2. 从业资格
  3. 材料高中物理某教材“功和内能”一节有如下演示实验。 在有机玻璃筒底放置少量易燃

材料高中物理某教材“功和内能”一节有如下演示实验。 在有机玻璃筒底放置少量易燃

练习题库2022-08-02  47
问题 材料高中物理某教材“功和内能”一节有如下演示实验。在有机玻璃筒底放置少量易燃物，例如蓬松的棉花，迅速压下筒中的活塞，观察筒底物品变化。任务：（1）这个实验说明了什么?（2）基于该实验，设计一个包含师生交流的教学方案。
选项
答案
解析 （1）这个实验说明了做功可以改变物体的内能。
（2）教学方案：
教师：在初中我们已经学过功和能的一些知识，对功和能有了简单的认识，并能定性地分析某些物理现
象，前两节我们较深人地探讨了功的概念、功的计算，现在我们来进一步研究能的基本知识以及功和能的
关系。
①能的概念
a．能的定义：一个物体能够对外做功则这个物体就具有能。
由学生举出自然界中具有能量的物体的实例，如流动的河水、飞行的子弹、自由下落的重物、压缩的弹簧、燃烧的焰火、高压的气体……
b．物质的不同运动形式对应着不同的能。
弹簧吊挂物体，一端固定在铁架上，用力下拉物体，使弹簧伸长后释放，物体将向上运动，弹簧对物体做功，说明形变的弹簧有能量，此能量叫作弹性势能。点燃走马灯的蜡烛后，灯的一部分旋转起来，这个现象中，有什么能呢?能如何转化?首先是蜡烛的化学能经燃烧释放出来，加热空气，空气分子运动加剧，转化为空气分子的内能，热空气上升又带动走马灯旋转，空气的部分内能又转化为走马灯的机械能。由此看来，自然界的能多种多样，除上述的能以外，还有电能、光能、原子能、生物能……同时它们之间也可以互相转化。
c．各种不同形式的能量可以相互转化，而且在转化过程中守恒。
观看录像，分析展示的各种现象中，能量存在和转化情况。如早晨太阳出来，照耀树林，太阳能经植物的光合作用转化为生物能……傍晚，电灯亮了，电能转化为热能、光能等。在能的转化中，能保持守恒。
教师：在能的转化过程中，与之紧密相关的物理量是什么呢?（是做功）
②做功的过程
做功的过程是能量转化的过程。物体的能量发生变化，对外则表现为做了一定的功。
a．做功使不同形式的能量发生转化。
在光滑水平面上，人拉重物使重物由静止而运动，人对物体做功的过程中，人的生物能转化为物体的动能。
在水力发电厂中，水流冲击水轮机，带动水轮机转动，从而带动发电机转动而做功，水流的机械能转化为电能。
火车前进做功，是先把燃料油和煤的化学能转化为热能，经内燃机或蒸汽机又把热能转化为火车的机械能……由此看来，能量互相转化要伴随着做功，但能量转化的多少如何来计算和确定呢?
b．功是能量转化的量度。
运动员将质量为15kg的杠铃举高2m，他做了300J的功，则有300J的生物能转化为杠铃的重力势能。
自然界中有各式各样的力，如电磁力、分子力、核力……它们做功的计算方式各不相同，但有一点是相同的，即做了多少功就有多少能量由一种形式转化为另一种形式。
教师：功和能有着密切的联系，但它们之间有什么区别呢?
③功和能
a．能是由物体运动状态决定的物理量，即状态量；而功则是和物体运动状态变化过程有关的物理量，是过程量，两者有着本质的区别。
b．做功可以使物体具有的能量发生变化，而且物体能量变化是用做功的多少来量度。但功和能不能相互转化。
④总结、扩展
a．运用功和能的观点，能量转化规律是分析解决物理问题的重要方法和途径之一，要充分理解、逐步深化。
b．功是能量转化过程中的关键物理量，在今后的学习中要深刻领会各种力做功的特点，熟练掌握各种功的计算，明确各种不同的功所涉及的有关能量的转化。
c．能的转化和守恒定律在力、热、电、光、原子等各个领域都有广泛应用，要注意掌握和运用。
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