10.1 功和内能教案
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。
1功和内能-人教版选修3-3教案
功和内能-人教版选修3-3教案一、教学目标1.了解功和内能的概念和定义。
2.掌握功和内能之间的转化关系。
3.理解功率的概念，知道如何计算功率。
4.能够运用所学知识解决相关题目。
二、教学重点1.功和内能的概念和定义。
2.功和内能之间的转化关系。
3.功率的概念和计算方法。
三、教学难点1.如何将功和内能进行转化。
2.如何正确计算功率。
四、教学过程1. 导入（5分钟）引入本节课的主题，简要介绍功和内能的概念，激发学生的学习兴趣。
2. 讲授（40分钟）（1）功的概念和定义1.按照定义引出功的概念。
–定义：当一个力沿着一个位移方向作用于一个质点上时，力对该质点所做的功等于力的大小与质点位移的距离的乘积。
–公式：$W=F\\cdot S\\cdot cos\\theta$2.举例说明如何计算功。
（2）内能的概念和定义1.按照定义引出内能的概念。
–定义：一个物体因内部微观结构的变化所引起的能量变化，叫做该物体的内能。
2.解释内能的来源。
（3）功和内能之间的转化关系1.说明内能可以转化为功和功可以转化为内能。
2.讲解转化的原理和具体方法。
（4）功率的概念和计算方法1.按照定义引出功率的概念。
–定义：单位时间内做功的大小。
–公式：$P=\\frac{W}{t}$2.举例说明如何计算功率。
3. 练习（30分钟）1.做一些简单的计算题，让学生运用所学知识解决问题。
2.选出一些比较难的题目，引导学生多种方法尝试解决。
4. 总结（5分钟）1.回顾本节课的主要内容。
2.强调学生需要多做练习，才能掌握所学知识。
3.鼓励学生在日常生活中多关注功和内能的应用。
五、作业1.完成课堂上的作业。
2.自主选择若干道与本节课有关的题目，自行完成并核对答案。
3.阅读相关书籍或文章，扩展更多关于功和内能的知识。
六、教学评估1.在练习环节中，教师观察学生的解题过程和答题情况。
2.在课堂结束时，教师可以通过提问的方式检测学生对于本节课内容的理解情况。
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。
物理教案(人教版选修3-3)10.1、2功和内能 热和内能
第十章热力学定律10.1、2 功和内能热和内能三维教学目标1、知识与技能（1）了解内能改变的两种方式：做功、热传递；（2）理解内能的变化可以分别由功和热量来量度，知道做功和热传递对改变物体内能是等效的；（3）知道什么是绝热过程。
2、过程与方法：通过书本中的事例体会做功和热传递都能改变物体的内能。
3、情感、态度与价值观：教学重难点（1）改变内能两种方式及内能改变量度；（2）对做功和热传递对改变内能是等效的理解。
教学教具：细铁棒、铁锤、洒精灯、木块、厚壁玻璃筒（带活塞）、硝化棉、乙醚、学生每人准备一小段钢丝等．教学过程：第一节功和内能热和内能（一）复习引入提问：（1）什么是物体的内能？（物体内所有分子热运动的动能和分子势能的总和，叫做物体的内能）（2）什么叫分子的动能？它和哪些因素有关？（由于分子在不停地做着无规则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）什么叫分子的势能？它和哪些因素有关？（分子间存在相互作用力，分子间具有由它们的相对位置决定的势能，这就是分子势能，它和物体的体积有关）（4）物体的内能和哪些因素有关呢？（与物体的温度和体积有关）小结：通常情况下，对固体或液体，由于体积变化不明显，主要是通过温度的变化来判断内能是否改变。
（二）新课教学1、提出问题如何改变物体的内能呢？物体内能的变化可以通过什么表现出来呢？或者说怎样判断一个物体（如一杯水、一块铁块）的内能是否改变呢？2、寻找解决问题的办法有的想到“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．一边想办法，一边体验内能是不是已经增加了。
3、知识的提练改变物体内能的物理过程有两种：做功和热传递。
4、新知识的深入探讨（1）内能改变的量度如何量度物体内能的改变多少呢？第1页（共1页）。
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。
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。
高中物理人教版选修3-3+第10章+1+功和内能+教案(3)+Word版含解析
10.1功和内能教学设计一、教学目标： 物理观念：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。
科学思维：1、通过观察、思考，知道物体的内能是物体的一个状态量。
2、通过类比方法顺利建立内能的概念。
实验探究：1、能在探究功和内能的问题中，发现问题、分析原因、建构模型、解决问题。
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。
科学态度与责任:1、初步形成热爱自然、勇于探索、善于合作、积极交流的科学态度。
2、通过主动参与学习活动，激发学生学习物理的兴趣。
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、教学用具干电池、锡箔纸、棉花、空气压缩引火仪、乙醇、温度传感器、矿泉水瓶、自制演示实验一套、多媒体教学设备等五、教学流程六、设计思想本节课是人教版物理选修3-3第十章第一节，本节内容在力学能量守恒定律之后和热学中的热力学定律之间起到承上启下的作用，是学习后续内容的基础。
学生在此前已经学习了分子动理论、物态变化等内容，为本节课做了知识储备。
本课的难点是建立内能的概念和理解做功与内能改变的关系，为了将这一抽象概念具体化，设计思路是通过物理现象充分让学生在具体的演示实验和实验探究中观察、思考、分析，继而通过教师系统对外做功 演示：实验2得出 结论 小结本 节课 巩固 提高 情境1 引入课题 演示实验1 视 频 播 放 得出 结 论 焦耳两大 实验分析 总结功 能关系 类比法：建内能概念 加深对内能的理解的引导得出并理解相应的物理规律。
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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。
（2）焦耳的实验说明什么问题？
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。
[问题]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？
学生回答：重力做功。
2、内能
（1）定义：任何一个热力学系统都必定存在一个只依赖于系统自身状态的物理量，这个物理量在两个状态间的差别与外界在绝热过程中对系统所做的功相联系。
我们把这个物理量称为系统的内能
（2）思考：这种说法与我们复习的说法一致吗？如何解释？
启发学生思考讨论，教师归纳：在分子动理论中，系统中所有分子热运动动能和分子间相互作用的分子势能的总和，叫做系统的内能；在热力学中，存在一个只与依赖于系统自身状态的物理量，由于这个物理量在两个状态之间的差别与外界在绝热过程中对系统所做的功相联系，而功是能量转化的量度，我们把这个物理量称为系统的内能。
由于在绝热过程中对系统做功，系统的温度、体积等状态就要发生变化，所有分子热运动的动能和分子间相互作用的分子势能就要发生变化，系统的内能就要发生变化，因此分子动理论是从微观的角度来定义内能，热力学是从宏观的角度来定义内能，但两者是一致的。
3、习题训练
（1）下列说法正确的是（）
A 分子的动能与分子的势能的和叫做这个分子的内能
B 物体的分子势能由物体的温度和体积决定
C 物体的速度增大时，物体的内能增大
D 物体的内能减小时，物体的温度可能增加
（2）一个铁块沿斜面匀速滑下，关于物体的机械能和内能的变化，下列判断中正确（）
A 物体的机械能和内能都不变
B 物体的机械能减少，内能不变
C 物体的机械能增加，内能增加
D 物体的机械能减少，内能增加
（3）一定质量的气体经历一缓慢的绝热膨胀过程。
设气体分子间的势能可忽略，则在此过程中（）
A．外界对气体做功，气体分子的平均动能增加
B．外界对气体做功，气体分子的平均动能减少
C．气体对外界做功，气体分子的平均动能增加
D．气体对外界做功，气体分子的平均动能减少
（4）下列实例中，属于做功来增加物体内能的是（）
A.铁棒放在炉子里被烧红
B.锯条锯木头时会发热
C.古时候的猿人钻木取火
D.冬天在阳光下取暖
（5）下列现象属于用做功的方法改变系统内能的是（）
A.放在火炉边的物体温度升高了
B.把一杯热水放在冷水中冷却
C.用铁锤锻打工件，工件会发热
D.拉弯的弓把箭射出去
（6）下列过程中，由于做功而使系统内能增加的是（）
A.把铁丝反复弯曲，弯曲处温度升高
B.烧开水时，蒸汽将壶盖顶起
C.铁块在火炉中被加热
D.铁球从空中自由下落（不计空气阻力）
（7）用下列方法改变物体的内能，属于做功方式的是( ) A.搓搓手会感到手暖和些 B.汽油机气缸内被压缩的气体C.车刀切下的炽热的铁屑 D.物体在阳光下被晒热（三）课堂总结
请学生总结本节课的内容。
（四）课后作业
阅读课本，完成课后“问题与练习”。