tk101功和内能

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1、普通高中课程标准实验教科书—物理选修3－3[人教版]第十章热力学定律1功和内能一、 教学目标1.   通过焦耳的热功当量实验明确做功与物体内能变化的关系．2.   理解什么是绝热过程．3.   明确内能是仅与物体的自身状态有关的物理量．4.   理解做功是改变物体内能的一种方式，在绝热状态下有△Ｕ＝Ｗ二、教学重点：理解做功是改变物体内能的一种方式，在绝热状态下有△Ｕ＝Ｗ三、教学难点：通过焦耳的热功当量实验明确做功与物体内能变化的关系四、教具准备:叶片、两条绳子、滑轮、重物、盛水的容器、叶片等五、学具准备：有机玻璃筒、活塞、易燃物质等六、教学过程：（一）   实验过程：有机玻璃筒中放少许易

2、燃物质，在迅速向下压活塞时会看到筒内物质燃烧起来，为什么？（让学生自己做实验，并分析原因）分析：现象——物质燃烧起来↓物质燃烧的条件——有助燃物，温度上升到着火点（在此题中说明筒内温度在向下压活塞时上升了）↓筒内温度上升充分说明在向下压活塞时筒内气体内能增加了↓结论：对气体做正功时，气体内能可以增加。扩展：刚才做实验时下压活塞的速度非常快，如果我们慢慢压活塞又会怎样？（做实验观察现象，并分组讨论找出原因）结果：不容易看到燃烧现象。原因：虽然也对气体做了等量的正功，但是由于筒壁能向外放热，所以气体温度很难上升到着火点。  说明：虽然这个实验很简单，但是为方便理解下面焦耳的热功当量实验，我们

3、把这个实验过程设计的尽量详细，以启发学生的思维。在教学环节处理上注意了这样两个细节：一是让学生亲自上讲台做演示实验，这样可以锻炼学生的动手能力，让学生充分参与到教学活动中，体现了学生的主体地位，课堂上师生互动效果也很好，比老师自己做学生在下面看效果要好。二是对应实验现象设计的两个问题，让学生通过观察现象并讨论思考得出结论，这样可以锻炼学生的观察能力，分析并思考问题的能力。对第二个问题让学生分组讨论，这样可以锻炼学生的合作意识，让他们体验到合作学习的快乐，也体现了教师为主导学生为主体的教学理念，让学生充分参与到教学活动中。 提问：上个实验说明外界对气体做功时气体温度可以升高，如果能够做出一

4、个理想的容器，使得它可以将内部与外界隔开，使物体与外界没有热交换，再对物体做功时，会有什么结果呢？（二）   焦耳的实验1、 热功当量实验（1）    方法：在水中放置叶片，叶片上缠绕两条绳子，每条绳子各跨过一滑轮，且分别悬挂一重物，盛水的容器的绝热性能良好，当重物下落时便带动叶片转动，容器中的水受叶片的搅动，水由于摩擦而温度上升。（2）    分析：由于容器绝热，所以外界所做的功全部用来使水温上升。（3）    结论：只要对容器内的物体做相同的功，容器内水温上升的数值就相同，即物体的状态将发生相同的变化。   说明：系统只由于外界对它做功而与外界交换能量，不从外界吸热，也不向外界放热，

5、这样的过程叫做绝热过程。2、 利用电流的热效应给水加热的实验（1）    方法：利用降落的重物使磁电机发电，电流通过浸在液体中的电阻丝，引起液体温度上升。（2）    结论：对同一个绝热系统，只要做相同的电功，系统温度上升的值就相同，即系统状态改变量相同。 从以上两个实验可以看出，对同一个绝热系统，要使系统的状态发生变化，做功数量的多少不取决于做功过程和方式，而是取决于系统本身状态的变化。换句话说，要使系统发生相同的变化，外界应对系统做相同的功，而与具体的做功方式无关。（三）   内能（从焦耳的实验中可知，外界对绝热系统做功时，改变了系统的某种只与其自身状态有关的东西，而功是改变能量的一

6、种方式，所以改变的一定是系统的一种能量，这是什么能呢？）1、 内能：任何一个热力学系统都存在一个只依赖系统自身状态的物理量，称为内能。（这时同学们肯定想起在第七章中我们也学过一个内能的定义，内能是系统中所有分子热运动的动能和分子势能的总和。这两个内能有什么区别和联系呢？其实这两个内能是同一个内能，后者是前者的微观解释）2、 功和内能变化的关系对同一绝热系统做相同的功时，系统的内能将发生相同的变化，即Ｗ＝△Ｕ。（分析：这一过程很类似于重物下落时重力做功的过程，做功多少与路径无关，仅与初末状态有关）３、练习（１）采用绝热的方式使一定量的气体由初状态Ａ变化到末状态Ｂ，对不同的绝热方式下面说法正

7、确的是（　　）Ａ、对气体所做的功不同Ｂ、对气体所做的功相同Ｃ、对气体不需做功，因为没有能量的传递Ｄ、以上说法都不对☆分析：根据焦耳的实验知道，同一个热力学系统，状态发生相同的变化时，所需的功是相同的，而与具体的做功方式无关，所以应该Ｂ。（２）在绝热性能良好的封闭房间里，夏天为了降低温度，同时打开电冰箱和电风扇，两电器工作较长时间后，室内温度会怎样？☆分析：电冰箱是将里面的热量传到外面，电风扇是通过扇叶转动带动空气流动，使体表汗液加快