功和内能教案

1、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、三维目标知识与技能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，

2、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

3、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。

4、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

5、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

6、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。AU=U_U产W做功可以改变系统的内能。(1 )对系统做功，W>0, A U>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, A U<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

7、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也U=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。AU=U-U产W做功可以

8、改变系统的内能。1、外界对系统做功，W>0, AU>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, AU<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课后练习与提高1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）2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.

9、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3. 某系统在初态具有内能5J,在外界对它做了 0.5J的功后，系统的内能变为4. 气体在等压变化中 （）A. 一定对外做正功B. 外界一定对气体做正功C. 若温度升高，一定对外做正功D.可能既不对外做功，外界也不对气体做功5. 下列有关内能的说法正确的是（）A.质量和温度相同的物体，内能一定相同B. 一定质量的理想气体的内能只与温度有关C.一定质量的理想气体在等容变化过程中若吸了热，内能一定增加D.气体压缩时分子势能减少，内能可能不变6.一定质量的理想气体从压强为 Pi、体积为V1的A状态，绝热变化到压强为P2、 体积为V2的B状态，内能的增量为AUI,则在此过程中（）A.气体对外做功等于A UB.外界对气体做功等于AUC.外界对气体做功等于 BV2-PiViD.外界对气体做功等于 A U+ RM-P1V17 . 一定质量的气体封闭在绝热的气缸内。当用活塞压缩气体时.一定增大的物理量为：气体的压强；气体的密度；气体的内能；气体的分子势能。其中正确的 是（）A.B . C . D .8 .如图所示，一个质量为20kg的绝热