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1、能的转化和守恒定律1. 教学目标 1. 在物理知识方面的要求： 1. 理解能的转化和守恒定律，能列举出能的转化和守恒定律的实例； 2. 理解“永动机”不能实现的原理。 1. 让学生初步学会运用能的转化和守恒定律计算一些简单的内能和机械能相互转化的问题。 2. 能的转化和守恒定律是很自然科学的基本定律之一，应用能的转化和守恒的观点来分析物理现象、解决物理问题是很重要的物理思维方法。 1. 重点、难点分析 1. 重点内容是能的转化和守恒定律，强调能的转化和守恒定律是自然科学中的最基本定律。 学习运用能的转化和守恒原理计算一些物理习题。2. 运用能的转化和守恒定律对具体的自然现象进行分析，说明能是怎
2、样转化的，对学生来说是有难度的。 1. 教具 幻灯、幻灯片，其内容是：1. 反映电能、机械能、化学能与内能相互转化的实例插图。 2. 反映自然界各种形式相互转化的实例插图。 3. 历史上有人设计的“永动机”插图。 1. 主要教学过程 1. 引入新课 我们知道刀具在砂轮上磨削时，刀具发热是因为通过摩擦力做功，机械能转化为内能。在暖气片上放有一瓶冷水，过一段时间后水变热，这是通过热量传递使这瓶水内能增加。这些实例中，物体的内能为什么增加了？是凭空产生的还是由其他形式能转化来的？能的转化过程中数量之间有什么关系？这是今天要学习的内容。2. 教学过程设计 1. 机械能与内能转化过程中能量守恒 1. 运
3、动的汽车紧急刹车，汽车最终停下来。这过程中汽车的动能（机械能）转化为轮胎和路面的内能（假定这过程没有与周围物体有热交换，即不散热也不吸热）。摩擦力做了多少功，内能就增加多少。公式W=E表示了做功与内能变化的关系，这公式也反映出做功过程中，机械能的损失数量恰好等于物体内能增加的数量。 2. 把一铁块放入盛有水的烧杯中，用酒精灯加热烧杯内水，直至水沸腾。在这一过程中，铁块与周围水中吸收了热量使它温度升高，内能增加。这过程中水的一部分内能通过热量传递使周围水中吸收了热量使它温度升高，内能增加。这过程中水的一部分内能通过热量传递使铁块内能增加。铁块吸收多少热量，它内能就增加多少。公式Q=E表示吸收的热
4、量与内能变化量的关系，也反映出铁块增加的内能数量与水转移给铁块的内能数量相等。 一般情况下，如果物体跟外界同时发生做功和热传递过程，那么，外界对物体所做的功W加上物体从外界吸收的热量Q，等于物体内能的增加E，即W+Q=E上式所表示的是功、热量和内能之间变化的定量关系，同时它也反映了一个物体的内能增加量等于物体的机械能减少量和另外物体内能减少量（内能转移量）。进而说明，内能和机械能转化过程中能量是守恒的。1. 其他形式的能也可以和内能相互转化 1. 介绍其他形式能：我们学习过机械运动有机械能，热运动有内能，实际上自然界存在着许多不同形式的运动，每种运动都有一种对应的能量，如电能、磁能、光能、化学
5、能、原子能等。 2. 不仅机械能和内能可以相互转化，其他形式能也可以和内能相互转化，举例说明：（同时放映幻灯片） 1. 电炉取暖：电能内能 2. 煤燃烧：化学能内能 3. 炽热灯灯丝发光：内能光能 1. 其他形式的能彼此之间都可以相互转化。画出图表让学生回答分析： 1. 能的转化和守恒定律 大量事实证明：各种形式的能都可以相互转化，并且在转化过程中守恒。“能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为别的形式，或者从一个物体转移到别的物体。”这就是能的转化和守恒定律。在学习力学的知识时，学习了机械能守恒定律。机械能守恒定律是肯条件限制的定律，而且实际现象中是不可能实现的。而能的转化
6、和守恒定律是存在于普遍自然现象中的自然规律。这规律对物理学各个领域的研究，如力学、电学、热学、光学等都具有指导意义。它也对化学、生物学等自然科学的研究都有指导作用。2. 永动机不可能制成 历史上不少人希望设计一种机器，这种机器不消耗任何能量，却可以源源不断地对外做功。这种机器被称为永动机。虽然很多人，进行了很多尝试和各种努力，但无一例外地以失败告终。失败的原因是设计者完全违背了能的转化和守恒定律，任何机器运行时其能量只能从一种形式转化为另一种形式。如果它对外做功必然消耗能量，不消耗能量就无法对外做功，因而永动机是永远不可能制造成功的。3. 运用能的转化和守恒定律进行物理计算 例题：用铁锤打击铁
7、钉，设打击时有80%的机械能转化为内能，内能的50%用来使铁钉的温度升高。问打击20次后，铁钉的温度升高多少摄氏度？已知铁锤的质量为1.2kg，铁锤打击铁钉时的速度是10m/s，铁钉质量是40g，铁的比热是5.0X102J(kg)。首先让学生分析铁锤打击铁钉的过程中能量的转化。归纳学生回答结果，指出铁锤打击铁钉时，铁锤的一部分动能转化为内能，而且内能中的一半被铁钉吸收，使它的温度升高。如果用E表示铁钉的内能增加量，铁锤和铁钉的质量分别用M和m表示，铁锤打击铁钉时的速度用u表示。依据能的转化和守恒定律，有20X1/2Mu2X80%X50%=E铁钉的内能增加量不能直接计算铁钉的温度，我们把机械能转
8、化为内能的数量等效为以热传递方式完成的，因此等效为计算打击过程中铁钉吸收多少热量，这热量就是铁钉的内能增加量。因此有Q=cmt上式中c为铁钉的比热，t表示铁钉的温度升高量。将上面两个公式联立，得出： t=（20XMu2）/2cmX80%X50%=（20X1.2X102X0.4）/(2X5.0X102X0.04)24（） 经计算得出铁钉温度升高24。在这个物理计算过程中突出体现了如何应用能的转化和守恒定律这一基本原理。应该注意，有的同学把上述题目中铁锤过程中的能量转化，说成“铁锤做功转化为热量”是不正确的。只能说做功与热量传递在使物体内能改变上是等效的。1. 课堂小结 自然界的物质有不同的运动形
9、式，每一种运动都对应着一种能。能不能凭空产生，也不能凭空消失，自然界各种形式的能存在着相互转化过程，转化过程中总量是守恒的。能的转化和守恒定律是自然界最基本的物理定律。同学们要会分析一些自然现象中能是怎样转化的。应该知道，根据能的转化和守恒定律，永动机是不可能制造成功的。通过课上的例题计算，学会运用能的转化和守恒定律解决物理问题的方法。2. 说明 能的转化和守恒定律是学生进入高中物理阶段后，第一次完整、细致地学习。此定律对今后学习物理是很重要的一个理论铺垫。教学上要重视，课堂上讲解要细致和透彻。啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊2. 气 体 1. 气体的状态和状态参量 1. 教学目标 1.
10、 在物理知识方面要求： 1. 知道气体的温度、体积和压强是描述气体状态的状态参量； 2. 理解气体的温度、体积和压强的物理意义； 3. 知道气体的压强是大量气体分子频繁碰撞器壁而产生的； 4. 会用水银压强计测量密闭气体的压强； 5. 会计算气体的压强。 1. 通过研究描述气体状态的三个参量，明确本章的中心课题和研究方法，增强学生学习的目的性。 1. 重点、难点分析 1. 气体的压强是重点，因为它是以后进一步学习气体实验定律和理想气体状态方程的基础。所以要让学生理解压强概念的物理意义，知道压强的单位，会计算气体的压强，会用水银压强计测定气体的压强。 2. 正确确定密闭气体的压强是难点，特别是U
11、形管中气体的压强。受重力压力压强这样的推理逻辑的影响，学生在理解气体压强产生时会感到困惑。 1. 教具 1. 演示气体压强的大小 水银气压计（U形管的底部用乳胶管连接，B管为可活动的）。2. 气体压强的模拟实验 气体分子运动模拟实验器。1. 主要教学过程 1. 引入新课 在研究机械运动时，物体的位置、速度确定了，物体的运动状态就确定了。当研究对象转换为气体时，描述气体的状态，显然不能再用位置、速度这样的物理量了。那么应该用什么物理量来描述气体的状态呢？举例：凹陷的乒乓球被热水一浇，恢复原状；充好气的气球，放在暖气片上会爆裂；自行车内胎在夏天时容易爆胎；气体被压缩；压缩气体突然膨胀；通过学生举出
12、的众多实例，分析得出：对于一定质量的某种气体，描述其状态的物理量有、体积的压强。2. 教学过程设计 1. 温度 1. 对温度物理意义的认识 宏观：温度表示物体的冷热程度。微观：温度标志着物体内部分子无规则运动的剧烈程度；温度是物体分子平均动能的标志。2. 温度与湿标 湿标即温度的数值表示法。摄氏湿标摄氏温度t热力学湿标热力学温度T1. 气体的体积 1. 气体体积是指气体分子充满的空间，即容器的容积。 2. 这个容积不是气体分子本身的体积之积，气体分子之间是有空隙的。 3. 气体的体积用字母V表示。 4. 国际单位制单位 m3、dm3、cm3、1L=10-3m3=1dm3 1. 气体的压强 1.
13、 用水银压强计测容器中气体的压强 请同学们讨论一下：若实验显示的是图甲所示的情况，那么容器中的气体压强比外界大气压是大还是小？写出数学表达式。若实验显示的是图乙所示的情况，那么容器中的气体压强比外界大气压是大还是小？写出数学表达式。这里用p0表示大气压强，P表示容器中气体的压强，h表示两个水银面的高度差，Ph表示高度为h的水银柱产生的压强，引导学生写出数学表达式：图甲 P=P0+Ph图乙 P=P0Ph2. 气体的压强是怎样产生的？ 举例1 用一小把针刺手心，随着针刺频率的增加，手心的感觉会有什么变化？举例2 气体分子运动模拟实验器，定性模拟大量气体分子频繁地碰撞器壁产生持续的均匀压力，形成对器
14、壁的压强。举例3 大量密集的雨点接连不断地打在雨伞上，对伞面产生一个持续的压力。在对上述举例讨论、观察后，引导学生归纳出气体压强的产生原因：大量气体分子对器壁的频繁碰撞，形成了对器壁的压强。3. 什么因素决定一定质量的气体压强的大小？（引导学生进行分析、归纳） 1. 分子的密度（单位体积内的分子数）分子密度越大，在单位时间内器壁的单位面积上受到的分子撞击次数就越多，产生的压强也就越大。 而气体的分子密度由气体的摩尔数和气体的体积所决定。2. 分子的平均速率分子运动越剧烈，平均速度越大，那么在单位时间内器壁单位面积上受到分子撞击的次数越多，而且每次撞击的作用也越大，气体的压强也就越大。 而气体分
15、子的平均速率是由气体的温度反映的。结论：对于一定质量的气体，体积和温度是决定气体压强的因素。1. 大气压强是怎样产生的？ 实验和理论证明：1. 大气层中的气体，其单位体积内的分子数是随高度而递减的； 2. 大气层中不同高度的气体，分子密度不同和温度不同，产生的大气压强也就不同。 3. 分子的频繁碰撞大气压强产生的原因。 举例 一只空杯子，在杯口轻轻地盖上一张小纸片，说明你将会看到的现象并说明其原因。1. 气体的状态与状态的变化 1. 对于一定质量的气体，如果温度、体积和压强都不变，就说气体处于一定的状态中。 2. 如果三个量都变了，或其中两个量变了，就说气体的状态变了。 3. 三个量中只有一个量改变或其他两个量不改变的情况不会发生。 1. 研究方法 1. 通过实验： 2. 先研究一定质量的气体温度保持不变时，压强和体积的关系；体积保持不变时压强与温度的关系； 3. 在上述研究的基础上，归纳出三个量都发生变化时遵循的规律。 1. 课堂小结 1. 气体的温度、体积和压强是描述气体状态的状态参量； 2. 气体的
