《功和内能》教案

《功和内能》教案学习目标了解焦耳的两个实验；知道做功和热传递是改变内能的两种方式，能正确区分两者的异同点；理解内能与功、热量的关系。重难点重点：知道做功和热传递是改变内能的两种方式，能正确区分两者的异同点难点：理解并区分功、热量与内能的关系学习过程环节教师活动学生活动设计目标一、新课引入演示压燃实验观察实验现象，思考实验现象说明什么问题通过实验知道功何热存在一定关系二、焦耳的实验介绍焦耳及焦耳的两个实验理解焦耳的两个实验，知道什么是绝热过程通过焦耳的实验，知道绝热过程中，系统状态的改变与做功过程无关，从而引入内能的定义三、内能通过焦耳的两个实验，引入内能的宏观定义区分内能的宏观定义和微观定义；区分功和内能，知道功是过程两，内能是状态量，功的多少是衡量内能变化的多少。通过内能的宏观定义和微观定义的比较，以及功和内能的比较，理解内能的宏观定义以基绝热过程中，功与内能的关系。四、例题练习1、例题讲解2、提出问题：做功与气体体积变化的关系1、例题练习2、思考问题：做功与气体体积变化的关系通过例题练习，进一步理解绝热过程中功与内能的关系五、小结学习目标知道热传递是改变系统内能的一种方式；会区分热量和内能的概念；知道做功与热传递在改变内能上的区别。重难点重点：知道热传递是改变系统内能的一种方式难点：会区分热量和内能的概念学习过程环节教师活动学生活动设计目标一、引入热传递的概念展示图片：生活中常见的现象，烧热水，加热食物，引入热传递的概念通过生活中常见的现象，分析总结热传递的概念通过生活中常见的现象，理解热传递的概念二、热和内能举例：将水放在热源上，水的温度会上升（烧水）引出热与内能的关系理解在没有外界做功的情况下，系统吸收或放出的热量等于系统内能的变化量区分热量与内能通过简单的生活实例，理解热传递是改变物体内能的一种方式，知道热量是热传递过程中衡量内能变化的量度。三、热传递和做功的比较引导学生总结做功和热传递在改变内能上的异同点思考讨论：做功和热传递在改变内能上的异同点通过对热传递和做功的比较，进一步掌握改变内能的两种方式四、练一练练习通过练习，巩固对做功和热传递两种方式的理解五、小结总结本节课所学内容课后篇素养形成必备知识基础练1.下列哪个实例说明做功改变了系统的内能()A.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答案B解析双手摩擦做功,使手的内能增加,感到暖和;A、C、D都是通过传热来改变系统的内能,选项B正确。2.如图所示,活塞将一定质量的气体封闭在直立圆筒形导热的汽缸中,活塞上堆放细沙,活塞处于静止,现逐渐取走细沙,使活塞缓慢上升,直到细沙全部取走。若活塞与汽缸之间的摩擦可忽略,则在此过程中()A.气体对外做功,气体温度一定降低B.气体对外做功,内能一定减少C.气体压强减小,内能可能不变D.气体从外界吸热,内能一定增加答案C解析汽缸是导热的,则可与外界进行热交换,细沙减少时,气体膨胀对外做功,可能由于与外界进行热交换吸热使内能不变。故只有选项C正确。3.如图所示,A、B是两个完全相同的球,分别浸没在水和水银的同一深度内,A、B两球用同一种材料制成,当温度稍微升高时,球的体积会明显变大,如果开始水和水银的温度相同,且两液体温度同时缓慢升高同一值,两球膨胀后,体积相等,则()A.A球吸收的热量较多 B.B球吸收的热量较多C.两球吸收的热量一样多 D.无法确定答案B解析两球初、末态温度相同,初、末态体积也相同,所以内能增量相同,但水银中的B球膨胀时对外做功多,所以吸热较多,故选B。4.如图是压力保温瓶的结构简图,活塞a与液面之间密闭了一定质量的气体。假设封闭气体为理想气体且与外界没有热交换,则向下压a的过程中,瓶内气体()A.内能增大 B.体积增大C.压强不变 D.温度不变答案A解析向下压a的过程中,外界对气体做功,瓶内气体内能增大,选项A正确;向下压a的过程中,瓶内气体体积减小,压强增大,温度升高,选项B、C、D错误。5.(多选)早些年小孩子常用旧圆珠笔芯做一种玩具,铁丝的一端缠绕棉花,用水打湿后从一端塞入笔芯内,将笔芯的另一端用力在马铃薯上触一下拔出来,然后用力快速推铁丝,马铃薯小块高速飞出,能打出十几米远。下列说法正确的是()A.在推铁丝而马铃薯小块未飞出的过程中,笔芯内密封的气体的温度升高B.在推铁丝而马铃薯小块未飞出的过程中,气体对外做功C.马铃薯小块高速飞出的动能来自气体内能D.马铃薯小块高速飞出时,外界对笔芯内气体做功答案AC解析在快速推铁丝而马铃薯小块未飞出的过程中,笔芯内密封的气体经历绝热压缩的过程,外界对气体做功,内能增加,故笔芯内密封的气体的温度升高,故A正确;在推铁丝而马铃薯小块未飞出的过程中,气体被压缩,是外界对气体做功,故B错误;封闭气体经历绝热膨胀过程,推出马铃薯,对外做功,马铃薯小块高速飞出的动能来自气体内能的转化,故C正确,D错误。关键能力提升练6.(多选)如图所示,汽缸放置在水平地面上,质量为m的活塞将汽缸分成甲、乙两气室,两气室中均充有气体,汽缸、活塞是绝热的且不漏气。开始时活塞被销钉固定,现将销钉拔掉(仍不漏气),活塞最终静止在距原位置下方h处,设活塞移动前后甲气室内气体内能的变化量为ΔU,不计气体重心改变的影响,下列说法正确的是()A.ΔU<mghB.ΔU>mghC.甲气室内气体温度升高,乙气室内气体温度降低D.乙气室内气体内能的减少量等于甲气室内气体内能的增加量答案BC解析甲气室气体体积减小,外界对它做正功W甲,其中包括活塞对气体做的功mgh和乙气室气体做的功W乙,且为正功,因甲气室内气体变化为绝热过程,所以W甲=ΔU,故ΔU=mgh+W乙,选项B正确,A、D错误。由于甲气室内气体做负功,乙气室内气体做正功,故甲气室内气体内能增加,乙气室内气体内能减小,所以甲气室内气体温度升高,乙气室内气体温度降低,C正确。7.若仅对物体做1200J的功,可使物体温度升高3℃,若仅用热传递的方式,使物体温度同样升高3℃,那么物体应吸收J的热量,如果对该物体做3000J的功,物体的温度升高5℃,表明该过程中,物体还(选填“吸收”或“放出”)热量J。

答案1200放出1000解析做功和热传递在改变物体内能上是等效的,因此若用吸热方式使温度升高3℃,应吸收1200J的热量。若仅对物体做功而物体温度升高5℃,需要的功W=1200×53J=2000因此物体应放出(3000-2000)J=1000J的热量。8.如图所示为焦耳测定热功当量的实验装置,若重物P、P'的质量共为m=26.320kg,每次下落的高度均为h=160.5cm,共下落n=20次,量热器及其中的水和其他物体的平均热容