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做功和內能的改變

    06-21 12:37:20    瀏覽次數: 365次    欄目:高三物理教案

標簽:高三物理復習教案,高三物理復習課教案,http://www.562527.site 做功和內能的改變,


(一) 教學目的
  使學生知道做功可以改變物體內能的一些事例;知道可以用功來量度內能的改變,能用做功和內能改變的關系來解釋摩擦生熱等常見的物理現象。
  (二)教具
  壓縮空氣引火器,機械能轉化熱能演示器,無色玻璃瓶,橡膠瓶塞,打氣筒等。
  (三)教學過程
  1. 復習
  提問(1)什么叫做物體的內能?(2)物體的內能跟什么有關?
  2.引入新課
  物體的內能跟物體的溫度有關,溫度越高,物體的內能越大。也就是說當物體的溫度發生了變化時,它的內能就發生了變化。如何改變物體的溫度,同學們能夠從生活實際上舉出許多的事例。今天我們先研究一種改變內能的方法--做功。
  3.進行新課
  (1)對物體做功,物體的內能會增大。
  演示實驗:壓縮空氣引火實驗。出示壓縮空氣引火器,簡單介紹它的構造。取綠豆粒大小的一塊干燥硝化棉,用鑷子把棉花拉得疏松一些,放入玻璃筒底。將活塞涂上少許蓖麻油(起潤滑和密封作用),放入玻璃筒的上口。此時要提醒學生注意觀察筒內的棉花。迅速地壓下活塞,可看到硝化棉燃燒發出的火光。
  實驗后,組織學生議論"實驗現象說明了什么",從而得出壓縮空氣做功,使空氣內能增大,溫度升高引起棉花燃燒。實際這種現象在日常生活中,同學們也遇到過。例如,在給自行車輪胎打氣時,打氣筒也會變熱,這也是由于壓縮空氣的緣故。用其他的方法對物體做功,也能使物體內能增加,摩擦生熱就是一個例子。讓學生解釋課本圖2-9、圖2-11的事例,并列舉其他事例。
  歸納學生所舉事例,得出對物體做功,物體的內能就會增大。
  同學們所舉的事例都是做功使物體的內能增加,做功能不能使物體的內能喊小呢?
  (2)物體對外做功時,本身的內能會減小。
  演示實驗:氣體膨脹溫度降低的實驗。
  按照課本圖2-12所示,事前組裝好儀器。課前在瓶內裝入少量的水。實驗時告訴學生,由于水的蒸發,瓶內存在水蒸氣。由于水蒸氣是無色透明的,所以水蒸氣是看不到的。提醒學生注意觀察瓶塞跳起時容器中有什么現象。
  實驗結果,當塞子跳起時,瓶內出現了霧。引導學生分析實驗現象。進而得出物體對外做功時,本身的內能會減小。
  (3)用功來量度內能的改變。做功可以改變物體的內能,對物體做的功越多,物體的內能增加得越多,物體對外做的功越多,物體的內能減小得也越多,所以,我們可以用功來量度內能的變化。這樣內能的單位跟功相同,也是焦耳。如果對物體做了2焦的功,物體的內能會增加2焦。
  其實各種形式的能,都可以用功來量度,因此國際單位制規定:各種形式的能的單位都是焦耳。
  (4)小結
  通過課本本章刊頭畫的實驗演示和本節的"想想議議",小結本節的內容。該實驗是機械能和內能相互轉化的演示實驗。把薄壁金屬筒固定在桌子上之后,注入約1/4容積的乙醚,立刻塞上塞子。用稍寬一點的布帶,在金屬筒下端繞二圈,然后迅速地來回拉布帶,一會兒塞子就被沖起,引導學生解釋所看到的現象。外力克服摩擦力做功,使金屬筒溫度升高、內能增加,并引起筒內乙醚的蒸發。最后由于乙醚蒸汽壓強不斷增大,而將塞子沖起。告訴學生,在此過程中,克服摩擦做功,轉化為內能。
  此實驗中的另一個現象,往往被學生忽視。即當塞子被沖起時,在管口附近也有淡淡的霧出現。應引導學竹注意這一現象,并加以解釋。這是由于氣體膨脹對外做功時內能減少、溫度降低,從而使筒口周圍的水蒸氣凝成水珠。此現象恰好說明了:物體對外做功時,本身內能會減小。此過程中氣體的內能轉化為機械能。
  通過實驗和議論,使學生進一步明確,做功能改變物體的內能。并且對物體做功時,有機械能轉化為內能,物體內能增加。物體對外做功時,有內能轉化為機械能,物體內能減少。
  (四)說明
  1. 壓縮空氣引火實驗難度較高,有幾個關鍵要注意:
  (1) 密封性要好,主要是活塞與管壁的密封。當把活塞從管內拉出時,感到阻力比較大,且當活塞離開管口的瞬間能聽到"嘭"的響聲。這種情況可認為密封較好。實驗時應在活塞上涂少許蓖麻油,起密封和潤滑作用。
  (2) 管內保持足夠的氧氣。實驗時可用尖嘴吹風球,向管內注入新鮮空氣。
  (3)所用燃料燃點要低,普通棉花難于壓燃。實驗中要用硝化棉。硝化棉可以自制。取濃硝酸和濃硫酸,按體積比1∶2先后倒入燒杯內混合,使其溫度保持在30℃左右。將脫脂棉浸入混合酸內,約15分鐘左右,取出棉花用清水反復沖洗,直至沒有酸性。擠干后放在陰暗處晾干,保存時應放在密封瓶內,保持干燥。
  2.氣體膨脹做功的實驗,打氣時速度不宜太快。通常打氣筒止回閥不太靈活,打氣速度就不能慢,建議在瓶塞上裝一個自行車輪胎上的氣門嘴。打氣時氣門嘴的乳膠管膨脹,能使學生觀察到進氣的現象。
  3.做功改變物體內能的過程,也都有能量的轉化。課本只在"想想議議"的問題中提出能量的轉化。能從能量轉化的角度認識內能的改變,雖非本節課的重點,但能使學生有個初步的認識,有利于后面學習能量守恒定律。所以在"想想議議"的討論中,增加了能量轉化的內容。



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