【核心素养】3.1功、热和内能的改变教案-2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

【核心素养】3.1功、热和内能的改变教案-2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册课题：科目：班级：课时：计划1课时教师：单位：一、设计意图本节课旨在通过引导学生探究功、热和内能的改变，帮助学生深入理解能量转化与守恒的物理原理，培养学生的科学思维和实验探究能力。结合高二学生的认知水平和物理学科特点，本教案以人教版选择性必修第三册教材为依据，围绕功、热和内能的概念、计算方法以及相互关系进行教学设计。通过实际操作和案例分析，使学生掌握相关知识，提高解决问题的能力，为后续学习打下坚实基础。二、核心素养目标分析本节课核心素养目标旨在培养学生物理观念、科学思维、实验探究及科学态度与责任。通过探究功、热和内能的改变，学生将形成能量守恒观念，理解物理规律在生活中的应用；通过分析实际问题，发展科学思维能力，提高解决复杂问题的能力；在实验操作中，锻炼实验探究能力，培养严谨的科学态度；同时，注重学科间的联系，提升综合素养，树立正确的价值观。三、教学难点与重点1.教学重点

-功的概念和计算：明确功的定义，即力与物体在力的方向上位移的乘积，强调功的计算公式W=F*s*cosθ，以及功的正负表示能量的转移方向。

-热量与内能的关系：讲解热量传递过程中内能的变化，举例说明热量的吸收和释放如何影响物体的内能。

-能量守恒定律的应用：通过具体实例（如机械能转化为热能等）让学生理解能量在不同形式间的转化和守恒。

2.教学难点

-功的计算细节：学生在理解功的计算时，容易忽略力的方向与位移方向的关系，导致计算错误。例如，当力和位移方向不一致时，需要使用余弦值来计算功的大小。

-热量与内能的区分：学生在理解热量和内能时，可能会混淆两者的概念，需要通过具体案例（如物体加热后温度升高，内能增加）来帮助学生区分热量是能量传递的形式，而内能是物体内部能量的总和。

-能量转化过程的复杂性：学生可能难以理解能量在不同形式间的转化过程，需要通过实验和生活中的实例（如摩擦生热、电流做功等）来直观展示能量转化的具体过程，帮助学生突破这一难点。四、教学资源准备1.教材：人教版选择性必修第三册物理教材，确保每位学生都有。

2.辅助材料：收集与功、热和内能相关的动画视频、图表，以及生活中的实例图片，用于课堂展示和讨论。

3.实验器材：准备用于演示功和热能转化的实验器材，如滑轮组、测力计、温度计、加热器等，并确保器材安全可用。

4.教室布置：设置实验操作台，划分讨论小组区域，以便学生进行实验探究和分组讨论。五、教学过程1.导入（约5分钟）

-激发兴趣：以一个生活中的实例（如自行车骑行时脚蹬子的力与位移的关系）引入，让学生思考力与运动之间的能量转化。

-回顾旧知：简要复习力的作用效果、能量守恒定律以及简单机械能的转化。

2.新课呈现（约40分钟）

-讲解新知：

-介绍功的定义和计算公式，强调力、位移和两者之间夹角的关系。

-讲解热量的概念，以及热量与内能的关系。

-详细阐述能量守恒定律，解释能量在不同形式间的转化。

-举例说明：

-通过演示实验（如弹簧测力计拉伸弹簧，测量功的大小），让学生直观理解功的概念。

-举例说明热量如何通过传导、对流和辐射方式传递，以及这些方式如何影响内能。

-分析实际案例（如汽车发动机工作原理），展示能量转化的过程。

-互动探究：

-分组讨论：让学生分组探讨不同情境下的功、热和内能变化，如滑轮组系统的能量转化。

-实验探究：进行实验，测量不同条件下的功和热量，引导学生发现规律。

3.巩固练习（约20分钟）

-学生活动：

-让学生独立完成一些计算题，如根据力和位移计算功，根据热量和比热容计算温度变化。

-设计一个小实验，让学生测量并计算某一过程中能量的转化。

-教师指导：

-观察学生的操作和计算过程，及时发现并纠正错误。

-对学生的疑问进行解答，提供必要的提示和引导。

-总结本节课的知识点，强调重点和难点，确保学生掌握核心概念。

4.总结与反思（约10分钟）

-让学生用自己的话总结本节课学到的内容，加深对功、热和内能改变的理解。

-引导学生思考如何将这些知识应用到实际问题中，激发学生的探索兴趣。

-鼓励学生提出疑问，对课堂内容进行反思，为下一节课的学习做好准备。六、教学资源拓展1.拓展资源

-相关物理定律：介绍牛顿运动定律、热力学第一定律和第二定律，以及它们与功、热和内能的关系。

-能量转化实例：提供多种不同能量转化过程的实例，如电能转化为光能（灯泡）、化学能转化为热能（燃烧）等。

-能量守恒的实际应用：分析机械设备中的能量转化效率，如电机、发动机等。

-环保与能源：介绍可再生能源（太阳能、风能）和不可再生能源（煤炭、石油）的利用及其对环境的影响。

-现代科技中的能量转化：探讨电动汽车、太阳能电池板等现代科技产品中的能量转化过程。

2.拓展建议

-阅读科普书籍：推荐学生阅读与物理学相关的科普书籍，如《能量守恒的故事》、《物理的进化》等，以增强对能量转化和守恒的理解。

-观看科普视频：建议学生观看有关物理现象和能量转化的科普视频，如BBC的《物理世界》系列，加深对物理概念的理解。

-参与科学实验：鼓励学生参与学校或社区的科普实验活动，通过实际操作体验物理规律。

-访问科技馆：建议学生参观科技馆，亲身体验各种物理现象和能量转化的互动展览。

-开展小组研究：组织学生进行小组研究项目，探讨特定能源的利用和环境影响，如太阳能热水器的效率等。

-参与科学竞赛：鼓励学生参加物理学科竞赛，如物理奥林匹克竞赛，通过竞赛提高解决问题的能力。

-利用网络资源：指导学生如何有效地利用网络资源，如在线物理课程、学术论文等，以获取更深入的知识。

-生活实践：鼓励学生观察生活中的物理现象，如电器的工作原理、交通工具的能量利用等，将理论知识与实际相结合。七、课堂1.课堂评价

-提问：在讲解新知过程中，通过提问的方式检查学生对功、热和内能概念的理解程度。例如，询问学生如何计算一个物体在斜面上滑动的功，以及这个过程中能量的转化。

-观察：在教学过程中，观察学生的反应和参与程度，了解他们对知识点的掌握情况。注意学生在互动探究环节的表现，看是否能够运用所学知识解决问题。

-测试：在课堂结束前，进行小测验，测试学生对功、热和内能计算方法的掌握，以及能量守恒定律的应用能力。通过测试结果，分析学生的掌握情况，对未掌握的部分进行针对性讲解。

-及时反馈：对学生在课堂上的表现给予即时反馈，鼓励正确的思路和方法，纠正错误的理解，帮助学生及时调整学习策略。

2.作业评价

-批改：认真批改学生的作业，检查他们对课堂内容的理解和应用能力。重点关注作业中的计算错误和概念混淆。

-点评：对作业中的共性问题进行集中点评，指出错误的原因和解决方法。对于表现优秀的学生，公开表扬并分享其解题思路。

-反馈：及时将作业评价结果反馈给学生，鼓励他们针对自己的不足进行改进。对作业完成情况不佳的学生，提供额外的辅导和帮助。

-激励：通过作业评价，激发学生的学习兴趣和动力。对进步明显的学生，给予肯定和鼓励，增强其自信心。

-循环评价：在后续的教学中，持续关注学生的进步，通过定期的作业评价，监控学生的学习轨迹，确保教学目标的实现。八、课后作业1.作业题目一：功的计算

题目：一个物体受到10N的力作用，沿力的方向移动了5m，求该力对物体所做的功。

解答：根据功的计算公式W=F*s，可得W=10N*5m=50J。

2.作业题目二：热量与内能的关系

题目：一个质量为2kg的物体，比热容为0.5J/(g·℃)，吸收了500J的热量，求物体的温度变化。

解答：根据热量与内能的关系公式Q=mcΔT，可得ΔT=Q/(mc)=500J/(2kg*0.5J/(g·℃))=250℃。

3.作业题目三：能量守恒定律的应用

题目：一个物体从10m高的地方自由落下，不计空气阻力，求物体落地时的速度。

解答：根据能量守恒定律，物体的势能转化为动能，可得mgh=1/2mv^2，解得v=√(2gh)=√(2*9.8m/s^2*10m)≈14m/s。

4.作业题目四：实验探究

题目：在实验中，通过弹簧测力计拉伸弹簧，记录不同拉伸长度下的力与位移，绘制力-位移图像，并分析图像的物理意义。

解答：根据实验数据绘制力-位移图像，图像应呈现线性关系。物理意义是力与位移成正比，符合胡克定律。

5.作业题目五：综合应用

题目：一个小车在水平面上受到一个恒力作用，从静止开始加速运动，已知小车的质量为10kg，受到的力为20N，运动时间为5s，求小车在5s内的位移和末速度。

解答：根据牛顿第二定律F=ma，可得加速度a=F/m=20N/10kg=2m/s^2。小车的位移s=1/2at^2=1/2*2m/s^2*(5s)^2=25m。末速度v=at=2m/s^2*5s=10m/s。板书设计①功的概念与计