2024年高中物理 3.1 功、热和内能的改变教案 新人教版选择性必修第三册

2024年高中物理3.1功、热和内能的改变教案新人教版选择性必修第三册课题：科目：班级：课时：计划3课时教师：单位：一、教学内容分析本节课的主要教学内容是功、热和内能的改变。这部分内容涉及到物理学科中的能量转换和能量传递，是学生对物理学理解的重要环节。教学内容与学生已有知识的联系主要体现在以下几个方面：

1.学生已经学习了功的概念，知道功是力与物体位移的乘积，是能量的转换的一种表现形式。

2.学生已经学习了热力学第一定律，知道内能是物体分子运动的动能和势能的总和，热量的传递可以通过热传导、对流和辐射等方式。

3.学生已经学习了物态变化，知道物质在不同状态之间的转换过程中，伴随着能量的吸收或释放。二、核心素养目标本节课的核心素养目标旨在提高学生对物理现象的观察和分析能力，培养学生的科学思维和实验技能。具体目标如下：

1.能够运用功、热和内能的概念，分析实际问题中的能量转换和传递过程。

2.能够运用物理学原理，解释和预测不同条件下物体的内能变化。

3.能够设计实验，验证功、热和内能之间的关系，提高学生的实验操作能力和问题解决能力。

4.通过小组合作和讨论，培养学生的团队合作精神，提高学生的沟通和表达能力。三、教学难点与重点1.教学重点：

（1）功的概念及其计算方法：重点掌握功的定义、计算公式和单位，能够运用功的概念分析实际问题中的能量转换过程。

（2）热和内能的改变：重点理解热力学第一定律，掌握内能的定义、计算方法和改变方式，能够分析物体内能的变化。

（3）能量转换和传递的实例分析：重点通过实例分析，掌握不同形式的能量之间的转换和传递规律，提高学生的观察和分析能力。

2.教学难点：

（1）功的计算方法的运用：学生容易混淆力和位移的方向，难以准确计算功的大小，需要通过大量练习和实例分析，使学生熟练掌握功的计算方法。

（2）内能的微观解释：学生对分子动能和势能的理解不够深入，难以解释不同条件下物体内能的变化，需要借助实验和微观模型，帮助学生建立直观的认识。

（3）能量转换和传递的综合分析：学生在面对复杂的能量转换和传递过程时，难以把握关键因素，需要通过案例分析和讨论，培养学生的科学思维和问题解决能力。

（4）热力学第一定律的应用：学生对热力学第一定律的理解不够透彻，难以运用其解释实际问题，需要通过实例分析和练习，使学生熟练运用热力学第一定律分析内能的变化。

四、教学过程设计

1.导入：通过生活中的实例，引出功、热和内能的概念，激发学生的兴趣。

2.知识讲解：讲解功的计算方法、内能的定义和改变方式，引导学生理解能量转换和传递的规律。

3.实例分析：分析实际问题中的能量转换和传递过程，让学生掌握能量转换和传递的应用。

4.实验环节：安排学生进行实验，观察和记录实验现象，验证能量转换和传递的规律。

5.讨论与总结：组织学生进行小组讨论，总结功、热和内能的关系，提高学生的团队合作和表达能力。

6.练习与巩固：布置相关的练习题，让学生巩固所学知识，提高解决问题的能力。

7.课堂小结：对本节课的内容进行总结，强调重点和难点，为学生的学习提供指导。四、教学资源1.软硬件资源：多媒体投影仪、计算机、实验器材（如弹簧测力计、温度计、热量计等）、实验室。

2.课程平台：学校教学管理系统、物理学科教学资源库。

3.信息化资源：教学课件、视频动画、在线习题库、学术期刊论文库。

4.教学手段：讲授法、实验法、讨论法、案例分析法、小组合作法。五、教学流程1.课前准备（5分钟）

（1）教师准备教学课件、视频动画、实验器材等教学资源。

（2）学生预习课本相关内容，了解功、热和内能的基本概念。

2.课堂导入（5分钟）

（1）教师通过生活中的实例，如攀岩运动员上升过程中克服重力做功，引出功的概念。

（2）引导学生思考热量如何传递，引入热和内能的概念。

3.知识讲解（15分钟）

（1）教师讲解功的计算方法、内能的定义和改变方式。

（2）学生跟随教师一起分析实际问题中的能量转换和传递过程。

4.实验环节（10分钟）

（1）学生分组进行实验，观察和记录实验现象，验证能量转换和传递的规律。

（2）教师巡回指导，解答学生在实验过程中遇到的问题。

5.讨论与总结（5分钟）

（1）学生进行小组讨论，总结功、热和内能的关系。

（2）每个小组分享讨论成果，教师进行点评和总结。

6.练习与巩固（5分钟）

（1）教师布置相关的练习题，让学生巩固所学知识。

（2）学生独立完成练习题，教师解答疑问。

7.课堂小结（5分钟）

（1）教师对本节课的内容进行总结，强调重点和难点。

（2）学生提问，教师解答。

8.课后作业（课后自主完成）

学生根据课堂所学，完成课后作业，巩固知识。

总计：45分钟

注意事项：

1.课堂导入要生动有趣，激发学生的兴趣。

2.知识讲解要清晰易懂，注重引导学生思考。

3.实验环节要注重学生的实际操作，培养学生的实验技能。

4.讨论与总结环节要鼓励学生积极参与，提高学生的表达能力。

5.课堂小结要简洁明了，帮助学生巩固所学知识。

6.课后作业要适量，确保学生有足够的时间完成。六、学生学习效果1.掌握功的概念及其计算方法，能够运用功的概念分析实际问题中的能量转换过程。

2.理解热和内能的定义，掌握内能的计算方法和改变方式，能够分析物体内能的变化。

3.能够运用物理学原理，解释和预测不同条件下物体的内能变化。

4.掌握能量转换和传递的实例分析，能够运用能量转换和传递的规律解决实际问题。

5.提高实验操作能力和问题解决能力，能够设计实验，验证功、热和内能之间的关系。

6.培养科学思维和实验技能，能够运用物理学原理分析和解决实际问题。

7.提高团队合作和沟通能力，能够与同学合作完成实验和讨论。

8.增强对物理学科的兴趣和自信心，激发对物理学进一步学习的动力。七、教学反思与总结教学反思：

在本次教学中，我通过实例导入、知识讲解、实验环节、讨论总结等环节，引导学生掌握了功、热和内能的基本概念及能量转换和传递的规律。在教学过程中，我注意调动学生的积极性，鼓励他们主动参与实验和讨论，培养他们的实践能力和团队协作精神。

同时，我也发现了一些不足之处。在实验环节，部分学生在操作过程中对实验现象观察不够仔细，对实验数据的处理和分析能力有待提高。此外，在讨论环节，部分学生表现出较强的依赖心理，不愿主动发表自己的观点，课堂氛围不够活跃。

教学总结：

本节课学生对功、热和内能的概念有了更加深刻的理解，能够运用相关知识分析实际问题，实验操作能力和问题解决能力得到了锻炼。同时，学生在团队合作和沟通表达能力方面也有所提高。

然而，课堂教学仍存在一些问题。部分学生对实验现象的观察和分析能力较弱，需要在今后的教学中加强训练。此外，需要进一步激发学生的学习兴趣，鼓励他们主动参与课堂讨论，提高课堂氛围。

改进措施和建议：

1.在实验环节，增加学生实验操作的指导，引导学生细致观察实验现象，提高实验数据处理和分析能力。

2.在讨论环节，采取更多激励措施，鼓励学生主动发表观点，增强课堂互动性。

3.针对学生的兴趣和需求，引入更多实际案例和趣味性问题，激发学生的学习兴趣。

4.加强课堂管理，关注学生的学习状态，及时调整教学节奏和策略。八、课堂小结，当堂检测1.课堂小结：

（1）本节课我们学习了功的概念及其计算方法，能够运用功的概念分析实际问题中的能量转换过程。

（2）我们理解了热和内能的定义，掌握了内能的计算方法和改变方式，能够分析物体内能的变化。

（3）我们学习了物理学原理，能够解释和预测不同条件下物体的内能变化。

（4）我们掌握了能量转换和传递的实例分析，能够运用能量转换和传递的规律解决实际问题。

（5）我们在实验环节锻炼了实验操作能力和问题解决能力，能够设计实验，验证功、热和内能之间的关系。

（6）我们在讨论环节提高了团队合作和沟通能力，能够与同学合作完成实验和讨论。

2.当堂检测：

（1）请用功的概念解释以下现象：运动员举重、荡秋千、滑梯下滑。

（2）一个物体温度升高，内能一定增加吗？请举例说明。

（3）请简述热传递的两种方式及其区别。

（4）根据能量转换和传递的规律，分析下列实例：燃油汽车行驶、太阳能热水器加热水、电风扇摇头。

（5）请设计一个实验，验证功、热和内能之间的关系。

（6）请结合本节课所学知识，谈谈你对能量转换和传递的理解。

注意：当堂检测应在课堂最后阶段进行，教师需关注学生的完成情况，及时给予解答和反馈。检测题目的难易程度应适中，确保学生能在课堂时间内完成。重点题型整理1.题型一：功的计算

题目：一个力为10N的物体在水平方向上移动了5m，求该力做的功。

解答：根据功的计算公式W=Fs，其中F为力的大小，s为物体的位移。将已知数值代入公式，得到W=10N×5m=50J。

2.题型二：内能的改变

题目：一定质量的理想气体在恒压下对外做功100J，求气体内能的变化。

解答：根据热力学第一定律ΔU=Q-W，其中ΔU为内能的变化，Q为热量的传递，W为对外做的功。由于题目中没有给出热量的传递，可以假设热量传递为0，即Q=0。将已知数值代入公式，得到ΔU=0-100J=-100J，即气体内能减少了100J。

3.题型三：能量转换和传递的分析

题目：一个热力学系统由两个不同温度的物体组成，物体A的温度为300K，物体B的温度为400K。将物体A和物体B接触后，热量从物体B传递到物体A，求物体A的内能变化。

解答：根据能量转换和传递的规律，热量从高温物体B传递到低温物体A，物体A的内能会增加。由于题目中没有给出具体的热量传递数值，可以假设热量传递为Q。根据热力学第一定律ΔU=Q-W，其中ΔU为物体A的内能变化，Q为热量传递，W为物体A对外做的功。由于题目中没有给出物体A对外做的功，可以假设W=0。因此，ΔU=Q。由于物体A和物体B的温度差为100K，可以假设热量传递Q与温度差成正比，即Q∝ΔT。因此，物体A的内能变化ΔU∝ΔT。

4.题型四：实验设计与分析

题目：设计一个实验，验证功、热和内能之间的关系。

解答：可以设计一个实验，其中物体在水平方向上移动一段距离，物体受到一个恒定的力。通过测量物体的位移、力和功的数值，可以验证功、热和内能之间的关系。首先，测量物体受到的力的大小，然后测量物体在水平方向上移动的位移。根据功的计算公式W=Fs，计算出物体所做的功。接下来，可以通过加热或冷却物体，观察物体内能的变化。通过比较物体所做的功与物体内能的变化，可以验证功、热和内能之间的关系。

5.题型五：综合应用题

题目：一个物体从高度h自由落下，求物体落地时的速度和内能变化。

解答：物体自由落下时，重力对物体做功，将物体的势能转化为动能。物体落地时的速度v可以通过重力势能和动能的守恒来计算。根据重力势能和动能的守恒定律，mgh=