做功和內能的改變教學(xué)設計
做功和內能的改變教學(xué)設計
（一） 教學(xué)目的
使學(xué)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(lái)量度內能的改變，能用做功和內能改變的關(guān)系來(lái)解釋摩擦生熱等常見(jiàn)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(wú)色玻璃瓶，橡膠瓶塞，打氣筒等。
（三）教學(xué)過(guò)程
1、 復習
提問(wèn)（1）什么叫做物體的內能？（2）物體的內能跟什么有關(guān)？
2、引入新課
物體的內能跟物體的溫度有關(guān)，溫度越高，物體的內能越大。也就是說(shuō)當物體的溫度發(fā)生了變化時(shí)，它的內能就發(fā)生了變化。如何改變物體的溫度，同學(xué)們能夠從生活實(shí)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(jìn)行新課
�。�1）對物體做功，物體的內能會(huì )增大。
演示實(shí)驗：壓縮空氣引火實(shí)驗。出示壓縮空氣引火器，簡(jiǎn)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(shí)要提醒學(xué)生注意觀(guān)察筒內的棉花。迅速地壓下活塞，可看到硝化棉燃燒發(fā)出的火光。
實(shí)驗后，組織學(xué)生議論"實(shí)驗現象說(shuō)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(shí)際這種現象在日常生活中，同學(xué)們也遇到過(guò)。例如，在給自行車(chē)輪胎打氣時(shí)，打氣筒也會(huì )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(gè)例子。讓學(xué)生解釋課本圖2—9、圖2—11的事例，并列舉其他事例。
歸納學(xué)生所舉事例，得出對物體做功，物體的內能就會(huì )增大。
同學(xué)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(shí)，本身的內能會(huì )減小。
演示實(shí)驗：氣體膨脹溫度降低的實(shí)驗。
按照課本圖2—12所示，事前組裝好儀器。課前在瓶?jì)妊b入少量的水。實(shí)驗時(shí)告訴學(xué)生，由于水的蒸發(fā)，瓶?jì)却嬖谒魵�。由于水蒸氣是無(wú)色透明的，所以水蒸氣是看不到的。提醒學(xué)生注意觀(guān)察瓶塞跳起時(shí)容器中有什么現象。
實(shí)驗結果，當塞子跳起時(shí)，瓶?jì)瘸霈F了霧。引導學(xué)生分析實(shí)驗現象。進(jìn)而得出物體對外做功時(shí)，本身的內能會(huì )減小。
�。�3）用功來(lái)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(lái)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(huì )增加2焦。
其實(shí)各種形式的能，都可以用功來(lái)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(guò)課本本章刊頭畫(huà)的實(shí)驗演示和本節的"想想議議"，小結本節的內容。該實(shí)驗是機械能和內能相互轉化的演示實(shí)驗。把薄壁金屬筒固定在桌子上之后，注入約1／４容積的禁藥，立刻塞上塞子。用稍寬一點(diǎn)的布帶，在金屬筒下端繞二圈，然后迅速地來(lái)回拉布帶，一會(huì )兒塞子就被沖起，引導學(xué)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，并引起筒內禁藥的蒸發(fā)。最后由于禁藥蒸汽壓強不斷增大，而將塞子沖起。告訴學(xué)生，在此過(guò)程中，克服摩擦做功，轉化為內能。
此實(shí)驗中的另一個(gè)現象，往往被學(xué)生忽視。即當塞子被沖起時(shí)，在管口附近也有淡淡的霧出現。應引導學(xué)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(shí)內能減少、溫度降低，從而使筒口周?chē)乃魵饽伤�。此現象恰好說(shuō)明了：物體對外做功時(shí)，本身內能會(huì )減小。此過(guò)程中氣體的內能轉化為機械能。
通過(guò)實(shí)驗和議論，使學(xué)生進(jìn)一步明確，做功能改變物體的內能。并且對物體做功時(shí)，有機械能轉化為內能，物體內能增加。物體對外做功時(shí)，有內能轉化為機械能，物體內能減少。
�。ㄋ模┱f(shuō)明
1、 壓縮空氣引火實(shí)驗難度較高，有幾個(gè)關(guān)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(shí)，感到阻力比較大，且當活塞離開(kāi)管口的瞬間能聽(tīng)到"嘭"的響聲。這種情況可認為密封較好。實(shí)驗時(shí)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(shí)驗時(shí)可用尖嘴吹風(fēng)球，向管內注入新鮮空氣。
�。�3）所用燃料燃點(diǎn)要低，普通棉花難于壓燃。實(shí)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(méi)有酸性。擠干后放在陰暗處晾干，保存時(shí)應放在密封瓶?jì)�，保持干燥�?/p>
2、氣體膨脹做功的實(shí)驗，打氣時(shí)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(gè)自行車(chē)輪胎上的氣門(mén)嘴。打氣時(shí)氣門(mén)嘴的乳膠管膨脹，能使學(xué)生觀(guān)察到進(jìn)氣的現象。
3、做功改變物體內能的過(guò)程，也都有能量的轉化。課本只在"想想議議"的問(wèn)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(diǎn)，但能使學(xué)生有個(gè)初步的認識，有利于后面學(xué)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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