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初中物理做功和內能的改變教案

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(一) 教學目的

初中物理做功和內能的改變教案

使學生知道做功可以改變物體內能的一些事例;知道可以用功來量度內能的改變,能用做功和內能改變的關係來解釋摩擦生熱等常見的物理現象。

(二)教具

壓縮空氣引火器,機械能轉化熱能演示器,無色玻璃瓶,橡膠瓶塞,打氣筒等。

(三)教學過程

1. 複習

提問(1)什麼叫做物體的內能?(2)物體的內能跟什麼有關?

2.引入新課

物體的內能跟物體的温度有關,温度越高,物體的內能越大。也就是説當物體的温度發生了變化時,它的內能就發生了變化。如何改變物體的温度,同學們能夠從生活實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.進行新課

(1)對物體做功,物體的內能會增大。

演示實驗:壓縮空氣引火實驗。出示壓縮空氣引火器,簡單介紹它的構造。取綠豆粒大小的一塊乾燥硝化棉,用鑷子把棉花拉得疏鬆一些,放入玻璃筒底。將活塞塗上少許蓖麻油(起潤滑和密封作用),放入玻璃筒的上口。此時要提醒學生注意觀察筒內的棉花。迅速地壓下活塞,可看到硝化棉燃燒發出的火光。

實驗後,組織學生議論"實驗現象説明了什麼",從而得出壓縮空氣做功,使空氣內能增大,温度升高引起棉花燃燒。實際這種現象在日常生活中,同學們也遇到過。例如,在給自行車輪胎打氣時,打氣筒也會變熱,這也是由於壓縮空氣的緣故。用其他的方法對物體做功,也能使物體內能增加,摩擦生熱就是一個例子。讓學生解釋課本圖2-9、圖2-11的事例,並列舉其他事例。

歸納學生所舉事例,得出對物體做功,物體的內能就會增大。

同學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,本身的內能會減小。

演示實驗:氣體膨脹温度降低的實驗。

按照課本圖2-12所示,事前組裝好儀器。課前在瓶內裝入少量的水。實驗時告訴學生,由於水的蒸發,瓶內存在水蒸氣。由於水蒸氣是無色透明的,所以水蒸氣是看不到的。提醒學生注意觀察瓶塞跳起時容器中有什麼現象。

實驗結果,當塞子跳起時,瓶內出現了霧。引導學生分析實驗現象。進而得出物體對外做功時,本身的內能會減小。

(3)用功來量度內能的改變。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,物體的內能會增加2焦。

其實各種形式的能,都可以用功來量度,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

通過課本本章刊頭畫的實驗演示和本節的"想想議議",小結本節的內容。該實驗是機械能和內能相互轉化的演示實驗。把薄壁金屬筒固定在桌子上之後,注入約1/4容積的乙醚,立刻塞上塞子。用稍寬一點的布帶,在金屬筒下端繞二圈,然後迅速地來回拉布帶,一會兒塞子就被衝起,引導學生解釋所看到的現象。外力克服摩擦力做功,使金屬筒温度升高、內能增加,並引起筒內乙醚的蒸發。最後由於乙醚蒸汽壓強不斷增大,而將塞子衝起。告訴學生,在此過程中,克服摩擦做功,轉化為內能。

此實驗中的另一個現象,往往被學生忽視。即當塞子被衝起時,在管口附近也有淡淡的霧出現。應引導學竹注意這一現象,並加以解釋。這是由於氣體膨脹對外做功時內能減少、温度降低,從而使筒口周圍的水蒸氣凝成水珠。此現象恰好説明了:物體對外做功時,本身內能會減小。此過程中氣體的內能轉化為機械能。

通過實驗和議論,使學生進一步明確,做功能改變物體的內能。並且對物體做功時,有機械能轉化為內能,物體內能增加。物體對外做功時,有內能轉化為機械能,物體內能減少。

(四)説明

1. 壓縮空氣引火實驗難度較高,有幾個關鍵要注意:

(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,感到阻力比較大,且當活塞離開管口的瞬間能聽到"嘭"的響聲。這種情況可認為密封較好。實驗時應在活塞上塗少許蓖麻油,起密封和潤滑作用。

(2) 管內保持足夠的氧氣。實驗時可用尖嘴吹風球,向管內注入新鮮空氣。

(3)所用燃料燃點要低,普通棉花難於壓燃。實驗中要用硝化棉。硝化棉可以自制。取濃硝酸和濃硫酸,按體積比1∶2先後倒入燒杯內混合,使其温度保持在30℃左右。將脱脂棉浸入混合酸內,約15分鐘左右,取出棉花用清水反覆沖洗,直至沒有酸性。擠幹後放在陰暗處晾乾,保存時應放在密封瓶內,保持乾燥。

2.氣體膨脹做功的實驗,打氣時速度不宜太快。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自行車輪胎上的氣門嘴。打氣時氣門嘴的乳膠管膨脹,能使學生觀察到進氣的現象。

3.做功改變物體內能的過程,也都有能量的轉化。課本只在"想想議議"的問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,但能使學生有個初步的認識,有利於後面學習能量守恆定律。所以在"想想議議"的討論中,增加了能量轉化的內容。