高中二年級(jí)下學(xué)期物理《內(nèi)能的宏觀定義》教學(xué)設(shè)計(jì)

內(nèi)能的宏觀定義第3章第1節(jié)內(nèi)能的宏觀定義教學(xué)設(shè)計(jì)課題內(nèi)能的宏觀定義單元3學(xué)科物理年級(jí)高二學(xué)習(xí)目標(biāo)物理觀念:知道焦耳的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，功與系統(tǒng)狀態(tài)改變的數(shù)量關(guān)系。科學(xué)思維:掌握焦耳的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)質(zhì)，理解功與內(nèi)能改變的關(guān)系，會(huì)解釋相關(guān)的現(xiàn)象，分析相關(guān)的問題?？茖W(xué)探究:掌握兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的探究過程，利用“做一做”體驗(yàn)功與內(nèi)能改變的關(guān)系，學(xué)會(huì)觀察與操作并與他人合作交流，提高實(shí)驗(yàn)技能?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任:理解功與內(nèi)能改變的實(shí)質(zhì)，實(shí)事求是，培養(yǎng)積極探究科學(xué)的興趣，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情。重點(diǎn)掌握焦耳的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)質(zhì)，理解功與內(nèi)能改變的關(guān)系，會(huì)解釋相關(guān)的現(xiàn)象，分析相關(guān)的問題。難點(diǎn)掌握焦耳的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)質(zhì)，理解功與系統(tǒng)狀態(tài)改變的關(guān)系,理解內(nèi)能的定義.教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖導(dǎo)入新課回顧歷史,介紹焦耳在熱學(xué)的貢獻(xiàn)(英國物理學(xué)家焦耳歷時(shí)三十多年，采用不同方法，進(jìn)行了400多次實(shí)驗(yàn)，精確測(cè)定了外界對(duì)系統(tǒng)做功對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)的影響。)讓學(xué)生了解科學(xué)家探究新知識(shí)的歷程，激發(fā)探究的愿望，引入課題。講授新課一、焦耳的實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)一：對(duì)系統(tǒng)做機(jī)械功重物下落帶動(dòng)輪葉旋轉(zhuǎn)，通過攪拌對(duì)絕熱容器內(nèi)的液體做功，使液體升溫，即狀態(tài)發(fā)生變化.結(jié)論：只要重力所做的功相同，容器內(nèi)水溫上升的數(shù)值都是相同的，即系統(tǒng)狀態(tài)的變化是相同的.實(shí)驗(yàn)二：對(duì)系統(tǒng)做電功電流通過電熱絲使絕熱容器內(nèi)的液體溫度升高.老師通過焦耳定律演示器做實(shí)驗(yàn),兩電阻串聯(lián),流過的電流相等,當(dāng)電阻為1:2,電流通過的時(shí)間為2:1時(shí),Q=I2RT即電流做功相等,水升高相同的溫度結(jié)論：對(duì)同一系統(tǒng)，在絕熱過程中只要所做的電功相同，系統(tǒng)溫度上升的數(shù)值就相同，即系統(tǒng)的狀態(tài)變化相同.思考：焦耳的熱功當(dāng)量實(shí)驗(yàn)和電流熱效應(yīng)給水加熱的實(shí)驗(yàn)中做功的方式相同嗎？你能得出什么結(jié)論？在各種不同的絕熱過程中，如果使系統(tǒng)從狀態(tài)1變?yōu)闋顟B(tài)2，所需外界做功的數(shù)量是相同的.也就是說，在各種不同的絕熱過程中，要使系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生變化，做功的數(shù)量只由始末兩個(gè)狀態(tài)決定，與做功方式無關(guān).絕熱過程：系統(tǒng)只由于外界對(duì)它做功而與外界交換能量，它不從外界吸熱，也不向外界放熱，這樣的過程叫做絕熱過程.在熱力學(xué)系統(tǒng)的絕熱過程中，外界對(duì)系統(tǒng)所做的功僅由過程的始末兩個(gè)狀態(tài)決定，不依賴于做功的具體過程和方式。類比思考：哪些力做功僅由物體的起點(diǎn)和終點(diǎn)兩個(gè)位置決定，與物體的運(yùn)動(dòng)路徑無關(guān)？二、內(nèi)能1、任何一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)都必定存在一個(gè)只依賴于系統(tǒng)自身狀態(tài)的物理量，這個(gè)物理量在兩個(gè)狀態(tài)間的差別與外界在絕熱過程中對(duì)系統(tǒng)所做的功相聯(lián)系.我們把這個(gè)物理量稱為系統(tǒng)的內(nèi)能.思考：我們?cè)?jīng)學(xué)習(xí)過內(nèi)能的概念是什么呢？當(dāng)時(shí)講的內(nèi)能的變化與什么有關(guān)？而這一致嗎？有何關(guān)系？①宏觀定義（熱力學(xué)對(duì)內(nèi)能的定義）：任何一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)都必定存在一個(gè)只依賴于系統(tǒng)自身狀態(tài)的一種能量，這種能量叫做系統(tǒng)的內(nèi)能。②微觀定義（分子動(dòng)理論對(duì)內(nèi)能的定義）：物體中所有分子的熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和，叫做物體的內(nèi)能。當(dāng)系統(tǒng)從狀態(tài)1經(jīng)過絕熱過程達(dá)到狀態(tài)2時(shí)，內(nèi)能的增加量△U=U2-U1就等于外界對(duì)系統(tǒng)所做的功W，即△U=W.總結(jié):內(nèi)能:微觀：分子熱運(yùn)動(dòng)的激烈程度、分子間距、分子數(shù)宏觀：溫度、體積、物質(zhì)的量（狀態(tài)）兩種相互聯(lián)系,并不矛盾拓展思考：在絕熱過程中，外界對(duì)系統(tǒng)做功，系統(tǒng)的內(nèi)能怎么變？數(shù)量上有什么關(guān)系？若系統(tǒng)對(duì)外界做功呢？觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論。學(xué)生思考作答學(xué)生類比思考作答思考熱力學(xué)對(duì)內(nèi)能的定義和分子動(dòng)理論中對(duì)內(nèi)能的定義的聯(lián)系和區(qū)別。思考內(nèi)能與做功之間的關(guān)系。歷史再現(xiàn)，將學(xué)生帶入到物理中去，帶到知識(shí)海洋里。讓學(xué)生學(xué)會(huì)用變通的方法自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)去驗(yàn)證焦耳的結(jié)論培養(yǎng)學(xué)生歸納總結(jié)能