【核心素養】3.1功、熱和內能的改變教案-2023-2024學年高二下學期物理人教版（2019）選擇性必修第三冊課題：科目：班級：課時：計劃1課時教師：單位：一、設計意圖本節課旨在通過引導學生探究功、熱和內能的改變，幫助學生深入理解能量轉化與守恒的物理原理，培養學生的科學思維和實驗探究能力。結合高二學生的認知水平和物理學科特點，本教案以人教版選擇性必修第三冊教材為依據，圍繞功、熱和內能的概念、計算方法以及相互關系進行教學設計。通過實際操作和案例分析，使學生掌握相關知識，提高解決問題的能力，為后續學習打下堅實基礎。二、核心素養目標分析本節課核心素養目標旨在培養學生物理觀念、科學思維、實驗探究及科學態度與責任。通過探究功、熱和內能的改變，學生將形成能量守恒觀念，理解物理規律在生活中的應用；通過分析實際問題，發展科學思維能力，提高解決復雜問題的能力；在實驗操作中，鍛煉實驗探究能力，培養嚴謹的科學態度；同時，注重學科間的聯系，提升綜合素養，樹立正確的價值觀。三、教學難點與重點1.教學重點

-功的概念和計算：明確功的定義，即力與物體在力的方向上位移的乘積，強調功的計算公式W=F*s*cosθ，以及功的正負表示能量的轉移方向。

-熱量與內能的關系：講解熱量傳遞過程中內能的變化，舉例說明熱量的吸收和釋放如何影響物體的內能。

-能量守恒定律的應用：通過具體實例（如機械能轉化為熱能等）讓學生理解能量在不同形式間的轉化和守恒。

2.教學難點

-功的計算細節：學生在理解功的計算時，容易忽略力的方向與位移方向的關系，導致計算錯誤。例如，當力和位移方向不一致時，需要使用余弦值來計算功的大小。

-熱量與內能的區分：學生在理解熱量和內能時，可能會混淆兩者的概念，需要通過具體案例（如物體加熱后溫度升高，內能增加）來幫助學生區分熱量是能量傳遞的形式，而內能是物體內部能量的總和。

-能量轉化過程的復雜性：學生可能難以理解能量在不同形式間的轉化過程，需要通過實驗和生活中的實例（如摩擦生熱、電流做功等）來直觀展示能量轉化的具體過程，幫助學生突破這一難點。四、教學資源準備1.教材：人教版選擇性必修第三冊物理教材，確保每位學生都有。

2.輔助材料：收集與功、熱和內能相關的動畫視頻、圖表，以及生活中的實例圖片，用于課堂展示和討論。

3.實驗器材：準備用于演示功和熱能轉化的實驗器材，如滑輪組、測力計、溫度計、加熱器等，并確保器材安全可用。

4.教室布置：設置實驗操作臺，劃分討論小組區域，以便學生進行實驗探究和分組討論。五、教學過程1.導入（約5分鐘）

-激發興趣：以一個生活中的實例（如自行車騎行時腳蹬子的力與位移的關系）引入，讓學生思考力與運動之間的能量轉化。

-回顧舊知：簡要復習力的作用效果、能量守恒定律以及簡單機械能的轉化。

2.新課呈現（約40分鐘）

-講解新知：

-介紹功的定義和計算公式，強調力、位移和兩者之間夾角的關系。

-講解熱量的概念，以及熱量與內能的關系。

-詳細闡述能量守恒定律，解釋能量在不同形式間的轉化。

-舉例說明：

-通過演示實驗（如彈簧測力計拉伸彈簧，測量功的大小），讓學生直觀理解功的概念。

-舉例說明熱量如何通過傳導、對流和輻射方式傳遞，以及這些方式如何影響內能。

-分析實際案例（如汽車發動機工作原理），展示能量轉化的過程。

-互動探究：

-分組討論：讓學生分組探討不同情境下的功、熱和內能變化，如滑輪組系統的能量轉化。

-實驗探究：進行實驗，測量不同條件下的功和熱量，引導學生發現規律。

3.鞏固練習（約20分鐘）

-學生活動：

-讓學生獨立完成一些計算題，如根據力和位移計算功，根據熱量和比熱容計算溫度變化。

-設計一個小實驗，讓學生測量并計算某一過程中能量的轉化。

-教師指導：

-觀察學生的操作和計算過程，及時發現并糾正錯誤。

-對學生的疑問進行解答，提供必要的提示和引導。

-總結本節課的知識點，強調重點和難點，確保學生掌握核心概念。

4.總結與反思（約10分鐘）

-讓學生用自己的話總結本節課學到的內容，加深對功、熱和內能改變的理解。

-引導學生思考如何將這些知識應用到實際問題中，激發學生的探索興趣。

-鼓勵學生提出疑問，對課堂內容進行反思，為下一節課的學習做好準備。六、教學資源拓展1.拓展資源

-相關物理定律：介紹牛頓運動定律、熱力學第一定律和第二定律，以及它們與功、熱和內能的關系。

-能量轉化實例：提供多種不同能量轉化過程的實例，如電能轉化為光能（燈泡）、化學能轉化為熱能（燃燒）等。

-能量守恒的實際應用：分析機械設備中的能量轉化效率，如電機、發動機等。

-環保與能源：介紹可再生能源（太陽能、風能）和不可再生能源（煤炭、石油）的利用及其對環境的影響。

-現代科技中的能量轉化：探討電動汽車、太陽能電池板等現代科技產品中的能量轉化過程。

2.拓展建議

-閱讀科普書籍：推薦學生閱讀與物理學相關的科普書籍，如《能量守恒的故事》、《物理的進化》等，以增強對能量轉化和守恒的理解。

-觀看科普視頻：建議學生觀看有關物理現象和能量轉化的科普視頻，如BBC的《物理世界》系列，加深對物理概念的理解。

-參與科學實驗：鼓勵學生參與學校或社區的科普實驗活動，通過實際操作體驗物理規律。

-訪問科技館：建議學生參觀科技館，親身體驗各種物理現象和能量轉化的互動展覽。

-開展小組研究：組織學生進行小組研究項目，探討特定能源的利用和環境影響，如太陽能熱水器的效率等。

-參與科學競賽：鼓勵學生參加物理學科競賽，如物理奧林匹克競賽，通過競賽提高解決問題的能力。

-利用網絡資源：指導學生如何有效地利用網絡資源，如在線物理課程、學術論文等，以獲取更深入的知識。

-生活實踐：鼓勵學生觀察生活中的物理現象，如電器的工作原理、交通工具的能量利用等，將理論知識與實際相結合。七、課堂1.課堂評價

-提問：在講解新知過程中，通過提問的方式檢查學生對功、熱和內能概念的理解程度。例如，詢問學生如何計算一個物體在斜面上滑動的功，以及這個過程中能量的轉化。

-觀察：在教學過程中，觀察學生的反應和參與程度，了解他們對知識點的掌握情況。注意學生在互動探究環節的表現，看是否能夠運用所學知識解決問題。

-測試：在課堂結束前，進行小測驗，測試學生對功、熱和內能計算方法的掌握，以及能量守恒定律的應用能力。通過測試結果，分析學生的掌握情況，對未掌握的部分進行針對性講解。

-及時反饋：對學生在課堂上的表現給予即時反饋，鼓勵正確的思路和方法，糾正錯誤的理解，幫助學生及時調整學習策略。

2.作業評價

-批改：認真批改學生的作業，檢查他們對課堂內容的理解和應用能力。重點關注作業中的計算錯誤和概念混淆。

-點評：對作業中的共性問題進行集中點評，指出錯誤的原因和解決方法。對于表現優秀的學生，公開表揚并分享其解題思路。

-反饋：及時將作業評價結果反饋給學生，鼓勵他們針對自己的不足進行改進。對作業完成情況不佳的學生，提供額外的輔導和幫助。

-激勵：通過作業評價，激發學生的學習興趣和動力。對進步明顯的學生，給予肯定和鼓勵，增強其自信心。

-循環評價：在后續的教學中，持續關注學生的進步，通過定期的作業評價，監控學生的學習軌跡，確保教學目標的實現。八、課后作業1.作業題目一：功的計算

題目：一個物體受到10N的力作用，沿力的方向移動了5m，求該力對物體所做的功。

解答：根據功的計算公式W=F*s，可得W=10N*5m=50J。

2.作業題目二：熱量與內能的關系

題目：一個質量為2kg的物體，比熱容為0.5J/(g·℃)，吸收了500J的熱量，求物體的溫度變化。

解答：根據熱量與內能的關系公式Q=mcΔT，可得ΔT=Q/(mc)=500J/(2kg*0.5J/(g·℃))=250℃。

3.作業題目三：能量守恒定律的應用

題目：一個物體從10m高的地方自由落下，不計空氣阻力，求物體落地時的速度。

解答：根據能量守恒定律，物體的勢能轉化為動能，可得mgh=1/2mv^2，解得v=√(2gh)=√(2*9.8m/s^2*10m)≈14m/s。

4.作業題目四：實驗探究

題目：在實驗中，通過彈簧測力計拉伸彈簧，記錄不同拉伸長度下的力與位移，繪制力-位移圖像，并分析圖像的物理意義。

解答：根據實驗數據繪制力-位移圖像，圖像應呈現線性關系。物理意義是力與位移成正比，符合胡克定律。

5.作業題目五：綜合應用

題目：一個小車在水平面上受到一個恒力作用，從靜止開始加速運動，已知小車的質量為10kg，受到的力為20N，運動時間為5s，求小車在5s內的位移和末速度。

解答：根據牛頓第二定律F=ma，可得加速度a=F/m=20N/10kg=2m/s^2。小車的位移s=1/2at^2=1/2*2m/s^2*(5s)^2=25m。末速度v=at=2m/s^2*5s=10m/s。板書設計①功的概念與計