《做功改变内能》说课稿省级获奖实验说课案例Word文件下载.docx

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实验原理

质量和温度是内能的主要影响因素，热传递时内能从高温物体传递到低温物体。

利用水蒸气遇冷液化，显示内能减小温度降低，白雾产生后再打气内能增大温度升高又会产生气化现象。

实验设计思路

通过实验可以发现，通过做功改变内能，可以使注射器中的气体温度低于室温，排除热传递的影响，证明气体对外做功内能减小温度降低

用水蒸气的液化作为效果显示器，显示做功改变内能后气体温度的变化情况。

目的

针对学生思维障碍，即生活中缺乏通过做功减小内能的例子。

用实验真实体会做功减小内能的例子，同时排除热传递的影响。

通过实验将物态变化知识和内能知识相联系，同时用强烈的视觉和听觉冲击给学生留下深刻的印象。

（二）实验三、打气筒升温的秘密、实验四、探究对气体做功和气体对外做功时内能变化的情况

打气筒升温的秘密

探究对气体做功和气体对外做功时内能变化的情况

打气筒，美式自行车气门，气阀

温度传感器，传感器显示终端

注射器、胶塞、温度传感器，传感器显示终端。

利用气阀的控制作用进行调节，使打气筒打气时一次有压缩，一次没有压缩作用，温度变化区别明显，证明活塞压缩气体是打气筒温度升高的主要原因。

本实验中，利用转换法，可以量化探究内能变化多少和做功多少之间的关系，揭示做功改变内能过程中能量守恒的特性。

原理

利用自行车气门的调节作用，释放或密闭气体，以造成打气时有无气体压缩的对比，用温度传感器观察温度，得出结论

做功是能量转化的量度，做功改变内能的过程就是内能与其它形式的能相互转化的过程。

方法

利用对比实验的方法，改变两个因素中的一个因素，判断打气筒温度升高的主要原因。

利用转换法将做功多少转换成体积变化多少，将内能变化多少转换成温度变化多少，实现自变量和因变量的量化。

体现从生活走向物理，从物理走向社会，解决学生生活中遇到的问题，引导学生学习物理的同时对生活中的科学现象予以关注。

引导学生建立能量的视角，用能量转化和守恒的思想分析做功改变内能的本质。

四、实验教学目标

知识与技能：

（1）通过总结归类知道做功和热传递可以改变物体的内能；

（2）通过实验得出做功和热传递都可以增大或减小内能从而知道做功和热传递在改变物体内能上是等效的；

（3）通过实验探究了解内能变化量和做功多少之间的量化关系，知道做功和热传递在改变物体内能时能量变化的区别；

过程与方法：

（1）通过归纳学生试验、气体做功实验现象，分析、归纳总结热传递和做功两种方法在改变内能时的区别。

（2）学会运用已学知识解决实际问题，从生活走向物理，从物理走向社会。

情感态度与价值观：

（1）通过本节课的学习，培养学生对能量及其转化的理解；

（2）通过学生小组讨论合作学习，培养学生团结协作精神；

（3）通过本节课的学习，培养学生乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理。

五、实验教学内容”

【探究一】气体对外做功时内能的变化

【实施策略】针对思维障碍，对外做功时内能如何变化，用温度传感器准确测量温度，明确引起内能变化的原因。

【探究二】神奇的白雾

【实施策略】利用强烈的声光冲击，引发学生兴趣，与前面所学知识相互呼应的同时复习物态变化的知识。

【探究三】打气筒温度升高的秘密

【实施策略】从物理走向社会，解释生活中的现象，引发学生思考的同时，引导学生建立对比实验的思想。

【探究四】内能变化和做功多少的关系

【实施策略】引导学生建立能量守恒的思想，用能量的观点解决实际问题。

六、实验教学过程

教学过程

教学环节

教师活动

学生活动

设计意图

新

课

讲

授

改变内能的方法：

内能能够驱动活塞做功，如果我们想要做更多的功，就需要获得更大的内能。

那么我们通过什么方法改变物体的内能呢？

就以这根铁丝为例，讨论一下改变内能的方法。

请学生以小组为单位，在2分钟内交流出尽可能多的改变铁丝内能的方法。

并填写在实验指导单里。

教师提出问题：

我们想出的方法真的可以改变内能吗？

提示学生，开始进行试验，用温度传感器测量温度并记录数据。

请学生交流一下我们所采用的改变内能的方法。

以及改变后的温度。

请大家对改变内能的方式进行简单的归类。

得出结论：

改变物体内能有两种方法：

热传递和做功。

得出两种改变内能的方法，做功，热传递。

在刚才的例子中，热传递可以增大或减小内能，我们对铁丝做功，铁丝的内能增大，如果物体能够对外做功，它的内能又会如何变化呢？

我们用注射器封住一段气体并用温度传感器测量温度，以此来研究对气体做功和气体对外做功时内能的变化的情况。

如何实现对气体做功。

教师提问：

怎么用这个仪器检验气体对外做功时能量的变化的情况？

图1

图2

师：

温度确实下降了，并且末温低于室温。

向学生提问这个温度的变化可能是由热传递引起的吗？

提示学生，我们就这样找到了通过做功减小内能的方式。

看来做功和热传递都能增大或减小内能，在改变内能的过程中，做功和热传递是等效的。

学生交流分析改变内能的方法。

学生用温度传感器测量改变内能后铁丝的温度。

学生交流改变内能的方式，并对改变内能的方式进行归类。

学生将事例分类

学生与老师一起分析，得出做功和热传递在改变内能上是等效的

学生回答：

压缩活塞。

学生回答压缩后松手，活塞回弹。

学生思考后回答：

由于热传递，热量从高温物体传递到低温物体，所以在最后一次降温的过程中，内能减小的原因只能是气体对外做功。

培养学生的思考能力，分析总结能力

学以致用，加强与生活实际联系

提出问题：

如果没有温度传感器，我们有没有什么方法可以显示气体对外做功过程中内能的减小和温度的降低呢？

请结合物态变化知识思考。

引导学生思考，我们可以在瓶内加入水以产生水蒸气，用水蒸气的液化来显示内能的减小和温度的降低。

图3

请注意观察实验现象。

液化现象。

学生观察实验，思考问题：

（1）瓶塞会出现什么现象，为什么？

（2）瓶塞喷出时，烧瓶内，白雾是怎样产生的？

培养学生的观察能力和分析总结能力

继续提问：

刚才我使用了打气筒，哪位同学使用过打气筒，在使用过打气筒后，摸过筒壁吗，你有怎样的发现？

引导学生一起分析并回忆,打气后打气筒温度升高的原因：

跟压缩注射器活塞一样，对气体压缩做功是温度升高的原因之一。

打气筒活塞和筒壁之间有摩擦也是筒壁温度升高的原因之一。

图4

到底那种方式占主要因素呢？

我们用一个实验验证一下，首先压缩活塞，此过程同时存在两种因素。

注意观察温度传感器示数的变化。

第二次打开阀门，不对气体压缩，排除压缩气体做功的影响，再观察现象。

使用过打气筒的学回答：

我使用过，打气筒壁温度升高。

同时压缩和摩擦时，温度上升很快。

只摩擦不压缩时，温度几乎不上升，说明压缩气体对气体做功时筒壁温度升高的主要原因。

提示同学，那么我们能否有用实验探究的方式来量化的得到内能变化多少与做功多少的关系。

提问：

在这个探究中，谁是自变量，谁是因变量呢？

内能变化多少我们可以用温度变化来表示，如何改变自变量做功多少呢？

引导学生通过体验发现，将注射器中气体压缩到更小体积时，力和距离都更大，做的功也越多。

做功和热传递都可以改变内能，如何在这个实验中尽量减小热传递带来的影响呢？

由于实验进行的非常迅速，针筒内气体和室温的差距也不大，所以在这个实验中，我们可以基本排除热传递对实验结果的影响

Ppt20：

下面请同学们完成实验报告单实验2中填一填的内容。

图5

图6

引导学生开始进行实验。

引导学生进行交流并展示交流要求，在交流时请你：

1.展示你绘制的数据图像。

2.展示实验报告单中所记录的数据。

3.表述结论。

总结分析，在做功改变内能的过程中，内能既不会凭空产生，也不会凭空消失。

做功改变内能的过程其实就是内能和其他形式的能相互转化的过程。

能量有着某种守恒的特性，我们将在以后的学习中继续对这一特性进行研究。

做功多少是自变量，内能变化多少是因变量。

可以通过转换法将做功的多少转换成体积变化的多少，以实现自变量的量化。

快速压缩，温度稳定后快速松手。

学生交流测量出的数据展示实验图形并得出的实验结论。

学生思考并得出做功改变内能的过程中内能变化和做功多少之间的关系。

培养学生的科学探究能力，通过量化探究的方式得到实验结论。

回

归

生

活

请同学们思考并列举生活中，通过做功或热传递改变内能的例子。

先小组交流一下，再与大家分享。

学生思考生活中改变内能的方式

巩固本节课的知识，使学生将所学的知识应用于生活之中，并体会自然界中的物理知识

小

结

今天你学到了什么知识？

有什么收获？

还有哪些疑问？

能否用所学知识解释课前演示实验的现象？

小组内总结，讨论，互相答疑

发挥学生的合作学习能力

后

作

业

拓展：

请大家查阅资料回答：

不久前，我国第一个实验型空间站天宫一号顺利完成实验使命，再入大气层进行烧毁处理，天宫一号再入大气层时为何会烧毁，在这一个过程中有怎样的能量转化？

学生课下完成

加强学生利用所学知识，解决实际问题

七、实验效果评价

1．解决学生思维障碍。

针对学生的思维障碍展开探究，学生由于缺少生活经验的积累，缺乏通过做功改变内能的经验。

通过系列实验，学生可以了解到气体对外做功，就是通过做功减小内能的例子。

2.解决生活中遇到的问题。

利用改进的打气筒，揭示打气筒温度升高的秘密，破除了学生对于摩擦生热的错误认知，解决了学生的疑惑。

3.实验可量化程度高。

通过温度传感器准确的测量值可以实现量化探究内能变化多少和做功多少之间的关系，从而使学生了解到做功改变内能的本质，引发学生对于能量守恒这一基本规律的思考。

4.可重复性高。

无论是分组实验还是演示实验，实验现象明显，留给学生的印象深刻，仪器可多次重复使用，可随时根据学生反映调整实验方案，可复现率高。