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教科2003课标版《2.热力学第一定律》集体备课教案优质课下载
教学难点:内能的概念的构建过程
教学过程:
问题倒入
播放视频“英雄的中国机长机智返航”的故事,设问:为什么飞机在高空舷窗玻璃脱落后驾驶室内气温会迅速降温到零下四五十度?
定性探究
1.探究问题:改变物体的内能的方法有哪些呢?现在你的桌上有长铁丝,火柴,砂纸等器材,请你和你的小组成员一起试着用不同的方法使得铁丝中部温度升高到烫手程度。
2.学生分组实验探究五分钟,然后交流和分享改变物体内能的方法。
3.学生改变铁丝内能的方法:1.弯折铁丝,2.摩擦铁丝,3敲打铁丝,4.给铁丝通电,5.用火柴给铁丝加热,6.将铁丝放在阳光下暴晒,7将铁丝放在开水中浸泡---------
4.师生一起整合改变铁丝的方法:1-4是通过做功来改变铁丝的内能的,5-7是通过热传递来改变物体的内能改变物体内能的方式有:做功和热传递。如果不做说明你将无法区分变烫的铁丝是通过哪种方式使其内能增加的,所以做功和热传递在改变内能方面具有等效性,这一点在初中物理课中已经做过研究,在高中课本中内能的改变给出了一个定量的关系:?U=W+Q,叫做热力学第一定律。
三. 定量探究
在热力学的发展过程中热力学第一定律的建立却经历了漫长的过程,因为当时内能的概念还没有建立,做功和热传递的单位也不统一,两者之间有怎样的关联也还处于未知状态,许多科学家通过严谨的实验做了很多探索,其中焦耳在这方面做了重大的贡献。
学生阅读‘焦耳实验的探究’,了解实验的设计方法和实验的结论。
分组讨论焦耳实验
焦耳热功当量实验1
结论:只要重力所做的功相同,容器内水温上升的数值就相同,即系统的状态变化相同
焦耳热功当量实验2
结论:对同一个系统,在绝热过程中,只要所做的电功相等,系统温度上升的数值就相同,即系统的状态变化相同.
内能概念的建立的:在各种不同的绝热过程中,要使系统的状态发生变化,做功的数量只由过程的始末两个状态决定,而与做功的方式无关.
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
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。
热力学第一定律:ΔU = W + Q
四、热力学第一定律的意义
1. 促进了热机应用的蓬勃发展:蒸汽机-内燃机-燃气轮机-火箭发动机