3.1 功、熱和內(nèi)能的改變

“教學(xué)評(píng)”一體化教學(xué)設(shè)計(jì)課時(shí)設(shè)計(jì)課題3.1功、熱和內(nèi)能的改變課型新授課eq\o\ac(□,√)復(fù)習(xí)課□試卷講評(píng)課□其他課□授課班級(jí)高二年級(jí)（）班授課時(shí)間教學(xué)內(nèi)容分析本節(jié)講述另一類熱力學(xué)過程——熱傳遞過程以及熱傳遞與改變內(nèi)能的關(guān)系。首先介紹熱傳遞的三種方式:熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流和熱輻射。進(jìn)而分析系統(tǒng)在單純的熱傳遞過程中系統(tǒng)內(nèi)能的變化，自然引出熱量與系統(tǒng)內(nèi)能概念的區(qū)別與聯(lián)系，最后研究做功與熱傳遞在改變系統(tǒng)內(nèi)能上的異同。學(xué)習(xí)者分析這節(jié)課是在學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過了分子動(dòng)理論、固體、液體、氣體的基礎(chǔ)上進(jìn)行教學(xué)的，著重點(diǎn)在于焦耳的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)質(zhì)，理解功、熱和內(nèi)能改變的關(guān)系，會(huì)解釋相關(guān)的現(xiàn)象，分析相關(guān)的問題。這對(duì)學(xué)生來說有一定的難度，需要加以引導(dǎo)。學(xué)習(xí)目標(biāo)物理觀念:知道焦耳的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，功與內(nèi)能改變及熱與內(nèi)能改變的數(shù)量關(guān)系。科學(xué)思維:掌握焦耳的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)質(zhì)，理解功、熱和內(nèi)能改變的關(guān)系，會(huì)解釋相關(guān)的現(xiàn)象，分析相關(guān)的問題?？茖W(xué)探究:掌握兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的探究過程，利用“做一做”體驗(yàn)功與內(nèi)能改變的關(guān)系，學(xué)會(huì)觀察與操作并與他人合作交流，提高實(shí)驗(yàn)技能?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任:理解功、熱與內(nèi)能改變的實(shí)質(zhì)，實(shí)事求是，培養(yǎng)積極探究科學(xué)的興趣，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情。教學(xué)準(zhǔn)備PPT課件活動(dòng)設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)評(píng)價(jià)任務(wù)活動(dòng)一：新課導(dǎo)入冬天搓手可使雙手變暖；向手吹氣也可使雙手變暖提出問題：是什么原因使溫度發(fā)生了變化呢？完成搓手活動(dòng)。通過課堂小活動(dòng)，體會(huì)搓手讓雙手變暖的過程，激發(fā)興趣，引入課題活動(dòng)二：焦耳的實(shí)驗(yàn)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(huì)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(cè)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).實(shí)驗(yàn)一：對(duì)系統(tǒng)做機(jī)械功實(shí)驗(yàn)二：對(duì)系統(tǒng)做電功演示:在有機(jī)玻璃筒底放置少量的易燃物,例如蓬松的棉花,迅速壓下筒中的活塞,觀察筒底物品的變化.這個(gè)實(shí)驗(yàn)說明了什么？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.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.思考：焦耳的熱功當(dāng)量實(shí)驗(yàn)和電流熱效應(yīng)給水加熱的實(shí)驗(yàn)中做功的方式相同嗎？你能得出什么結(jié)論？觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。了解焦耳實(shí)驗(yàn)的意義。觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論。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.結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，完成思考題。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.結(jié)合課前動(dòng)手小活動(dòng)，嘗試解釋出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的原因。了解相應(yīng)的物理學(xué)史，拓寬學(xué)生的知識(shí)面?；顒?dòng)三：內(nèi)能教學(xué)內(nèi)能：1、任何一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)都必定存在一個(gè)只依賴于系統(tǒng)自身狀態(tài)的物理量，這個(gè)物理量在兩個(gè)狀態(tài)間的差別與外界在絕熱過程中對(duì)系統(tǒng)所做的功相聯(lián)系.我們把這個(gè)物理量稱為系統(tǒng)的內(nèi)能.提問：我們?cè)?jīng)學(xué)習(xí)過內(nèi)能的概念是什么呢？當(dāng)時(shí)講的內(nèi)能的變化與什么有關(guān)？而這一致嗎？有何關(guān)系？講解：①宏觀定義（熱力學(xué)對(duì)內(nèi)能的定義）：任何一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)都必定存在一個(gè)只依賴于系統(tǒng)自身狀態(tài)的一種能量，這種能量叫做系統(tǒng)的內(nèi)能。②微觀定義（分子動(dòng)理論對(duì)內(nèi)能的定義）：物體中所有分子的熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和，叫做物體的內(nèi)能。2、當(dāng)系統(tǒng)從狀態(tài)1經(jīng)過絕熱過程達(dá)到狀態(tài)2時(shí)，內(nèi)能的增加量△U=U2-U1就等于外界對(duì)系統(tǒng)所做的功W，即△U=W.思考熱力學(xué)對(duì)內(nèi)能的定義和分子動(dòng)理論中對(duì)內(nèi)能的定義的聯(lián)系和區(qū)別。一步步設(shè)置思考問題，讓知識(shí)循序漸進(jìn)?；顒?dòng)四：功與內(nèi)能的改變功與內(nèi)能的改變實(shí)驗(yàn)錄像：鉆木取火拓展思考：在絕熱過程中，外界對(duì)系統(tǒng)做功，系統(tǒng)的內(nèi)能怎么變？數(shù)量上有什么關(guān)系？若系統(tǒng)對(duì)外界做功呢？演示：在燒瓶里加入水，水的上方有水蒸氣.用帶孔橡皮塞把瓶口塞住，向瓶內(nèi)打氣，當(dāng)瓶塞跳出時(shí)，觀察瓶內(nèi)的變化.總結(jié)：做功可以改變系統(tǒng)的內(nèi)能．功是系統(tǒng)內(nèi)能轉(zhuǎn)化的量度．(1)外界對(duì)系統(tǒng)做功，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(duì)系統(tǒng)做的功．即ΔU＝U2－U1＝W.(2)系統(tǒng)對(duì)外界做功，系統(tǒng)的內(nèi)能減少．在絕熱過程中，系統(tǒng)對(duì)外界做多少功，內(nèi)能就減少多少，即W＝ΔU.觀看實(shí)驗(yàn)錄像。觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，思考問題：1.系統(tǒng)指的是什么？2.出現(xiàn)了什么現(xiàn)象？3.為什么會(huì)呈現(xiàn)霧狀？小結(jié)：功和內(nèi)能變化的關(guān)系系統(tǒng)吸熱：U增加系統(tǒng)放熱：U減小?U=Q熱量：在單純的熱傳遞過程中系統(tǒng)內(nèi)能變化的量度，離開熱傳遞的過程講熱量沒有意義，過程量?；顒?dòng)五：課堂練習(xí)課堂練習(xí)1、地面附近有一正在上升的空氣團(tuán)，它與外界的熱交換忽略不計(jì)．已知大氣壓強(qiáng)隨高度增加而降低，則該空氣團(tuán)在上升過程中(不計(jì)氣團(tuán)內(nèi)分子間的勢(shì)能)()A．體積減小，溫度降低B．體積減小，溫度不變C．體積增大，溫度降低D．體積減小，溫度不變引導(dǎo)學(xué)生分析：解析：壓強(qiáng)減小，體積增大，對(duì)外界做功，內(nèi)能減小，△U=W，動(dòng)能減小，溫度降低完成課堂練習(xí)。通過練習(xí)鞏固所學(xué)知識(shí)、做功和熱傳遞的區(qū)別講解：1、內(nèi)能改變多少的度量方式不同。2、改變內(nèi)能的本質(zhì)不同。3、改變內(nèi)能的效果是等效的。理解，記憶做功和熱傳遞的區(qū)別活動(dòng)六：練習(xí)與作業(yè)隨堂練習(xí)課堂練習(xí)2、(多選)關(guān)于氣體的內(nèi)能，下列說法正確的是()A．質(zhì)量和溫度都相同的氣體，內(nèi)能一定相同B．氣體溫度不變，整體運(yùn)動(dòng)速度越大