高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册1 功、热和内能的改变教案

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册1 功、热和内能的改变教案，共5页。

课 题
3.1 功、热和内能的改变
课 型
新授课 eq \\ac(□,√) 复习课□ 试卷讲评课□ 其他课□
授课班级
高二年级（ ）班
授课时间
教学内容分析
本节讲述另一类热力学过程——热传递过程以及热传递与改变内能的关系。首先介绍热传递的三种方式:热传导、热对流和热辐射。进而分析系统在单纯的热传递过程中系统内能的变化，自然引出热量与系统内能概念的区别与联系，最后研究做功与热传递在改变系统内能上的异同。
学习者
分析
这节课是在学生已经学习过了分子动理论、固体、液体、气体的基础上进行教学的，着重点在于焦耳的两个实验的实质，理解功、热和内能改变的关系，会解释相关的现象，分析相关的问题。这对学生来说有一定的难度，需要加以引导。
学习目标
物理观念:知道焦耳的两个实验，功与内能改变及热与内能改变的数量关系。
科学思维:掌握焦耳的两个实验的实质，理解功、热和内能改变的关系，会解释相关的现象，分析相关的问题。
科学探究:掌握两个实验的探究过程，利用“做一做”体验功与内能改变的关系，学会观察与操作并与他人合作交流，提高实验技能。
科学态度与责任:理解功、热与内能改变的实质，实事求是，培养积极探究科学的兴趣，激发学习热情。
教学准备
PPT课件
活动设计
教学内容
教师活动
学生活动
评价任务
活动一：新课导入
冬天搓手可使双手变暖；向手吹气也可使双手变暖
提出问题：是什么原因使温度发生了变化呢？
完成搓手活动。
通过课堂小活动，体会搓手让双手变暖的过程，激发兴趣，引入课题
活动二：焦耳的实验
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.
实验一：对系统做机械功
实验二：对系统做电功
演示:在有机玻璃筒底放置少量的易燃物,例如蓬松的棉花,迅速压下筒中的活塞,观察筒底物品的变化.这个实验说明了什么？
实验一：对系统做机械功
重物下落带动轮叶旋转，通过搅拌对绝热容器内的液体做功，使液体升温，即状态发生变化.
实验二：对系统做电功
电流通过电热丝使绝热 容器内的液体温度升高.
思考：焦耳的热功当量实验和电流热效应给水加热的实验中做功的方式相同吗？你能得出什么结论？
观察实验现象。
了解焦耳实验的意义。
观察实验现象，总结实验结论。
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.
结合实验现象，完成思考题。
结论：对同一系统，在绝热过程中只要所做的电功相同，系统温度上升的数值就相同，即系统的状态变化相同.
结合课前动手小活动，尝试解释出现实验现象的原因。
了解相应的物理学史，拓宽学生的知识面。
活动三：内能教学
内能：1、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.
提问：
我们曾经学习过内能的概念是什么呢？当时讲的内能的变化与什么有关？而这一致吗？有何关系？
讲解：
①宏观定义（热力学对内能的定义）：
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一种能量，这种能量叫做系统的内能。
②微观定义（分子动理论对内能的定义）：
物体中所有分子的热运动动能和分子势能的总和，叫做物体的内能。
2、当系统从状态1经过绝热过程达到状态2时，内能的增加量△U=U2-U1就等于外界对系统所做的功W，即△U=W.
思考热力学对内能的定义和分子动理论中对内能的定义的联系和区别。
一步步设置思考问题，让知识循序渐进。
活动四：功与内能的改变
功与内能的改变
实验录像：钻木取火
拓展思考：
在绝热过程中，外界对系统做功，系统的内能怎么变？数量上有什么关系？若系统对外界做功呢？
演示：在烧瓶里加入水，水的上方有水蒸气.用带孔橡皮塞把瓶口塞住，向瓶内打气，当瓶塞跳出时，观察瓶内的变化.
总结：
做功可以改变系统的内能．功是系统内能转化的量度．
(1)外界对系统做功，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．即ΔU＝U2－U1＝W.
(2)系统对外界做功，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，即W＝ΔU.
观看实验录像。
观察实验现象，思考问题：
1.系统指的是什么？
2.出现了什么现象？
3.为什么会呈现雾状？
小结：功和内能变化的关系
系统吸热：U增加
系统放热：U减小
∆U=Q
热量：在单纯的热传递过程中系统内能变化的量度，离开热传递的过程讲热量没有意义，过程量。
活动五：课堂练习
课堂练习1、地面附近有一正在上升的空气团，它与外界的热交换忽略不计．已知大气压强随高度增加而降低，则该空气团在上升过程中(不计气团内分子间的势能) ( )
A．体积减小，温度降低 B．体积减小，温度不变
C．体积增大，温度降低 D．体积减小，温度不变
引导学生分析：
解析：压强减小，体积增大，对外界做功，内能减小，△U=W，动能减小，温度降低
完成课堂练习。
通过练习巩固所学知识、
做功和热传递的区别
讲解：1、内能改变多少的度量方式不同。
2、改变内能的本质不同。
3、改变内能的效果是等效的。
理解，记忆做功和热传递的区别
活动六：练习与作业
随堂练习
课堂练习2、(多选)关于气体的内能，下列说法正确的是( )
A．质量和温度都相同的气体，内能一定相同
B．气体温度不变，整体运动速度越大，其内能越大
C．气体被压缩时，内能可能不变
D．一定量的某种理想气体的内能只与温度有关
E．一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加
指导学生完成练习，面批练习。
按要求完成联系。
从完成情况和书写情况等方面进行评价。
主板书设计
教学反思