【核心素養(yǎng)】3.1功、熱和內(nèi)能的改變教案-2023-2024學(xué)年高二下學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第三冊(cè)

【核心素養(yǎng)】3.1功、熱和內(nèi)能的改變教案-2023-2024學(xué)年高二下學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第三冊(cè)課題：科目：班級(jí)：課時(shí)：計(jì)劃1課時(shí)教師：?jiǎn)挝唬阂?、設(shè)計(jì)意圖本節(jié)課旨在通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生探究功、熱和內(nèi)能的改變，幫助學(xué)生深入理解能量轉(zhuǎn)化與守恒的物理原理，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和實(shí)驗(yàn)探究能力。結(jié)合高二學(xué)生的認(rèn)知水平和物理學(xué)科特點(diǎn)，本教案以人教版選擇性必修第三冊(cè)教材為依據(jù)，圍繞功、熱和內(nèi)能的概念、計(jì)算方法以及相互關(guān)系進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)。通過(guò)實(shí)際操作和案例分析，使學(xué)生掌握相關(guān)知識(shí)，提高解決問(wèn)題的能力，為后續(xù)學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。二、核心素養(yǎng)目標(biāo)分析本節(jié)課核心素養(yǎng)目標(biāo)旨在培養(yǎng)學(xué)生物理觀念、科學(xué)思維、實(shí)驗(yàn)探究及科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。通過(guò)探究功、熱和內(nèi)能的改變，學(xué)生將形成能量守恒觀念，理解物理規(guī)律在生活中的應(yīng)用；通過(guò)分析實(shí)際問(wèn)題，發(fā)展科學(xué)思維能力，提高解決復(fù)雜問(wèn)題的能力；在實(shí)驗(yàn)操作中，鍛煉實(shí)驗(yàn)探究能力，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度；同時(shí)，注重學(xué)科間的聯(lián)系，提升綜合素養(yǎng)，樹立正確的價(jià)值觀。三、教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)

-功的概念和計(jì)算：明確功的定義，即力與物體在力的方向上位移的乘積，強(qiáng)調(diào)功的計(jì)算公式W=F*s*cosθ，以及功的正負(fù)表示能量的轉(zhuǎn)移方向。

-熱量與內(nèi)能的關(guān)系：講解熱量傳遞過(guò)程中內(nèi)能的變化，舉例說(shuō)明熱量的吸收和釋放如何影響物體的內(nèi)能。

-能量守恒定律的應(yīng)用：通過(guò)具體實(shí)例（如機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能等）讓學(xué)生理解能量在不同形式間的轉(zhuǎn)化和守恒。

2.教學(xué)難點(diǎn)

-功的計(jì)算細(xì)節(jié)：學(xué)生在理解功的計(jì)算時(shí)，容易忽略力的方向與位移方向的關(guān)系，導(dǎo)致計(jì)算錯(cuò)誤。例如，當(dāng)力和位移方向不一致時(shí)，需要使用余弦值來(lái)計(jì)算功的大小。

-熱量與內(nèi)能的區(qū)分：學(xué)生在理解熱量和內(nèi)能時(shí)，可能會(huì)混淆兩者的概念，需要通過(guò)具體案例（如物體加熱后溫度升高，內(nèi)能增加）來(lái)幫助學(xué)生區(qū)分熱量是能量傳遞的形式，而內(nèi)能是物體內(nèi)部能量的總和。

-能量轉(zhuǎn)化過(guò)程的復(fù)雜性：學(xué)生可能難以理解能量在不同形式間的轉(zhuǎn)化過(guò)程，需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)和生活中的實(shí)例（如摩擦生熱、電流做功等）來(lái)直觀展示能量轉(zhuǎn)化的具體過(guò)程，幫助學(xué)生突破這一難點(diǎn)。四、教學(xué)資源準(zhǔn)備1.教材：人教版選擇性必修第三冊(cè)物理教材，確保每位學(xué)生都有。

2.輔助材料：收集與功、熱和內(nèi)能相關(guān)的動(dòng)畫視頻、圖表，以及生活中的實(shí)例圖片，用于課堂展示和討論。

3.實(shí)驗(yàn)器材：準(zhǔn)備用于演示功和熱能轉(zhuǎn)化的實(shí)驗(yàn)器材，如滑輪組、測(cè)力計(jì)、溫度計(jì)、加熱器等，并確保器材安全可用。

4.教室布置：設(shè)置實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)，劃分討論小組區(qū)域，以便學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究和分組討論。五、教學(xué)過(guò)程1.導(dǎo)入（約5分鐘）

-激發(fā)興趣：以一個(gè)生活中的實(shí)例（如自行車騎行時(shí)腳蹬子的力與位移的關(guān)系）引入，讓學(xué)生思考力與運(yùn)動(dòng)之間的能量轉(zhuǎn)化。

-回顧舊知：簡(jiǎn)要復(fù)習(xí)力的作用效果、能量守恒定律以及簡(jiǎn)單機(jī)械能的轉(zhuǎn)化。

2.新課呈現(xiàn)（約40分鐘）

-講解新知：

-介紹功的定義和計(jì)算公式，強(qiáng)調(diào)力、位移和兩者之間夾角的關(guān)系。

-講解熱量的概念，以及熱量與內(nèi)能的關(guān)系。

-詳細(xì)闡述能量守恒定律，解釋能量在不同形式間的轉(zhuǎn)化。

-舉例說(shuō)明：

-通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)（如彈簧測(cè)力計(jì)拉伸彈簧，測(cè)量功的大小），讓學(xué)生直觀理解功的概念。

-舉例說(shuō)明熱量如何通過(guò)傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射方式傳遞，以及這些方式如何影響內(nèi)能。

-分析實(shí)際案例（如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理），展示能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程。

-互動(dòng)探究：

-分組討論：讓學(xué)生分組探討不同情境下的功、熱和內(nèi)能變化，如滑輪組系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化。

-實(shí)驗(yàn)探究：進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)量不同條件下的功和熱量，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)規(guī)律。

3.鞏固練習(xí)（約20分鐘）

-學(xué)生活動(dòng)：

-讓學(xué)生獨(dú)立完成一些計(jì)算題，如根據(jù)力和位移計(jì)算功，根據(jù)熱量和比熱容計(jì)算溫度變化。

-設(shè)計(jì)一個(gè)小實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生測(cè)量并計(jì)算某一過(guò)程中能量的轉(zhuǎn)化。

-教師指導(dǎo)：

-觀察學(xué)生的操作和計(jì)算過(guò)程，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并糾正錯(cuò)誤。

-對(duì)學(xué)生的疑問(wèn)進(jìn)行解答，提供必要的提示和引導(dǎo)。

-總結(jié)本節(jié)課的知識(shí)點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)和難點(diǎn)，確保學(xué)生掌握核心概念。

4.總結(jié)與反思（約10分鐘）

-讓學(xué)生用自己的話總結(jié)本節(jié)課學(xué)到的內(nèi)容，加深對(duì)功、熱和內(nèi)能改變的理解。

-引導(dǎo)學(xué)生思考如何將這些知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際問(wèn)題中，激發(fā)學(xué)生的探索興趣。

-鼓勵(lì)學(xué)生提出疑問(wèn)，對(duì)課堂內(nèi)容進(jìn)行反思，為下一節(jié)課的學(xué)習(xí)做好準(zhǔn)備。六、教學(xué)資源拓展1.拓展資源

-相關(guān)物理定律：介紹牛頓運(yùn)動(dòng)定律、熱力學(xué)第一定律和第二定律，以及它們與功、熱和內(nèi)能的關(guān)系。

-能量轉(zhuǎn)化實(shí)例：提供多種不同能量轉(zhuǎn)化過(guò)程的實(shí)例，如電能轉(zhuǎn)化為光能（燈泡）、化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能（燃燒）等。

-能量守恒的實(shí)際應(yīng)用：分析機(jī)械設(shè)備中的能量轉(zhuǎn)化效率，如電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)等。

-環(huán)保與能源：介紹可再生能源（太陽(yáng)能、風(fēng)能）和不可再生能源（煤炭、石油）的利用及其對(duì)環(huán)境的影響。

-現(xiàn)代科技中的能量轉(zhuǎn)化：探討電動(dòng)汽車、太陽(yáng)能電池板等現(xiàn)代科技產(chǎn)品中的能量轉(zhuǎn)化過(guò)程。

2.拓展建議

-閱讀科普書籍：推薦學(xué)生閱讀與物理學(xué)相關(guān)的科普書籍，如《能量守恒的故事》、《物理的進(jìn)化》等，以增強(qiáng)對(duì)能量轉(zhuǎn)化和守恒的理解。

-觀看科普視頻：建議學(xué)生觀看有關(guān)物理現(xiàn)象和能量轉(zhuǎn)化的科普視頻，如BBC的《物理世界》系列，加深對(duì)物理概念的理解。

-參與科學(xué)實(shí)驗(yàn)：鼓勵(lì)學(xué)生參與學(xué)?；蛏鐓^(qū)的科普實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，通過(guò)實(shí)際操作體驗(yàn)物理規(guī)律。

-訪問(wèn)科技館：建議學(xué)生參觀科技館，親身體驗(yàn)各種物理現(xiàn)象和能量轉(zhuǎn)化的互動(dòng)展覽。

-開展小組研究：組織學(xué)生進(jìn)行小組研究項(xiàng)目，探討特定能源的利用和環(huán)境影響，如太陽(yáng)能熱水器的效率等。

-參與科學(xué)競(jìng)賽：鼓勵(lì)學(xué)生參加物理學(xué)科競(jìng)賽，如物理奧林匹克競(jìng)賽，通過(guò)競(jìng)賽提高解決問(wèn)題的能力。

-利用網(wǎng)絡(luò)資源：指導(dǎo)學(xué)生如何有效地利用網(wǎng)絡(luò)資源，如在線物理課程、學(xué)術(shù)論文等，以獲取更深入的知識(shí)。

-生活實(shí)踐：鼓勵(lì)學(xué)生觀察生活中的物理現(xiàn)象，如電器的工作原理、交通工具的能量利用等，將理論知識(shí)與實(shí)際相結(jié)合。七、課堂1.課堂評(píng)價(jià)

-提問(wèn)：在講解新知過(guò)程中，通過(guò)提問(wèn)的方式檢查學(xué)生對(duì)功、熱和內(nèi)能概念的理解程度。例如，詢問(wèn)學(xué)生如何計(jì)算一個(gè)物體在斜面上滑動(dòng)的功，以及這個(gè)過(guò)程中能量的轉(zhuǎn)化。

-觀察：在教學(xué)過(guò)程中，觀察學(xué)生的反應(yīng)和參與程度，了解他們對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況。注意學(xué)生在互動(dòng)探究環(huán)節(jié)的表現(xiàn)，看是否能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題。

-測(cè)試：在課堂結(jié)束前，進(jìn)行小測(cè)驗(yàn)，測(cè)試學(xué)生對(duì)功、熱和內(nèi)能計(jì)算方法的掌握，以及能量守恒定律的應(yīng)用能力。通過(guò)測(cè)試結(jié)果，分析學(xué)生的掌握情況，對(duì)未掌握的部分進(jìn)行針對(duì)性講解。

-及時(shí)反饋：對(duì)學(xué)生在課堂上的表現(xiàn)給予即時(shí)反饋，鼓勵(lì)正確的思路和方法，糾正錯(cuò)誤的理解，幫助學(xué)生及時(shí)調(diào)整學(xué)習(xí)策略。

2.作業(yè)評(píng)價(jià)

-批改：認(rèn)真批改學(xué)生的作業(yè)，檢查他們對(duì)課堂內(nèi)容的理解和應(yīng)用能力。重點(diǎn)關(guān)注作業(yè)中的計(jì)算錯(cuò)誤和概念混淆。

-點(diǎn)評(píng)：對(duì)作業(yè)中的共性問(wèn)題進(jìn)行集中點(diǎn)評(píng)，指出錯(cuò)誤的原因和解決方法。對(duì)于表現(xiàn)優(yōu)秀的學(xué)生，公開表?yè)P(yáng)并分享其解題思路。

-反饋：及時(shí)將作業(yè)評(píng)價(jià)結(jié)果反饋給學(xué)生，鼓勵(lì)他們針對(duì)自己的不足進(jìn)行改進(jìn)。對(duì)作業(yè)完成情況不佳的學(xué)生，提供額外的輔導(dǎo)和幫助。

-激勵(lì)：通過(guò)作業(yè)評(píng)價(jià)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力。對(duì)進(jìn)步明顯的學(xué)生，給予肯定和鼓勵(lì)，增強(qiáng)其自信心。

-循環(huán)評(píng)價(jià)：在后續(xù)的教學(xué)中，持續(xù)關(guān)注學(xué)生的進(jìn)步，通過(guò)定期的作業(yè)評(píng)價(jià)，監(jiān)控學(xué)生的學(xué)習(xí)軌跡，確保教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。八、課后作業(yè)1.作業(yè)題目一：功的計(jì)算

題目：一個(gè)物體受到10N的力作用，沿力的方向移動(dòng)了5m，求該力對(duì)物體所做的功。

解答：根據(jù)功的計(jì)算公式W=F*s，可得W=10N*5m=50J。

2.作業(yè)題目二：熱量與內(nèi)能的關(guān)系

題目：一個(gè)質(zhì)量為2kg的物體，比熱容為0.5J/(g·℃)，吸收了500J的熱量，求物體的溫度變化。

解答：根據(jù)熱量與內(nèi)能的關(guān)系公式Q=mcΔT，可得ΔT=Q/(mc)=500J/(2kg*0.5J/(g·℃))=250℃。

3.作業(yè)題目三：能量守恒定律的應(yīng)用

題目：一個(gè)物體從10m高的地方自由落下，不計(jì)空氣阻力，求物體落地時(shí)的速度。

解答：根據(jù)能量守恒定律，物體的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，可得mgh=1/2mv^2，解得v=√(2gh)=√(2*9.8m/s^2*10m)≈14m/s。

4.作業(yè)題目四：實(shí)驗(yàn)探究

題目：在實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)彈簧測(cè)力計(jì)拉伸彈簧，記錄不同拉伸長(zhǎng)度下的力與位移，繪制力-位移圖像，并分析圖像的物理意義。

解答：根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制力-位移圖像，圖像應(yīng)呈現(xiàn)線性關(guān)系。物理意義是力與位移成正比，符合胡克定律。

5.作業(yè)題目五：綜合應(yīng)用

題目：一個(gè)小車在水平面上受到一個(gè)恒力作用，從靜止開始加速運(yùn)動(dòng)，已知小車的質(zhì)量為10kg，受到的力為20N，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為5s，求小車在5s內(nèi)的位移和末速度。

解答：根據(jù)牛頓第二定律F=ma，可得加速度a=F/m=20N/10kg=2m/s^2。小車的位移s=1/2at^2=1/2*2m/s^2*(5s)^2=25m。末速度v=at=2m/s^2*5s=10m/s。板書設(shè)計(jì)①功的概念與計(jì)