、商量。
问：如何转变物体的内能呢？〔可以转变物体的温度或体积。
〕问：物体内能的改变可以通过什么表现出来呢？或者说怎样推断一个物体〔如一杯水、一块铁块〕的内能是否转变呢？把预备好的钢丝拿出来，想方法让你手中的钢丝的内能增加。
2、查找解决问题的方法。
商量：有的想到摩擦，有的想到折，有的想到敲打，有的想到用钢锯锯，有的想到烧，有的想到晒，有的想到烤，有的想到烫、冰等等。
一边想方法，一边体验内能是不是已经增加了。
把摩擦、折、敲打、锯写在一起，把烧、晒、烤、烫、冻或者冰写在一起。
3、学问的提练。
问：比拟一下，本质上有什么相同或不同点。
〔阅读课本38~39页倒数第四段。
〕刚刚所想到的方法，它们之间有何不同？能不能把这些方法分分类？答：可以分为做功和热传递两类。
其中，摩擦、折、敲打、锯是属于做功，烧、晒、烤、烫、冰属于热传递。
演示课本38页的试验。
〔渐渐地压缩看能不能使棉花燃烧起来。
〕问：刚刚两次试验，为什么会消失结果的'不同？答：动作快，时间短，气体没有来得及与外界进展热交换，其温度会突然上升，至乙醚的着火点，它便燃烧起来。
而动作慢时，时间较长，气体与外界有较长的时间进展热交换，它的温度就不会上升太多，达不到乙醚的着火点，那么不燃烧。
阅读课本39页试验，分析气体对外做功的状况。
问：同学们还能不能从生活中找出一些通过做功转变物体内能的例子呢？答：柴油机工作中的压缩冲程；给自行车打气时，气筒壁会发热；锯木头，锯条会很烫；冬天，手冷时，两手相互搓一搓；古人钻木取火等等。
物理教案-做功和内能的改变
物理教案－做功和内能的改变一、教学目标1. 让学生理解做功的概念，知道做功可以改变物体的内能。
2. 让学生掌握做功改变内能的实质，能运用相关知识解释生活中的现象。
3. 培养学生的观察能力、实验能力以及运用物理知识解决实际问题的能力。
二、教学重点与难点1. 教学重点：做功的概念，做功改变物体内能的实质。
2. 教学难点：内能改变的判断，以及做功与热传递在改变内能上的异同。
三、教学方法1. 采用问题驱动法，引导学生通过观察、实验、分析等方法，探究做功与内能改变的关系。
2. 利用生活实例，让学生直观地感受做功改变内能的过程。
3. 采用小组讨论法，培养学生的合作意识，提高解决问题的能力。
四、教学准备1. 实验器材：铁块、加热器、温度计、电子秤等。
2. 教学工具：PPT、黑板、粉笔等。
五、教学过程1. 导入新课：通过一个生活中的实例，如冬天搓手取暖，引导学生思考做功与内能改变的关系。
2. 探究做功的概念：引导学生通过实验，观察铁块在加热器加热过程中的温度变化，感受做功的过程。
3. 理解内能改变的本质：分析实验结果，让学生理解做功改变物体内能的实质。
4. 做功与热传递的异同：通过对比实验，让学生了解做功和热传递在改变内能上的异同。
5. 应用拓展：讨论做功改变内能在生活中的应用，如发动机、摩擦生热等。
教学反思：在授课过程中，要注意引导学生通过实验观察、数据分析等方法，深入理解做功与内能改变的关系。
结合生活实例，让学生感受物理知识的实用性和趣味性，提高学生的学习兴趣。
在小组讨论环节，要关注学生的参与度，确保每个学生都能在讨论中发表自己的观点，培养学生的合作意识。
六、教学内容1. 做功的计算：引导学生学习做功的计算公式，掌握如何计算不同力对物体做功的大小。
2. 内能的测量：介绍内能的测量方法，如热容、比热等，让学生了解如何量化物体的内能。
七、教学过程1. 做功的计算：通过示例，讲解做功的计算公式，让学生自己尝试计算一些简单的做功问题。
功和内能 说课稿 教案 教学设计
功和内能教学目标知识与技能1．知道什么是绝热过程。
2．从热力学的角度认识内能的概念。
3．理解做功与内能改变的数量关系。
4．知道内能和功的单位是相同的。
过程与方法从焦耳的实验理解功与内能变化的关系情感、态度与价值观通过焦耳实验了解功与内能变化关系的得来，学习科学家探究过程的艰辛教学重点、难点绝热过程中的功与内能的关系教学过程：知识回顾1、（机械）功的两个不可缺少的因素是什么？电流做功与哪些因素有关？2、什么叫内能？内能与哪些因素有关？3、质量、温度相同的物体，内能必定相等。
对吗？物体的内能与温度和体积的关系温度变时分子动能变，体积变时分子势能变，因此物体的内能决定于它的温度和体积，但是这句话却不能作为判断两物体内能大小的依据。
如两物体温度和体积均相同，而内能却没有确定的关系。
再如，0O C的冰熔化成0O C水体积减小，不能就此认为其势能也减小，而应该从改变内能的方式上分析,冰熔化过程吸收热量，内能增加，而温度不变，所增加的只是分子的势能。
新课教学：一、焦耳的实验1818年12月24日焦耳出生于英国曼彻斯特，起初研究电学和磁学。
1840年在英国皇家学会上宣布了电流通过导体产生热量的定律，即焦耳定律。
焦耳测量了热与机械功之间的当量关系——热功当量，为热力学第一定律和能量守恒定律的建立奠定了实验基础。
1、绝热过程：系统只由于外界对它做功而与外界交换能量，它不从外界吸热，也不向外界放热，这样的过程叫绝热过程。
焦耳实验是一个需要在绝热过程中完成的实验2、焦耳二个代表性实验(1)焦耳热功当量实验装置—机械功实验结论：只要重力所做的功相同，容器内水温上升的数值都是相同的，即系统状态的变化是相同的。
（2）焦耳热功当量实验装置—电功实验结论：只要所做的电功相等，则系统温度上升的数值是相同的，即系统的状态变化是相同的。
从焦耳的实验中可以得出什么结论？1、在各种不同的绝热过程中，系统状态的改变与做功方式无关，仅与做功数量有关。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
功和内能
一、教材分析：
本节从演示实验出发，追溯到19世纪30年代的焦耳所做的研究功和内能的实验，引入系统内能的概念，最终得出做功与系统内能变化之间的关系。
二、三维目标
知识与技能
1．知道什么是绝热过程。
2．从热力学的角度认识内能的概念。
3．理解做功与内能改变的数量关系。
4．知道内能和功的单位是相同的。
过程与方法
从焦耳的实验理解功与内能变化的关系
情感、态度与价值观
通过焦耳实验了解功与内能变化关系的得来，学习科学家探究过程的科学态度和科学精神。
三、教学重点、难点
重点：绝热过程中的功与内能的关系
难点：内能的概念
四、学情分析
本章的特点是要求学生有较强的理论联系实际的能力，在学习过程中，不断提高理解能力、分析能力；会用热力学第一定律分析系统内能的变化，会用能量守恒观点解释有关的自然现象，了解熵是反映系统无序程度的物理量。
五、教学方法：
实验、自主阅读与思考、小组讨论
五、课时安排：1课时
六、课前准备
预习学案阅读课本
七、课时安排 1课时
八、教学过程
（一）预习检查、总结疑惑
（二）情景引入、展示目标
课本演示实验或多媒体投放
观察，这个实验说明了什么？
（三）合作探究、精讲点播
我们知道能量的单位是焦耳，是以英国物理学家焦耳的名字命名的。
1818年12月24日生于英国曼彻斯特，起初研究电学和磁学。
1840年在英国皇家学会上宣布了电流通过导体产生热量的定律，即焦耳定律。
焦耳测量了热与机械功之间的当量关系——热功当量，为热力学第一定律和能量守恒定律的建立奠定了实验基础。
1、焦耳的实验
阅读“焦耳的实验”，说出焦耳热功当量实验的原理？
回答：通过重物下落带动叶片搅拌容器中的水，由于叶片与水之间的摩擦而使水温升高。
要完成多次实验测量，可以改变什么呢？
回答：改变悬挂重物的质量和下落高度。
通过这个实验，焦耳的得出什么结论呢？
只要重力做的功相同，容器中水温上升的数值是相同的，即系统的状态变化是相同的。
说出焦耳的第二个实验原理？
回答：通过重物下落使发电机发电，电流通过电阻丝，使液体温度升高。
要完成多次实验测量，可以改变什么呢？
改变电阻丝阻值，改变电流大小，改变通电时间。
焦耳的结论？
只要所做的电功相等，系统温度上升的数值是相同的，即系统的状态变化是相同的。
两个实验的做功方式有何不同？
一个是机械功，一个是电功。
两个实验装置有没有和外界交换能量？
没有，都是绝热过程。
说出实验结论，即做工与状态变化的关系？
在绝热过程中，系统从状态1到状态2，所需外界做功的数值是相同的，与做功的方式无关。
生活中还有哪些做功可以改变系统状态？请举例。
你能否定量测量做工与状态变化的关系呢？
从1840-1878年的近40年中，焦耳进行了400多次实验。
焦耳把毕生精力都贡献给了科学事业，堪称后人的楷模。
焦耳以精确地实验建立了热学中的功能关系。
展现了实事求是，坚持真理的科学态度，和不畏艰辛、坚持不懈、勇于探索的科学精神。
几个概念
绝热过程：
系统：物理学中，通常把所研究的对象称为系统，热学研究的对象称为热力学系统，简称为系统。
可分为三类：
孤立系统：与外界没有物质交换有没有能量交换的系统。
封闭系统：与外界只有能量交换但无物质交换的系统。
开放系统：与外界可以自由进行物质和能量交换的系统。
系统状态：指热平衡态。
表征系统状态的物理量有压强、温度、体积、内能等。
2、内能
哪些力做功仅由物体的起点和终点两个位置决定，与物体的运动路径无关？
回顾重力势能的由来。
重力做功只与物体的初末位置有关，与运动路径无关，人们认识到，物体在某位置具有特定的能量，重力势能。
类似，热力学系统的绝热过程中，从状态1状态2，所需外界做功的数值是相同的，与做功的方式无关。
功是能量变化的量度。
系统在某状态肯定对应着特定的能量，即任何热力学系统都必定曾在一个只依赖于系统自身状态的物理量，我们把它称为内能。
3、功与系统内能改变的关系。
ΔU=U
2-U
1
=W
做功可以改变系统的内能。
(１)对系统做功，W>0, ΔU>0,系统的内能增加
在绝热过程中，内能的增量就等于外界对系统做的功
（２）系统对外界做功，W<0, ΔU<0,系统的内能减少
在绝热过程中，系统对外界做多少功，内能就减少多少。
典型例题
例1 下列哪个实例说明做功改变了系统的内能
A.用热水袋取暖
B.用双手摩擦给手取暖
C.把手放在火炉旁取暖
D.用嘴对手呵气给手取暖
解析：双手摩擦做功，使手的内能增加，感到暖和；A、C、D都是通过热传递来改变系统的内能。
选项B正确。
答案：B
注意分清做功和热传递两个过程的不同
例2 一个系统内能增加了20J。
如果系统与周围环境不发生热交换，周围环境需要对系统做多少功？
解析：由功与系统内能改变的关系，则W=ΔU=20J
答案：20J
注意功与内能改变的关系。
（四）反思总结、当堂检测
（五）发导学案、布置作业
九、板书设计：。