101功和内能

★★★学科：物理年级：高二时间：2019.5.13审核：★★★东陆高中教案设计稿纸-1-崇德法制博学力行共案个案第1、2节功和内能、热和内能一、教材分析本章以焦耳的实验为基础，研究了功和内能变化、热和内能变化之间的关系，总结出做功和热传递是改变系统内能的两种方式，两种方式对改变物体的内能是等效的，但是这两种方式又存在着重要区别。在此基础上，进一步提出了热力学第一定律和能量守恒定律。能量守恒定律使我们认识到“第一类永动机”不可能制成，使我们认识到一切与热现象有关的客观自然过程都是不可逆的，热力学第二定律就是反映这种宏观自然过程的方向性的定律。热力学第二定律的两种表述是等价的，同时又使我们认识到“第二类永动机”也不可能制成。熵的概念使我们认识到热力学第二定律的微观本质，能量在数值上虽然守恒，但其转移和转化却具有方向性，因而我们要合理开发能源，要节约能源，减小能源利用过程中对环境的破坏，保护环境，树立可持续发展的观念，开发清洁、高效的新能源。二、教学目标1、了解焦耳两个实验的原理。2、知道做功和热传递是改变内能的两种方式。3、会区分热量和内能的概念。4、知道做功和热传递在改变系统内能上的区别。三、教学重难点理解物体内能的概念，知道功与内能的关系。内能的改变与做功的方式无关，仅与做功的数量有关。四、教学过程(一)、导入：（1）什么是物体的内能?（2）物体的内能跟什么有关?主备小组：第2组组长：陈发廷★★★学科：物理年级：高二时间：2019.5.13审核：★★★东陆高中教案设计稿纸-2-崇德法制博学力行物体中所有分子的动能和势能的和叫做物体的内能。物体的内能与物体内的分子数、物体的温度、体积有关。（二）进行新课1．焦耳的实验［演示实验］压缩空气引火实验。出示压缩空气引火器，简单介绍它的构造。取绿豆粒大小的一块干燥硝化棉，用镊子把棉花拉得疏松一些，放入玻璃筒底。将活塞涂上少许蓖麻油（起润滑和密封作用），放入玻璃筒的上口。此时要提醒学生注意观察筒内的棉花。迅速地压下活塞，可看到硝化棉燃烧发出的火光。实验结论：压缩空气做功，使空气内能增大，温度升高引起棉花燃烧。结论：以上现象说明，做功能够改变物体的内能。从19世纪以来，人们就逐渐认识到通过做功和传热两种方式都可以使热学状态发生改变。下面我们就从焦耳的两个代表性实验来看状态的改变。实验一：焦耳热功当量的实验让重物下落带动叶片搅拌容器中的水，引起水温上升。如图，用绝热性能良好的材料将容器包好，容器中安装着叶片组成的搅拌器。重物下落时带动叶片转动，搅拌容器中的水，水由于摩擦而温度上升。在这个过程中，系统只由于外界对它做功而与外界交换能量，它不从外界吸热，也不向外界放热，这样的过程叫做★★★学科：物理年级：高二时间：2019.5.13审核：★★★东陆高中教案设计稿纸-3-崇德法制博学力行绝热过程。多次实验表明：悬物质量不同，下落高度不同，但只要所做功相同，系统状态的改变就相同。实验二：电流热效应给水加热实验通过电流的热效应给水加热。如图所示，正在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。多次实验结果表明，对同一个系统，如果过程是绝热的，那么不管通过电阻丝的电流或大或小、通电时间或长或短，只要所做的电功相等，则系统温度上升的数值是相同的，即系统的状态变化相同。结论：通过以上两个实验，说明，在各种不同的绝热过程中，系统状态的改变与做功方式无关，仅与做功数量有关。2．内能（1）定义：任何一个热力学系统都必定存在一个只依赖于系统自身状态的物理量，这个物理量在两个状态间的差别与外界在绝热过程中对系统所做的功相联系。我们把这个物理量称为系统的内能。（2）计算式：当系统从状态1经过绝热过程达到状态2时，内能的增加量12UUU就等于外界对系统所做的功W，即WU。第二节、热和内能1．热传递热量从高温物体传递到低温物体，或从物体的高温部分传递到低温部分，叫做热传递。热传递的三种方式：热传导、热对流和热辐射。2．热传递的实质：热传递实质上传递的是能量，结果是改变了系统的内能。★★★学科：物理年级：高二时间：2019.5.13审核：★★★东陆高中教案设计稿纸-4-崇德法制博学力行传递能量的多少用热量来量度。3．传递的热量与内能改变的关系在单纯热传递中，系统从外界吸收多少热量，系统的内能就增加多少。即ΔU=Q吸在单纯热传递中，系统向外界放出多少热量，系统的内能就减少多少。即Q放=-ΔU4．热传递具有方向性，热量从高温物体传递到低温物体，或从物体的高温部分传递到低温部分，不会自发的从低温物体传递到高温物体或从物体的低温部分传递到高温部分。5．改变系统内能的两种方式：做功和热传递。做功和热传递都能改变系统的内能，这两种方式是等效的，都能引起系统内能的改变，但是它们还是有重要区别的。做功是系统内能与其它形式的能之间发生转化，而热传递只是不同物体（或物体不同部分）之间内能的转移。