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    【考前必备】高考总复习教案10.1 功和内能 (人教版选修3-3)
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    人教版 (新课标)选修31 功和内能教案设计

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    这是一份人教版 (新课标)选修31 功和内能教案设计,共5页。教案主要包含了教材分析,教学目标,教学重点,学情分析,教学方法,课前准备,课时安排 1课时,教学过程等内容,欢迎下载使用。

     

    第十章

    第一节功和内能教案

    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、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=U2-U1=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:

    一、          焦耳的实验

    结论:

    绝热过程:

    系统:

    孤立系统:

    封闭系统:

    开放系统:

    系统状态:

    二、内能:

    三、功与系统内能改变的关系。ΔU=U2-U1=W

       做功可以改变系统的内能。

    1、外界对系统做功,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。

    十、教学反思

    1、焦耳的实验

    2、绝热过程

    3、物体内能的宏观描述

    4、绝热过程中作功和内能的关系

     

     

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