功、熱和內(nèi)能的改變+教學(xué)設(shè)計(jì) 高二下學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第三冊(cè)

3.1《功、熱和內(nèi)能的改變》教學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)物理觀念1.知道絕熱過程的含義。2.從熱力學(xué)的角度認(rèn)識(shí)內(nèi)能的概念。3.理解做功與內(nèi)能改變之間的關(guān)系。4．知道熱傳遞過程中，物體吸收（放出）熱量，溫度升高（降低），內(nèi)能改變。科學(xué)思維與實(shí)驗(yàn)探究1．通過觀察、思考，知道物體的內(nèi)能是系統(tǒng)的一個(gè)狀態(tài)量。2．通過探究活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力、提高學(xué)生科學(xué)思維水平。3．通過類比方法，幫助學(xué)生建立內(nèi)能的概念?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任1．通過主動(dòng)參與學(xué)習(xí)活動(dòng)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。2．通過實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。教學(xué)重點(diǎn)1．做功與內(nèi)能改變關(guān)系的探究。2．熱量與內(nèi)能改變關(guān)系的探究。3．內(nèi)能概念的建立。教學(xué)難點(diǎn)內(nèi)能概念的建立。學(xué)習(xí)過程一、新課導(dǎo)入布置了一個(gè)家庭作業(yè)，用一張A4紙打開可樂罐，上課時(shí)兩個(gè)學(xué)生演示實(shí)驗(yàn)：老師：?jiǎn)柎蜷_的可樂的為什么可以做到？再問沒打開的為什么沒打開？學(xué)生：打開者：快速摩擦，瓶蓋產(chǎn)生熱量，熱量傳給瓶中氣體，氣體升溫膨脹，就頂開了。沒打開著：摩擦太慢了，熱量散失到空氣中，傳遞給瓶中氣體的熱量就很少了。二、新課教學(xué)老師：這個(gè)實(shí)驗(yàn)充分說明：為了使系統(tǒng)的熱力學(xué)狀態(tài)發(fā)生變化既可以向它傳熱,也可以對(duì)它做功。實(shí)際上19世紀(jì)30年代，人們已經(jīng)意識(shí)到這一現(xiàn)象了，那么問題是：做功和傳熱是否具有等效性，定量關(guān)系如何呢？為了解決這個(gè)問題，從1840年開始，焦耳用近四十年的時(shí)間做了大量實(shí)驗(yàn)，焦耳實(shí)驗(yàn)的核心是研究做功對(duì)熱力學(xué)狀態(tài)的影響，我們知道系統(tǒng)與外界的傳熱也能改變，所以我們首先要把誰控制住?學(xué)生：傳熱老師：所以用什么方法做實(shí)驗(yàn)：學(xué)生：控制變量法老師：焦耳本著控制變量的思想設(shè)計(jì)了絕熱過程：系統(tǒng)不從外界吸熱，也不向外界放熱。同學(xué)們思考一下，這個(gè)過程能實(shí)現(xiàn)嗎？學(xué)生：不能老師：所以它是一個(gè)。。。。學(xué)生：理想化模型老師：焦耳在盡量達(dá)到絕熱狀態(tài)下做了大量實(shí)驗(yàn)，其中有兩個(gè)最具代表性。請(qǐng)同學(xué)們P46頁(yè)第二段至P47第四段課文并思考以下問題：（一）焦耳的實(shí)驗(yàn)1．焦耳實(shí)驗(yàn)一（機(jī)械做功）①焦耳實(shí)驗(yàn)原理是什么？②實(shí)驗(yàn)需要滿足什么條件？③實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是什么？2．焦耳實(shí)驗(yàn)二（電流做功）①焦耳實(shí)驗(yàn)原理是什么？②實(shí)驗(yàn)需要滿足什么條件？③實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是什么？學(xué)生：對(duì)照ppt中的焦耳實(shí)驗(yàn)的圖片上講臺(tái)為同學(xué)們講解以上三個(gè)問題。3．老師：把兩個(gè)實(shí)驗(yàn)放在一塊，重新審視一下結(jié)論，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)它們的共性設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生學(xué)會(huì)通過實(shí)驗(yàn)類比，總結(jié)現(xiàn)象和規(guī)律。實(shí)驗(yàn)結(jié)論實(shí)驗(yàn)一：對(duì)系統(tǒng)做機(jī)械功重物下落帶動(dòng)輪葉旋轉(zhuǎn)，通過攪拌對(duì)絕熱容器內(nèi)的液體做功，使液體升溫，即狀態(tài)發(fā)生變化.結(jié)論：只要重力所做的功相同，容器內(nèi)水溫上升的數(shù)值都是相同的，即系統(tǒng)狀態(tài)的變化是相同的.實(shí)驗(yàn)二：對(duì)系統(tǒng)做電功電流通過電熱絲使絕熱容器內(nèi)的液體溫度升高.結(jié)論：對(duì)同一系統(tǒng)，在絕熱過程中只要所做的電功相同，系統(tǒng)溫度上升的數(shù)值就相同，即系統(tǒng)的狀態(tài)變化相同.4.內(nèi)能的宏觀定義：利用類比法從重力勢(shì)能的定義推理論證出內(nèi)能的概念即：任何一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)必定存在一個(gè)只依賴于系統(tǒng)自身狀態(tài)的一種能量，我們把這種能量叫做系統(tǒng)內(nèi)能（二）功與內(nèi)能的改變1.根據(jù)內(nèi)能的定義，在熱力學(xué)系統(tǒng)的絕熱過程中當(dāng)系統(tǒng)從狀態(tài)1達(dá)到狀態(tài)2，內(nèi)能的變化量：2.在絕熱過程中：外界對(duì)系統(tǒng)做功W，內(nèi)能怎樣變化？變化了多少？系統(tǒng)對(duì)外界做功W，內(nèi)能怎樣變化？變化了多少？3.分組實(shí)驗(yàn)且思考討論以下問題：1.觀察熱力學(xué)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、并解釋。2.實(shí)驗(yàn)操作過程中的注意事項(xiàng)有哪些？學(xué)生：實(shí)驗(yàn)展示，解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，說注意事項(xiàng)和實(shí)驗(yàn)中的困難。老師：剛才同學(xué)們分享了在實(shí)驗(yàn)中的不易，這還是在我告訴你怎么做的前提下做的實(shí)驗(yàn)，還會(huì)遇到各種各樣的問題。想想那些科學(xué)工作學(xué)者，是在沒有人給說思路沒有現(xiàn)成實(shí)驗(yàn)儀器的情況下進(jìn)行研究的，可見困難有多大啊。所以科學(xué)的道路是十分艱辛的，但也很有趣，希望同學(xué)們?cè)谝院蠖嘧鲆恍┻@樣的小實(shí)驗(yàn)，感受一下科學(xué)的魅力。（三）熱與內(nèi)能的改變老師：改變物體內(nèi)能不光可以做功，還可以熱傳遞，請(qǐng)同學(xué)們閱讀課文P49頁(yè)并思考以下問題：1．熱傳遞定義：2．熱傳遞的條件：3．熱傳遞的方式：4.單純的傳熱系統(tǒng)傳遞的是什么？?jī)?nèi)能的變化量是多少？5.做功和熱傳遞的區(qū)別學(xué)生：回答以上問題。老師：為了加深理解我們?cè)賮砜磦€(gè)微視頻。老師：好，同學(xué)們學(xué)會(huì)了嗎？我們小試一下吧。典例2.下列過程中,通過傳熱來改變物體內(nèi)能的有()A.用鋸子鋸木料,鋸條溫度升高B.擦火柴時(shí),火柴頭燃燒起來C.搓搓手就感覺手暖和些D.陽(yáng)光照射地面,地面溫度升高學(xué)生：D請(qǐng)學(xué)生回答并解釋。邏輯線索：使系統(tǒng)的熱力學(xué)狀態(tài)發(fā)生變化的做功和傳熱是否具有等效性（問題）焦耳的許多實(shí)驗(yàn)證實(shí)了做功和傳熱的等效性（證據(jù)）做功或傳熱，系統(tǒng)的狀態(tài)發(fā)生同樣的變化（解釋）給出內(nèi)能概念的科學(xué)定義（推理，論證）三、本節(jié)小結(jié)：老師：同學(xué)們我們一塊梳理一下本節(jié)課的邏輯思路：學(xué)生：梳理老師：同學(xué)們思考一下這四部那一步最重要？對(duì)，第一步，所以同學(xué)們?cè)趯W(xué)習(xí)和研究中要有質(zhì)疑精神。以后等同學(xué)們上研究生博士時(shí)要讀大量的文獻(xiàn)目的就是尋找問題。同學(xué)們回顧一下，本節(jié)課我們利用了哪些方法進(jìn)行學(xué)習(xí)的？學(xué)習(xí)了哪些知識(shí)？交流一下，我請(qǐng)一位同學(xué)來梳理一下。學(xué)生：梳理方法和知識(shí)。四、本節(jié)小測(cè)1.下列哪個(gè)實(shí)例說明做功改變了系統(tǒng)的內(nèi)能()A.熱水袋取暖B.用雙手摩擦給手取暖C.把手放在火爐旁取D.用嘴對(duì)手呵氣給手取暖2.如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置中,把浸有乙醚的一小塊棉花放在厚玻璃筒內(nèi)底部,當(dāng)很快向下壓活塞時(shí),由于被壓縮的氣體驟然變熱,溫度升高達(dá)到乙醚的燃點(diǎn),使浸有乙醚的棉花燃燒起來,此實(shí)驗(yàn)的目的是要說明對(duì)物體()A.做功可以增加物體的熱量B.做功可以改變物體的內(nèi)能C.做功一定會(huì)升高物體的溫度D.做功一定可以使物態(tài)發(fā)生變化3.在絕熱過程中,外界壓縮氣體做功20J,下列說法正確的是()A.氣體內(nèi)能一定增加20JB.氣體內(nèi)能增加必定小于20JC.氣體內(nèi)能增加可能小于20JD.氣體內(nèi)能可能不變4.關(guān)于傳熱,下列說法正確的是()A.傳熱是高溫物體的溫度傳給低溫物體B.并不接觸的物體之間不會(huì)傳熱C.比熱容相同的物體之間不會(huì)傳熱D.溫度相同的物體之間不會(huì)傳熱5.下列情況通過熱傳遞改變物體內(nèi)能的是()A.在火爐上燒開一壺水B.柴油機(jī)的壓縮沖程C.用鋸子鋸木頭,鋸子會(huì)發(fā)熱D.用砂輪磨刀,刀具會(huì)變熱6.如圖所示為某種椅子與其升降部分的結(jié)構(gòu)示意圖,M、N兩筒間密閉了一定質(zhì)量的氣體,M可沿N的內(nèi)壁上下滑動(dòng),設(shè)筒內(nèi)氣體不與外界發(fā)生熱交換,在M向下滑動(dòng)的過程中()A.外界對(duì)氣體做功,氣體內(nèi)能增大B.外界對(duì)氣體做功,氣體內(nèi)能減小C.氣體對(duì)外界做功,氣體內(nèi)能增大D.氣體對(duì)外界做功,氣體內(nèi)能減小功、熱和內(nèi)能的改變課后反思本節(jié)課總體不難，它與第三節(jié)結(jié)合在一起，是為熱力學(xué)第一定律的學(xué)習(xí)打基礎(chǔ)的。1.物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)。在實(shí)際教學(xué)工作中應(yīng)給學(xué)生以主動(dòng)探究、自主學(xué)習(xí)的空間。功、熱和內(nèi)能的改變是一節(jié)比較適合采用探究式教學(xué)的內(nèi)容，使學(xué)生在探究過程中獲得知識(shí)、發(fā)展技能、培養(yǎng)能力特別是創(chuàng)新能力。2.學(xué)生的主要學(xué)習(xí)任務(wù)