物理教案改变内能的两种方式

第一篇：物理教案改变内能的两种方式

物理教案改变内能的两种方式

教学目标

（1）知道改变物体内能的两种方式

（2）知道做功是能量的转化；热传递是内能的转移

（3）知道做功和热传递在改变物体内能上是等效的 教学建议

教材分析

分析一：本节教材内容在初中教材中已有简单介绍，本节教材以复习为主．要求学生能理解做功和热传递都可以改变物体内能，它们在改变物体内能方面是等效的．

分析二：物体的内能包括分子动能和分子势能，而改变物体内能的方法又有两种：做功和热传递．做功和热传递在改变物体的内能方面是完全等效的，当一个物体的内能发生了改变，而我们不知道其改变过程，我们是无法确定是热传递使其内能发生改变，还是做功使其内能改变，或者是做功与热传递同时存在．

分析三：功是能量转化的一个量度，做了多少功就意味着有多少某种形式的能量转化为另一种形式的能量；热量是热传递过程中内能转移的一个量度．如果一个物体只有与外界间的存在做功关系（不包括机械能的改变部分），而无热交换，则做功的多少与内能的改变量相等；如果一个物体与外界间的无做功关系（不包括机械能的改变部分），而仅有热交换，则传递了多少热量，内能就改变多少．

教法建议

建议一：本节内容在初中教材中已有简单介绍，因此可以提出问题：怎样改变物体内能？然后由学生回忆初中知识，回答问题．

建议二：做功和热传递在改变物体的内能方面是完全等效的，这一说法较抽象，学生不易理解，可举例加深学生的理解：如一物体内能增加了，在没有告诉其他条件下，是否能判断出是什么原因使物体内能增加．

--示例

教学重点：做功和热传递都可以改变物体内能

教学难点：做功和热传递在改变物体的内能方面是完全等效的 示例

一、引入课题

提问：什么是物体内能？它包括什么能量？

二、做功改变物体内能

做功可以改变物体内能，做功可以使内能和其它形式的能相互转化．如果一个物体只有与外界间的存在做功关系（不包括机械能的改变部分），而无热交换，则做功的多少与内能的改变量相等．

例题1：有一个10m高的瀑布，水流在瀑布顶端时速度为2m/s，在瀑布底与岩石的撞击过程中，有10%的动能转化为水的内能，请问水的温度上升了多少摄氏度？已知水的比热容为4.2×103j/，g取10m/s2.解：根据机械能守恒定律知，当水流到达瀑布底时的动能

水吸收热量与温度变化满足关系

由题目知，有10%的动能转化为水的内能，所以

代入数据得

=2.4×10–3℃

评析：本题是一个力、热综合题，需要熟知机械能守恒定律、内能等相关知识．

三、热传递改变物体内能

热传递可以改变物体内能，热传递是内能从一个物体（或物体的一部分）转移到另一个物体（或物体的另一部分）．如果一个物体与外界间的无做功关系（不包括机械能的改变部分），而仅有热交换，则传递了多少热量，内能就改变多少．热量是描述热传递过程中能量转移的多少．

例题2：关于热量的下列说法中正确的是

A、温度高的物体含有的热量多

B、内能多的物体含有的热量多

c、热量、功和内能的单位相同

D、热量和功都是过程量，而内能是一个状态量

答案：cD

评析：本题着重考查了热量的概念，以及它与内能、功的联系与区别．

四、做功和热传递在改变物体内能方面是等效的 当一个物体的内能发生了改变，而我们不知道其改变过程，我们是无法确定是热传递使其内能发生改变，还是做功使其内能改变，或者是做功与热传递同时存在．

五、作业

探究活动

题目：内能的利用

组织：分组

方案：调查内能在哪些领域有哪些应用，说明内能应用的意义，写出调查报告

评价：调查报告的科学性

第二篇：物理教案-热传递和内能的改变

物理教案－热传递和内能的改变

“热传递和内能的改变热量”教学目标

a.知道热传递可以改变内能

b.知道热传递过程中，物体吸收（放出）热量，温度升高（降低），内能改变

c.知道热量的初步概念，热量的单位为焦耳

d.知道做功和热传递在改变物体内能上是等效的 教学建议

“热传递和内能的改变热量”教材分析

分析：本节围绕如何改变内能和如何度量内能改变大小展开，遵循观察现象（实验日常生活现象），再分析推理，最后得出结论的思路．

“热传递和内能的改变热量”教法建议

建议一：热传递改变物体内能相对于做功改变物体内能，学生更容易理解和接受，应把重点放在如何用热量度量内能的改变上，以及热传递和做功在改变物体内能上的等效性．

建议二：在讲解热传递和做功在改变物体内能上的等效性时，为增加形象性和便于理解，可以先设置问题：已知某铁丝的温度升高了，是做功使其内能增加，还是热传递使其内能增加？然后再说明热传递和做功在改变物体内能上的具有等效性．

另外，在实际过程中，物体内能的改变常常同时伴随做功和热传递两个过程．

“热传递和内能的改变热量”教学设计示例课题 热传递和内能的改变 热量 教学重点

知道热传递可以改变内能，知道热量的初步概念 教学难点

做功和热传递在改变物体内能上是等效的 教学方法

讲授、综合分析 教

具

无 知识内容 教师活动 学生活动

一、热传递可以改变内能

实质是能量由高温物体传到低温物体或从物体高温部分传递到低温部分

热传递具有方向性，只能自发地由高温物体传到低温物体或从物体高温部分传递到低温部分

二、热量

在热传递过程中，传递能量的多少，可以度量内能的改变量，单位为焦耳．

三、做功和热传递在改变物体内能上是等效的做功和热传递都能改变物体内能

做功和热传递在改变物体内能上是等效的 例题：如果铁丝的温度升高了，则（）

A．铁丝一定吸收了热量

B．铁丝一定放出了热量

c．外界可能对物体做了功

D．外界一定对物体做了功

答案：选项c正确

四、小节

做功和热传递都可以改变物体内能

五、作业

P20页-

1、2 复习上一节内容，提出问题：要是一个物体温度升高，内能增加，除了对它做功，还有别的方法吗？ 讲解

问题：有一铁丝的温度升高了，则是否就知道是做功还是热传递使其内能增加的？ 思考问题

自己分析出热传递可以改变内能

思考并回答问题，得出结论：做功和热传递在改变物体内能上是等效的

“内能改变”探究活动

研究空调机制冷原理．可以查阅空调说明书，上网寻找专业资料等．

第三篇：物理教案物体的内能

物理教案物体的内能

教学目标

（1）知道什么是物体的内能

（2）知道物体内能的组成

（3）知道分子动能和分子势能与哪些因素有关

教学建议

教材分析

分析一：教材先由所学知识推出分子动能的存在，并说明分子动能与温度的关系，再又分子力说明分子势能的存在，最后总结出内能的概念

分析二：分子势能在微观上与分子间距离有关（宏观上表现为体积），当分子间距离大于平衡距离时，分子力表现为引力，此时增大分子间距离，分子力作负功，分子势能增加；当分子间距离小于平衡距离时，分子力为斥力，此时减小距离，分子力还是做负功，分子势能增加；由此可见分子间距离等于平衡距离时分子势能最小，但不一定为零，因为分子势能是相对的．分子势能与分子间距离的关系如上图所示．分子势能可与弹性势能对比学习，分子相距平衡距离时相当于弹簧的平衡位置，但对比学习时，也要注意两者的区别．

分析三：比较两物体内能大小，需要考虑到分子平均动能、分子势能和分子总个数．分子平均动能与温度有关，温度越高，分子平均动能越大，温度越低，分子平均动能越小．分子势能与分子间距离（宏观上表现为体积）有关，分子间距离改变（宏观上表现为体积改变），分子势能改变，但分子势能与分子间距离（体积）的关系比较复杂：分子间距离增大，分子势能可能增大，也可能减小，即体积增大，分子势能可能增大，也可能减小．因此我们不能单从体积的改变上判断分子势能如何改变，而是往往要视具体情况而定．

分析四：机械能与内能有着本质的区别，对于同一物体，机械能是由其宏观运动速度和相对高度决定的，而内能是由物体内部分子无规则运动和聚集状态决定．例如放在桌面上静止的木块温度升高，其机械能不变，而内能发生了改变．

教法建议

建议一：在分析物体内能时要充分利用前三节所学分子动理论的基本观点，由旧有知识推导出新知识．

建议二：在讲分子势能时，最好能与弹簧的弹性势能进行类比学习．

建议三：在区分机械能与内能时，最好能举例说明．

--方案

教学重点：内能的组成，分子动能和分子势能分别与哪些因素有关．

教学难点：分子势能

一、分子动能

温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子运动越剧烈，分子平均动能越大．分子平均速度和平均动能是一个宏观统计概念，温度越高，分子平均动能越大，但并不是所有分子动能都增大，个别分子动能还有可能减小．

二、分子势能

由分子间作用力决定的一种能量，与分子间距离有关，宏观上表现出与物体体积有关．

当分子间距离大于平衡距离时，分子力表现为引力，此时增大分子间距离，分子力作负功，分子势能增加；当分子间距离小于平衡距离时，分子力为斥力，此时减小距离，分子力还是做负功，分子势能增加；由此可见分子间距离等于平衡距离时分子势能最小，但不一定为零，因为分子势能是相对的．分子势能与分子间距离的关系如图所示．

三、物体的内能

物体内所有分子的动能和分子势能的总和叫内能．

例1：相同质量的0℃水与0℃的冰相比较

A、它们的分子平均动能相等

B、水的分子势能比冰的分子势能大

c、水的分子势能比冰的分子势能小

D、水的内能比冰的内能多

答案：ABD

评析：质量相同的水和冰，它们的分子个数相等；温度相等，所以分子平均动能相等，因此它们总的分子动能相等．由水结成冰，需要释放能量，所以相同质量、温度的水比冰内能多，由于它们总的分子动能相等，所以水比冰的分子势能大．本题很容易误认为水结成冰，体积增大，所以内能增大．

机械能与内能有着本质的区别，对于同一物体，机械能是由其宏观运动速度和相对高度决定的，而内能是由物体内部分子无规则运动和聚集状态决定．例如放在桌面上静止的木块温度升高，其机械能不变，而内能发生了改变．

例2：下面有关机械能和内能的说法中正确的是

A、机械能大的物体，内能一定也大

B、物体做加速运动时，其运动速度越来越大，物体内分子平均动能必增大

c、物体降温时，其机械能必减少

D、摩擦生热是机械能向内能的转化

答案：D

评析：对于机械能和内能，它们是两种完全不同的形式的能，需要从概念上对它们进行区分．

四、作业

探究活动

题目：怎样测量阿伏加德罗常数

组织：分组

方案：查阅资料，设计原理，实际操作

评价：方案的可行性、科学性、可操作性

第四篇：做功和内能的改变的教案设计

“做功和内能的改变”教学目标

a.知道做功可以使物体的内能增加或减少的一些实例

b.知道可以用做功来度量内能的变化

c.能用做功和内能的改变关系解释摩擦生热等与内能有关的常见物理现象

d.知道内能与功的单位相同，都是焦耳

教学建议

“做功和内能的改变”教材分析

分析一：本节内容先由一系列生活事例、实验说明做功可以使物体内能增加和减小，然后上升到理论高度，进一步说明做功与内能改变的关系，并指出功和能具有相同的单位，最后又以思考题的形式巩固所学知识．

分析二：本节内容一方面从生活实例入手分析，另一方面从功能关系理论分析，较好地说明了做功是如何改变内能的．

“做功和内能的改变”教法建议

建议一：做好演示实验和与生活实际相联系是使学生学好本节内容的关键，因此要准备好实验．另外为了学生比较好理解实验，得出结论，在实验前最好引导学生复习内能变化与温度的关系．

建议二：做功不是改变内能唯一的途径，热传递也能改变内能，因此只有做功，而无热传递时，做功多少才等于内能改变量，在讲解过程中不要忽视这一前提．

建议三：由于生活实例很多是做功使物体内能增加，所以学生较容易认为做功能使物体内能增加，往往忽视它也能使物体内能减少，教师在讲解过程中要注意做好实验2，并提前渗透一点能的转化与守恒的思想．

建议四：在压缩空气点火实验过程中，要注意用力迅速压缩，若第一次未点燃，可重复实验一次．注意每次实验前要向玻璃管内注入新鲜空气，以保持氧气的含量．另外，禁药的含量要适中，要注意引导学生观察实验现象．

“做功和内能的改变”教学设计示例

课 题

做功和内能的改变

教学重点

知道做功和内能变化的关系

教学难点

做功的物体本身的内能减少

教学方法

实验、讲授

教 具

压缩空气点火装置、广口瓶、两用抽气打气筒

知识内容

教师活动

学生活动

一、复习内能变化与温度的关系

一般物体温度升高，内能增加；温度降低，内能减少

二、做功可以使物体内能增加

实验：压缩空气点燃棉花

三、做功的物体本身的内能减少

做实验

2四、内能与做功的关系

甲对乙做功，甲的内能增加，乙的内能减少。

在只有做功改变物体内能的条件下，内能改变量等于做功多少。

内能和做功的单位都是焦耳。

第五篇：高二物理教案电场-两种电荷 库仑定律

两种电荷

库仑定律的教案示例

一、教学目标

1．在物理知识方面的要求：（1）掌握两种电荷；

（2）定性了解两种电荷间的作用规律；（3）掌握库仑定律的内容及其应用。

2．通过观察演示实验，概括出两种电荷间的作用规律。培养学生观察、概括能力。

3．渗透物理学方法的教育，运用理想化模型方法，突出主要因素，忽略次要因素，抽象出物理模型——点电荷，研究真空中静止点电荷间互相作用力问题——库仑定律。

二、重点、难点分析

1．重点是使学生掌握真空中点电荷间作用力大小的计算及方向的判定——库仑定律。

2．真空中点电荷间作用力为一对相互作用力，遵从牛顿第三定律，是难点。

三、教具

1．演示两种电荷间相互作用

有机玻璃棒、丝绸、碎纸片、毛皮、橡胶棒（2支）2．定性演示相关物理量间关系

铝箔包好的草球、表面光滑洁净的绝缘导体、绝缘性好的丝线、绝缘性好的支架、铁架台。

四、主要教学过程 1．新课引入

人类从很早就认识了磁现象和电现象，例如我国在战国末期就发现了磁铁矿有吸引铁的现象。在东汉初年就有带电的琥珀吸引轻小物体的文字记载，但是人类对电磁现象的系统研究却是在欧洲文艺复兴之后才逐渐开展起来的，到十九世纪才建立了完整的电磁理论。

电磁学及其应用对人类的影响十分巨大，在电磁学研究基础上发展起来的电能生产和利用，是历史上的一次技术革命，是人类改造世界能力的飞跃，打开了电气化时代的大门。

工农业生产、交通、通讯、国防、科学研究和日常生活都离不开电。在当前出现的新技术中，起带头作用的是在电磁学研究基础上发展起来的微电子技术和电子计算机。它们被广泛应用于各种新技术领域，给人们的生产和生活带来了深刻的变化。为了正确地利用电，就必须懂得电的知识。在初中我们学过一些电的知识，现在再进一步较深入地学习。

2．教学过程设计

（1）研究两种电荷及电荷间的相互作用

实验一：用橡胶棒与毛皮摩擦后，放于碎纸片附近观察橡胶棒吸引碎纸片情况。提问一：为什么橡胶棒会吸引碎纸片？

答：橡胶棒与丝绸摩擦后就带电了，带电物体会吸引轻小物体。

提问二：注意观察带电橡胶棒吸引碎纸片情况，会发现被橡胶棒吸起的纸片中，较大的纸片先落下来，这是为什么？

答：带电体在空气中不断放电，使它带电量不断减少，因而吸引轻小物体的力也相应减小，所以较大纸片先落下来。

教师总结：在初中的学习中，我们已经知道，自然界存在两种电荷，叫做正电荷与负电荷。用毛皮摩擦橡胶棒，用丝绸摩擦有机玻璃棒后，橡胶棒带负电，毛皮带正电，有机玻璃棒带正电，丝绸带负电。物体带电后，能吸引轻小物体，而且带电越多，吸引力就越大，电荷的多少叫电量，电量的单位是库仑。电子带有最小的负电荷，质子带有最小的正电荷，它们电量的绝对值相等，一个电子电量e=1.6×10－19C。任何带电物体所带电量要么等于电子（或质子）电量，要么是它们的整数倍，因此，把1.6×10－19C称为基元电荷。

提问三：若将橡胶棒摩擦过的毛皮靠近碎纸片，会出现什么现象？ 答：毛皮带上正电，也会吸引轻小物体。教师用实验验证学生的判断。

实验二：用云台支起一根橡胶棒，如图1所示，再将它与另一根橡胶棒并在一起，用毛皮摩擦它们的一端，使之带上同种电荷，再观察两端相互作用的情况，发现它们相斥，而且它们的距离越小斥力越大，过一会儿，它们间的作用力会明显减弱。提问四：被毛皮摩擦过的橡胶棒的两端为什么会相斥？斥力的大小与什么因素有关？

答：因为它们带上了同种电荷，而电荷间作用的规律是同种电荷相斥，异种电荷相吸，斥力的大小与电荷间的距离有关，距离越小，斥力越大，反之，距离越大，斥力越小；斥力的大小还与电量有关，电量越大，斥力越大。由于放电的原因，棒上的电量不断减小，而斥力也随时间的增大而明显减小。

提问五：若将与橡胶棒摩擦过的毛皮与支起的橡胶棒带电的一端靠近．或用丝绸摩擦过的有机玻璃棒与支起的橡胶棒带电的一端靠近，会出现什么现象？ 答：会吸引，异种电荷相吸。教师用实验验证学生的判断。提问六：若将与有机玻璃棒摩擦过的丝绸与支起的橡胶棒带电的一端靠近，会出现什么现象？

答：会相斥，同种电荷相斥。教师用实验验证学生的判断。

实验三：如图2，先把表面光滑洁净的绝缘导体放在A处，然后把铝箔包好的草球系在丝线下，分别用丝绸摩擦过的玻璃棒给导体和草球带上正电，把草球先后挂在P1、P2、P3的位置，带电小球受到A 的作用力的大小可以通过丝线对竖直方向的偏角大小显示出来。观察实验发现带电小球在P1、P2、P3 各点受到的A的作用力依次减小；再增大丝线下端带电小球的电量，观察实验发现，在同一位置小球受到的A的作用力增大了。

提问七：电荷间作用力大小跟什么有关？

答：与电荷间距离及电量多少有关，电荷的作用力随着距离的增大而减小，随着电量的增大而增大。

教师总结：电荷之间存在着相互作用力，力的大小与电量的大小、电荷间距离的大小有关，电量越大，距离越近，作用力就越大；反之电量越小，距离越远，作用力就越小。作用力的方向，可用同种电荷相斥，异种电荷相吸的规律确定。

（2）库仑定律

我国东汉时期就发现了电荷，并已定性掌握了电荷间的相互作用的规律。而进一步将电荷间作用的规律具体化、数量化的工作，则是两千年之后的法国物理学家库仑，他用精确实验研究了静止的点电荷间的相互作用力，于1785年发现了后来用他的名字命名的库仑定律。

正像牛顿在研究物体运动时引入质点一样，库仑在研究电荷间的作用时引入了点电荷，无疑这是人类思维方法的一大进步。

什么是点电荷？简而言之，带电的质点就是点电荷。点电荷的电量、位置可以准确地确定下来。正像质点是理想的模型一样，点电荷也是理想化模型。真正的点电荷是不存在的，但是，如果带电体间的距离比它们的大小大得多，以致带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计时，这样的带电体就可以看成点电荷。均匀带电球体或均匀带电球壳也可看成一个处于该球球心，带电量与该球相同的点电荷。

库仑实验的结果是：在真空中两个电荷间作用力跟它们的电量的乘积成正比，跟它们间的距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上，这就

是库仑定律。若两个点电荷q1，q2静止于真空中，距离为r，如图3所示，则q1受到q2的作用力F12为

式中F12、q1、q2、r诸量单位都已确定，分别为牛（N）、库（C）、9×10 N·m／C

q2受到q1 的作用力F21与F12互为作用力与反作用力，它们大小相等，方向相反，统称静电力，又叫库仑力。

若点电荷不是静止的，而是存在相对运动，那么它们之间的作用力除了仍存在静电力之外，还存在相互作用的磁场力。关于磁场力的知识，今后将会学到。

（3）库仑定律的应用

【例1】

两个点电荷q1=1C、q2=1C相距r=1m，且静止于真空中，求它们间的相互作用力。

这时F在数值上与k相等，这就是k的物理意义：k在数值上等于两个1C的点电荷在真空中相距1m时的相互作用力。

【例2】

真空中有A、B两个点电荷，相距10cm，B的带电量是A的5倍。如果A电荷受到的静电力是10－4N，那么B电荷受到的静电力应是下列答案中的哪一个？

A．5×10－4N B．0.2×10－4N C．10－4N D．0.1×10－4N

【例3】

两个完全相同的均匀带电小球，分别带电量q1=2C正电荷，q2=4C负电荷，在真空中相距为r且静止，相互作用的静电力为F。

（1）今将q1、q2、r都加倍，相互作用力如何变？（2）只改变两电荷电性，相互作用力如何变？（3）只将r 增大4倍，相互作用力如何变？

（4）将两个小球接触一下后，仍放回原处，相互作用力如何变？（5）接上题，为使接触后，静电力大小不变应如何放置两球？ 答

（1）作用力不变。（2）作用力不变。

（3）作用力变为 F／25，方向不变。

（4）作用力大小变为 F／8，方向由原来的吸引变为推斥（接触后电量

922先中和，后多余电量等分）。

【例4】

两个正电荷q1与q2电量都是3C，静止于真空中，相距r=2m。

（1）在它们的连线AB的中点O放入正电荷Q，求Q受的静电力。（2）在O点放入负电荷 Q，求Q受的静电力。

（3）在连线上A点的左侧 C点放上负点电荷q3，q3=1C且AC=1m，求q3所受静电力。

解

当一个点电荷受到几个点电荷的静电力作用时，可用力的独立性原理求解，即用库仑定律计算每一个电荷的作用力，就像其他电荷不存在一样，再求各力的矢量和。

（1）（2）题电荷Q受力为零。

（3）q3受引力F31与引力F32，方向均向右，合力为：

3．课堂小结

（1）电荷间相互作用规律：同性相斥，异性相吸，大小用库仑定

（2）电荷间作用力为一对相互作用力，遵循牛顿第三定律。

（3）库仑定律适用条件：真空中静止点电荷间的相互作用力（均匀带电球体间、均匀带电球壳间也可）。

五、说明

本节中实验较多，做好静电实验关键是绝缘性能要好。