1 功和内能教学设计高中物理苏教版选修3-3-苏教版2014

上课时间上课时间1功和内能教学设计高中物理苏教版选修3-3-苏教版20142025年12月任课老师任课老师魏老师设计意图设计意图本节课旨在通过“功和内能”的教学，帮助学生理解功的概念及其计算方法，掌握内能的概念和影响因素，培养学生的物理思维能力和实验操作技能。通过实际案例和实验演示，激发学生对物理学科的兴趣，提高学生的科学素养。核心素养目标核心素养目标1.培养学生运用物理概念和规律分析实际问题的能力。

2.培养学生进行科学探究，通过实验验证物理原理。

3.增强学生科学思维，理解功和内能的转换关系。

4.提升学生科学态度与价值观，认识到物理现象的普遍性和联系性。教学难点与重点教学难点与重点1.教学重点

-理解功的概念和计算方法，特别是合外力做功与动能变化的关系。

-掌握内能的概念，区分内能与机械能的不同。

-通过实例分析，理解热机工作原理中内能转化为机械能的过程。

2.教学难点

-内能的概念理解，特别是内能是如何与物体的微观状态相关联的。

-功的计算在实际情境中的应用，如复杂力作用下功的计算。

-内能转换的量度——热量与温度变化的关系，尤其是在非等温过程中。

-热机效率的计算和理解，包括热力学第一定律的应用。教学资源教学资源-软硬件资源：物理实验器材（弹簧测力计、滑轮、小车、热敏电阻等）

-课程平台：学校物理实验室管理系统、多媒体教学平台

-信息化资源：物理教学软件、在线实验模拟器、教学视频资料

-教学手段：多媒体课件、实物演示、课堂讨论、小组合作学习教学过程设计教学过程设计【导入环节】

（用时：5分钟）

-创设情境：展示日常生活中常见的机械工作场景，如汽车发动机、洗衣机等。

-提出问题：这些机械设备是如何工作的？它们是如何将能量转化为机械能的？

-引导学生思考：这些设备在运行过程中是否会产生热量？这些热量从何而来？

【讲授新课】

（用时：20分钟）

-功的概念：通过实例讲解功的定义和计算方法，如物体在力作用下移动的距离和力的大小。

-内能的概念：介绍内能的定义，解释内能与温度、状态的关系。

-功和内能的转换：演示实验，展示机械能如何转化为内能，如摩擦生热。

-热机效率：讲解热机效率的概念，分析影响热机效率的因素。

【巩固练习】

（用时：10分钟）

-练习题：布置与功和内能相关的计算题，要求学生独立完成。

-小组讨论：分组讨论练习题中的难点，互相解答疑问。

-教师点评：针对学生的练习情况，进行点评和指导。

【课堂提问】

（用时：5分钟）

-提问环节：教师针对重点内容提出问题，如“什么是功？如何计算功？内能与机械能有什么区别？”

-学生回答：鼓励学生积极参与，回答问题，教师给予及时反馈。

【师生互动环节】

（用时：10分钟）

-实验演示：教师演示摩擦生热的实验，引导学生观察现象，思考原因。

-小组合作：分组进行实验，观察不同条件下内能的变化，记录数据。

-教师引导：教师引导学生分析实验数据，得出结论，并解释原因。

【核心素养能力的拓展】

（用时：5分钟）

-思考与讨论：引导学生思考功和内能在日常生活中的应用，如节能环保。

-创新思维：鼓励学生提出改进现有设备的方法，提高能量利用效率。

【总结与作业】

（用时：5分钟）

-总结：回顾本节课所学内容，强调重点和难点。

-作业布置：布置与功和内能相关的课后作业，巩固所学知识。

【教学反思】

（用时：5分钟）

-教师反思：课后反思教学效果，总结教学过程中的成功经验和不足之处，为后续教学提供改进方向。拓展与延伸拓展与延伸1.提供与本节课内容相关的拓展阅读材料：

-《物理学史上的功与能》：介绍物理学中功和能的发展历程，以及相关科学家的重要贡献。

-《热力学基础》：深入探讨热力学第一定律和第二定律，以及它们在功和能转换中的应用。

-《能源与可持续发展》：分析能源的种类、利用效率和环境影响，探讨如何提高能源利用效率，实现可持续发展。

2.鼓励学生进行课后自主学习和探究：

-学生可以研究不同类型的热机（如内燃机、蒸汽机）的工作原理和效率，对比分析它们的优缺点。

-通过网络资源或图书馆查阅，了解最新的能源技术发展，如太阳能、风能等可再生能源的利用。

-设计简单的实验，探究不同材料和表面粗糙度对摩擦力的影响，从而理解摩擦生热的原理。

-分析日常生活中的节能措施，如保温隔热、节能照明等，提出改进建议，提高能源使用效率。

-探讨气候变化对能源需求和环境保护的影响，思考如何通过技术创新和政策调整应对挑战。

-结合本节课所学，设计一个节能型家庭或学校，考虑能源的使用、回收和再利用。板书设计板书设计①功的概念

-功的定义：物体在力的作用下发生位移，力与位移的乘积。

-功的计算公式：\(W=F\cdots\cdot\cos\theta\)

-功的符号：\(W\)

②内能的概念

-内能的定义：物体内部所有分子热运动的动能和分子势能的总和。

-内能的符号：\(U\)

-影响内能的因素：温度、物质的状态、质量

③功和内能的转换

-热机效率：\(\eta=\frac{W_{\text{输出}}}{Q_{\text{输入}}}\)

-热力学第一定律：\(\DeltaU=Q-W\)

-热力学第二定律：热量不能完全转化为功，总有部分热量散失。

④实例分析

-摩擦生热：滑动摩擦力做功导致内能增加。

-热机工作循环：吸热、做功、排气、冷却。

⑤课堂小结

-功和内能是物理学中的重要概念，它们在能量转换和热力学中扮演关键角色。

-理解功和内能的概念及计算方法，对于解决实际问题具有重要意义。典型例题讲解典型例题讲解1.例题：一物体在水平面上受到一个10N的拉力，拉力方向与水平面成30°角，物体在拉力作用下沿水平面移动了5m。求拉力对物体做的功。

解答：\(W=F\cdots\cdot\cos\theta=10N\cdot5m\cdot\cos30°=10N\cdot5m\cdot\frac{\sqrt{3}}{2}\approx43.3J\)

2.例题：一个质量为2kg的物体，从静止开始沿着光滑斜面下滑，斜面与水平面成10°角，物体下滑的距离为2m。求重力对物体做的功。

解答：\(W=mgh=mgsin\theta\cdots=2kg\cdot9.8m/s^2\cdotsin10°\cdot2m\approx6.27J\)

3.例题：一辆质量为500kg的汽车以20m/s的速度匀速行驶，汽车受到的阻力为150N。求阻力在5s内对汽车做的功。

解答：\(W=F\cdots=F\cdotv\cdott=150N\cdot20m/s\cdot5s=15000J\)

4.例题：一个质量为0.5kg的物体从10m的高度自由落下，到达地面时的速度为10m/s。求重力对物体做的功。

解答：\(W=\frac{1}{2}mv^2=\frac{1}{2}\cdot0.5kg\cdot(10m/s)^2=25J\)

5.例题：一个质量为1kg的物体，从20m的高度下落到一个弹簧上，弹簧被压缩了0.5m。求重力对物体做的功。

解答：\(W=mgh=mgs\cdot\frac{h}{s}=1kg\cdot9.8m/s^2\cdot0.5m=4.9J\)

这些例题涵盖了功的计算、重力做功、摩擦力做功和弹簧势能转化为动能等多种情况，旨在帮助学生理解和掌握功的计算方法和应用。通过这些例题的练习，学生能够更好地将理论知识应用于实际问题中。课堂小结，当堂检测课堂小结，当堂检测课堂小结：

本节课我们学习了功和内能的基本概念，了解了功的计算方法，以及内能与温度、状态的关系。重点掌握了以下知识点：

1.功的定义和计算公式，包括合外力做功和动能变化的关系。

2.内能的概念，以及内能与机械能的区别。

3.功和内能的转换，特别是热机工作原理中内能转化为机械能的过程。

4.热机效率的概念和影响因素。

当堂检测：

1.一物体在水平面上受到一个15N的拉力，拉力方向与水平面成45°角，物体在拉力作用下沿水平面移动了8m。求拉力对物体做的功。

2.一个质量为3kg的物体从静止开始沿着光滑斜面下滑，斜面与水平面成15°角，