第一篇：高二物理焦耳定律教案

2.5焦耳定律

【教學(xué)目標(biāo)】

（一）知識(shí)與技能

1、理解電功的概念，知道電功是指電場力對(duì)自由電荷所做的功，理解電功的公式，能進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算。

2、理解電功率的概念和公式，能進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算。

3、知道電功率和熱功率的區(qū)別和聯(lián)系。

（二）過程與方法

通過推導(dǎo)電功的計(jì)算公式和焦耳定律，培養(yǎng)學(xué)生的分析、推理能力。

（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀

通過電能與其他形式能量的轉(zhuǎn)化和守恒，進(jìn)一步掌握能量守恒定律的普遍性。

【教學(xué)重點(diǎn)】

電功、電功率的概念、公式；焦耳定律、電熱功率的概念、公式。

【教學(xué)難點(diǎn)】

電功率和熱功率的區(qū)別和聯(lián)系。

【教學(xué)過程】

（一）復(fù)習(xí)

1.串并聯(lián)電路的性質(zhì)。2.電流表的改裝。

（二）進(jìn)行新課

1、電功和電功率

教師：請(qǐng)同學(xué)們思考下列問題

（1）電場力的功的定義式是什么?（2）電流的定義式是什么? 學(xué)生：（1）電場力的功的定義式W=qU

（2）電流的定義式I=

q t教師：投影教材圖2.5-1（如圖所示）

如圖所示，一段電路兩端的電壓為U，由于這段電路兩端有電勢差，電路中就有電場存在，電路中的自由電荷在電場力的作

用下發(fā)生定向移動(dòng)，形成電流I，在時(shí)間t內(nèi)通過這段電路上任一橫截面的電荷量q是多少? 學(xué)生：在時(shí)間t內(nèi)，通過這段電路上任一橫截面的電荷量q=It。

教師：這相當(dāng)于在時(shí)間t內(nèi)將這些電荷q由這段電路的一端移到另一端。在這個(gè)過程中，電場力做了多少功？

學(xué)生：在這一過程中，電場力做的功W=qU=IUt

教師：在這段電路中電場力所做的功，也就是通常所說的電流所做的功，簡稱電功。電功：

（1）定義：在一段電路中電場力所做的功，就是電流所做的功，簡稱電功.（2）定義式：W=UIT

教師：電功的定義式用語言如何表述？

學(xué)生：電流在一段電路上所做的功等于這段電路兩端的電壓U，電路中的電流I和通電時(shí)間t三者的乘積。

教師：請(qǐng)同學(xué)們說出電功的單位有哪些？

學(xué)生：（1）在國際單位制中，電功的單位是焦耳，簡稱焦，符號(hào)是J.（2）電功的常用單位有：千瓦時(shí)，俗稱“度”，符號(hào)是kW·h.說明：使用電功的定義式計(jì)算時(shí)，要注意電壓U的單位用V，電流I的單位用A，通電時(shí)間t的單位用s，求出的電功W的單位就是J。

教師：在相同的時(shí)間里，電流通過不同用電器所做的功一般不同。例如，在相同時(shí)間里，電流通過電力機(jī)車的電動(dòng)機(jī)所做的功要顯著大于通過電風(fēng)扇的電動(dòng)機(jī)所做的功。電流做功不僅有多少，而且還有快慢，為了描述電流做功的快慢，引入電功率的概念。

（1）定義：單位時(shí)間內(nèi)電流所做的功叫做電功率。用P表示電功率。（2）定義式：P=W=IU t（3）單位：瓦（W）、千瓦（kW）

［說明］電流做功的“快慢”與電流做功的“多少”不同。電流做功快，但做功不一定多；電流做功慢，但做功不一定少。

2、焦耳定律

教師：電流做功，消耗的是電能。電能轉(zhuǎn)化為什么形式的能與電路中的電學(xué)元件有關(guān)。在純電阻元件中電能完全轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，于是導(dǎo)體發(fā)熱。．．．．．．．設(shè)在一段電路中只有純電阻元件，其電阻為R，通過的電流為I，試計(jì)算在時(shí)間t內(nèi)電

流通過此電阻產(chǎn)生的熱量Q。

學(xué)生：求解產(chǎn)生的熱量Q。

解：據(jù)歐姆定律加在電阻元件兩端的電壓U=IR 在時(shí)間t內(nèi)電場力對(duì)電阻元件所做的功為W=IUt=I2Rt

由于電路中只有純電阻元件，故電流所做的功W等于電熱Q。產(chǎn)生的熱量為

Q=I2Rt

教師指出：這個(gè)關(guān)系最初是物理學(xué)家焦耳用實(shí)驗(yàn)得到的，叫焦耳定律，同學(xué)們?cè)诔踔幸呀?jīng)學(xué)過了。

學(xué)生活動(dòng)：總結(jié)熱功率的定義、定義式及單位。熱功率：

（1）定義：單位時(shí)間內(nèi)發(fā)熱的功率叫做熱功率。（2）定義式：P熱=

Q

2=IR t（3）單位：瓦（W）

（三）研究電功率與熱功率的區(qū)別和聯(lián)系。

學(xué)生：分組討論總結(jié)電功率與熱功率的區(qū)別和聯(lián)系。師生共同活動(dòng)：總結(jié)：（1）電功率與熱功率的區(qū)別

電功率是指輸入某段電路的全部功率或在這段電路上消耗的全部電功率，決定于這段電路兩端電壓U和通過的電流I的乘積。

熱功率是在某段電路上因發(fā)熱而消耗的功率，決定于通過這段電路的電流的平方I2和電阻R的乘積。

（2）電功率與熱功率的聯(lián)系

若在電路中只有電阻元件時(shí)，電功率與熱功率數(shù)值相等。即P熱=P電 教師指出：

若電路中有電動(dòng)機(jī)或電解槽時(shí)，電路消耗的電功率絕大部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能或化學(xué)能，只有一少部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，這時(shí)電功率大于熱功率，即P電＞P熱。

課堂練習(xí)

例一： 一個(gè)電動(dòng)機(jī)，線圈電阻是0.4歐，當(dāng)它兩端所加的電壓為220V時(shí)，通過的電流是5A。求（1）電功率是否等于熱功率？（2）這臺(tái)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率是多少？

解：本題涉及三個(gè)不同的功率：電動(dòng)機(jī)消耗的電功率P電、電動(dòng)機(jī)發(fā)熱的功率P熱、轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率P機(jī)

。三者之間遵從能量守恒定律，即

P電=P熱+P機(jī) 由焦耳定律，電動(dòng)機(jī)發(fā)熱的功率為

P熱=I2R 電動(dòng)機(jī)消耗的功率，即電流做功的功率為

P電=IU 因此可得電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械的功率，即電動(dòng)機(jī)所做機(jī)械功的功率

P機(jī)=P電-P熱=IU － I2R

=5 ×220 －52 ×0.4

=1090w 課堂小結(jié)

電功

W=UIt

電功率

P=UI

焦耳熱

Q=I2Rt

熱功率

P=I2R 純電阻電路:

電功=電熱

電功率=熱功率

非純電阻電路:

電功=電熱+其它形式的能量

電功率=熱功率=其它形式的功率

第二篇：高一物理焦耳定律教案

第五節(jié)、焦耳定律

一、教學(xué)目標(biāo)

（一）知識(shí)與技能

1．理解電功、電功率的概念，公式的物理意義。了解實(shí)際功率和額定功率。2．了解電功和電熱的關(guān)系。了解公式Q=I2Rt（P=I2R）、Q=U2t/R（P=U2/R）的適應(yīng)條件。

3．知道非純電阻電路中電能與其他形式能轉(zhuǎn)化關(guān)系，電功大于電熱。4．能運(yùn)用能量轉(zhuǎn)化與守恒的觀點(diǎn)解決簡單的含電動(dòng)機(jī)的非純電阻電路問題。

（二）過程與方法

通過有關(guān)實(shí)例，讓學(xué)生理解電流做功的過程就是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程。

（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀

通過學(xué)習(xí)進(jìn)一步體會(huì)能量守恒定律的普遍性。

三、重點(diǎn)與難點(diǎn)：

重點(diǎn)：區(qū)別并掌握電功和電熱的計(jì)算。

難點(diǎn)：主要在學(xué)生對(duì)電路中的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系缺乏感性認(rèn)識(shí)，接受起來比較困難。

四、教學(xué)過程：

（一）復(fù)習(xí)上課時(shí)內(nèi)容

要點(diǎn)：串、并聯(lián)電路的規(guī)律和歐姆定律及綜合運(yùn)用。

提出問題，引入新課

1．通過前面的學(xué)習(xí)，可知導(dǎo)體內(nèi)自由電荷在電場力作用下發(fā)生定向移動(dòng)，電場力對(duì)定向移動(dòng)的電荷做功嗎？（做功，而且做正功）

2．電場力做功將引起能量的轉(zhuǎn)化，電能轉(zhuǎn)化為其他形式能，舉出一些大家熟悉的例子：電能→機(jī)械能，如電動(dòng)機(jī)。電能→內(nèi)能，如電熱器。電能→化學(xué)能，如電解槽。本節(jié)課將重點(diǎn)研究電路中的能量問題。

（二）新課講解-----第五節(jié)、焦耳定律 1．電功和電功率

（1）．電功

定義：電路中電場力對(duì)定向移動(dòng)的電荷所做的功，簡稱電功，通常也說成是電流的功。用W表示。

實(shí)質(zhì)：是能量守恒定律在電路中的體現(xiàn)。即電流做功的過程就是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程，在轉(zhuǎn)化過程中，能量守恒，即有多少電能減少，就有多少其他形式的能增加。

【注意】功是能量轉(zhuǎn)化的量度，電流做了多少功，就有多少電能減少而轉(zhuǎn)化為其他形式的能，即電功等于電路中電能的減少，這是電路中能量轉(zhuǎn)化與守恒的關(guān)鍵。

在第一章里我們學(xué)過電場力對(duì)電荷的功，若電荷q在電場力作用下從A搬至B，AB兩點(diǎn)間電勢差為UAB，則電場力做功W=qUAB。

對(duì)于一段導(dǎo)體而言，兩端電勢差為U，把電荷q從一端搬至另一端，電場力的功W=qU，在導(dǎo)體中形成電流，且q=It，（在時(shí)間間隔t內(nèi)搬運(yùn)的電量為q，則通過導(dǎo)體截面電量為q，I=q/t），所以W=qU=IUt。這就是電路中電場力做功即電功的表達(dá)式。

表達(dá)式：W = Iut ① 【說明】：①表達(dá)式的物理意義：電流在一段電路上的功，跟這段電路兩端電壓、電路中電流強(qiáng)度和通電時(shí)間成正比。

②適用條件：I、U不隨時(shí)間變化——恒定電流。單位：焦耳（J）。1J=1V·A·s（2）電功率

①定義：單位時(shí)間內(nèi)電流所做的功

②表達(dá)式：P=W/t=UI（對(duì)任何電路都適用）② 上式表明：電流在一段電路上做功的功率P，和等于電流I跟這段電路兩端電壓U的乘積。

③單位：為瓦特（W）。1W=1J/s ④額定功率和實(shí)際功率

額定功率：用電器正常工作時(shí)所需電壓叫額定電壓，在這個(gè)電壓下消耗的功率稱額定功率。

實(shí)際功率：用電器在實(shí)際電壓下的功率。實(shí)際功率P實(shí)=IU，U、I分別為用電器兩端實(shí)際電壓和通過用電器的實(shí)際電流。

這里應(yīng)強(qiáng)調(diào)說明：推導(dǎo)過程中沒用到任何特殊電路或用電器的性質(zhì)，電功和電功率的表達(dá)式對(duì)任何電壓、電流不隨時(shí)間變化的電路都適用。再者，這里W=IUt是電場力做功，是消耗的總電能，也是電能所轉(zhuǎn)化的其他形式能量的總和。

電流在通過導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體要發(fā)熱，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。這就是電流的熱效應(yīng)，描述它的定量規(guī)律是焦耳定律。

學(xué)生一般認(rèn)為，W=IUt，又由歐姆定律，U=IR，所以得出W=I2Rt，電流做這么多功，放出熱量Q=W=I2Rt。這里有一個(gè)錯(cuò)誤，可讓學(xué)生思考并找出來。

錯(cuò)在Q=W，何以見得電流做功全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能增量？有無可能同時(shí)轉(zhuǎn)化為其他形式能？

英國物理學(xué)家焦耳，經(jīng)過長期實(shí)驗(yàn)研究后提出焦耳定律。2．焦耳定律——電流熱效應(yīng)（1）焦耳定律

內(nèi)容：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量，跟電流強(qiáng)度的平方、導(dǎo)體電阻和通電時(shí)間成正比。表達(dá)式： Q=I2Rt ③

【說明】：對(duì)純電阻電路（只含白熾燈、電爐等電熱器的電路）中電流做功完全用于產(chǎn)生熱，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故電功W等于電熱Q；這時(shí)W= Q=UIt=I2Rt（2）熱功率：單位時(shí)間內(nèi)的發(fā)熱量。即P=Q/t=I2R ④

【注意】②和④都是電流的功率的表達(dá)式，但物理意義不同。②對(duì)所有的電路都適用，而④式只適用于純電阻電路，對(duì)非純電阻電路（含有電動(dòng)機(jī)、電解槽的電路）不適用。

關(guān)于非純電阻電路中的能量轉(zhuǎn)化，電能除了轉(zhuǎn)化為內(nèi)能外，還轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、化學(xué)能等。這時(shí)W 》Q。即W=Q+E其它

或P =P 熱+ P其它、UI = I2R + P其它

引導(dǎo)學(xué)生分析P56例題（從能量轉(zhuǎn)化和守恒入手）如圖 再增補(bǔ)兩個(gè)問題（1）電動(dòng)機(jī)的效率。（2）若由于某種原因電動(dòng)機(jī)被卡住，這時(shí)電動(dòng)機(jī)消耗的功率為多少？

最后通過“思考與討論”以加深認(rèn)識(shí)。注意，在非純電阻電路中，歐姆定律已不適用。

（三）小結(jié)：對(duì)本節(jié)內(nèi)容做簡要小結(jié)。并比較UIt和IRt的區(qū)別和聯(lián)系，從能的轉(zhuǎn)化與守恒的角度解釋純電阻電路和非純電阻電路中電功和電熱的關(guān)系。在純電阻電路中，電能全部轉(zhuǎn)化為電熱，故電功W等于電熱Q；在非純電阻電路中，電能的一部分轉(zhuǎn)化為電熱，另一部分轉(zhuǎn)化為其他形式的能(如機(jī)械能、化學(xué)能)，故電功W大于電熱Q。

（四）鞏固新課：

1、復(fù)習(xí)課本內(nèi)容

2、完成P57問題與練習(xí)

3、作業(yè)紙

2教后記：

1、學(xué)生對(duì)電功和電熱的區(qū)別的理解比想象的要好，得益于功和功率學(xué)的較好。在純電阻電路和非純電阻電路的計(jì)算中經(jīng)常疏忽歐姆定律不使用。

第三篇：九年級(jí)物理教科版焦耳定律教案

《焦耳定律》教案

一、教學(xué)目標(biāo)：

1、知識(shí)與技能

① 知道電流的熱效應(yīng) ②知道焦耳定律

③ 知道電熱的利用和防止

2、過程與方法

通過探究，知道電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與什么因素有關(guān)

3、情感態(tài)度與價(jià)值觀

① 通過學(xué)習(xí)電熱的利用和危害，學(xué)會(huì)辯證地看待問題 ② 通過討論和交流培養(yǎng)合作學(xué)習(xí)的態(tài)度和意識(shí)

二、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)

1、教學(xué)重點(diǎn)：電流產(chǎn)生熱效應(yīng)跟什么因素有關(guān)（也就是焦耳定律）。

2、教學(xué)難點(diǎn)：

（1）如何讓學(xué)生提出與本節(jié)課相關(guān)的問題，如何進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì).（2）如何推導(dǎo)公式.三、教學(xué)器材：

電源、焦耳定律演示器、電流表、導(dǎo)線、多媒體課件。

四、教學(xué)設(shè)計(jì)：

（一）、導(dǎo)入新課：

1、根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)回答：用手去摸正在工作的電燈、電視機(jī)的后蓋，會(huì)有什么樣的感覺？（會(huì)有熱的感覺）

2、這種現(xiàn)象叫做什么？（復(fù)習(xí)：電流的熱效應(yīng)）

3、燈泡中的電流與導(dǎo)線中的相同，為什么他不感覺熱而他卻熱得大叫？（出示動(dòng)畫課件演示）

（二）、新授：

1、觀察電流的熱效應(yīng)：

實(shí)驗(yàn)一：（出示動(dòng)畫課件演示）閉合開關(guān)，你觀察到了什么？并想一想為什么？（觀察到：煤油柱上升。解釋：這就是電流的熱效應(yīng)，導(dǎo)體通電后發(fā)熱，煤油溫度升高，發(fā)生熱脹冷縮現(xiàn)象，造成煤油柱上升。）

2、探究電流的熱效應(yīng)與什么因素有關(guān)：

實(shí)驗(yàn)二：（出示動(dòng)畫課件演示）將兩只瓶內(nèi)裝有不同電阻絲的燒瓶串聯(lián)在一起(R 1＞R2)，同時(shí)通以電流。引導(dǎo)學(xué)生猜想會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，提醒學(xué)生觀察煤油柱的上升情況？

（觀察到：甲瓶中的煤油柱上升得更高）

引導(dǎo)學(xué)生分析這個(gè)實(shí)驗(yàn)為什么會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢？兩個(gè)瓶中的電阻絲各有什么相同的量和不同的量？（通過的電流和通電時(shí)間一樣。兩個(gè)瓶中的電阻絲的電阻不一樣。）

這個(gè)實(shí)驗(yàn)告訴了我們什么？

（在電流、通電時(shí)間不變時(shí)，電阻越大，電流產(chǎn)生的熱量越多。）

實(shí)驗(yàn)三：（出示動(dòng)畫課件演示）移動(dòng)滑動(dòng)變阻器，改變電阻絲中電流的大小。引導(dǎo)學(xué)生猜想會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，提醒學(xué)生觀察對(duì)比煤油柱上升的高度？

這個(gè)實(shí)驗(yàn)告訴了我們什么？（在電阻、通電時(shí)間不變時(shí)，電流越大，電流產(chǎn)生的熱量越多。）

實(shí)驗(yàn)四：（出示動(dòng)畫課件演示）用同一個(gè)電阻絲（R1）做實(shí)驗(yàn)，分別做兩次實(shí)驗(yàn)，分別通電2分種和4分鐘，對(duì)比煤油柱上升的高度？引導(dǎo)學(xué)生猜想會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，提醒學(xué)生觀察對(duì)比煤油柱上升的高度？

這個(gè)實(shí)驗(yàn)告訴了我們什么？

（在通電電流和電阻不變時(shí)，通電時(shí)間越長，電流產(chǎn)生的熱量越多。）

3、實(shí)驗(yàn)結(jié)論總結(jié)：

在電流、通電時(shí)間不變時(shí)，電阻越大，電流產(chǎn)生的熱量越多。在電阻、通電時(shí)間不變時(shí)，電流越大，電流產(chǎn)生的熱量越多。在通電電流和電阻不變時(shí)，通電時(shí)間越長，電流產(chǎn)生的熱量越多。

4、分析、歸納得出：

焦耳定律：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電時(shí)間成正比。

公式：Q=I2Rt 熱量的單位：焦（J）

4、例題：

例1：一根60歐的電阻絲接在36V的電源上，在5min內(nèi)共產(chǎn)生多少熱量？ 解：I=U/R=36V/60Ω=0.6A

Q=I2Rt=(0.6A)2×60Ω×300s=6480J.答：共產(chǎn)生了6480J的熱量。

例2：一只額定功率是450W的電飯鍋，在220V的額定電壓使用，每分鐘產(chǎn)生多少焦耳的熱量？

解：略

例3：兩根導(dǎo)線電阻之比是3：4，通過的電流之比是4：3，在相同的時(shí)間內(nèi)，兩根導(dǎo)線產(chǎn)生的熱量之比為___________。

5、電流熱效應(yīng)的利用與危害（圖6-3-6）

(三)、小結(jié)：本節(jié)課重點(diǎn)探究了焦耳定律實(shí)驗(yàn)的過程。(四)、布置作業(yè)：P97：第1、2、3、4題。(五)、板書設(shè)計(jì)：

1、電流的熱效應(yīng)。

2、焦耳定律實(shí)驗(yàn)：

在電流、通電時(shí)間不變時(shí)，電阻越大，電流產(chǎn)生的熱量越多。在電阻、通電時(shí)間不變時(shí)，電流越大，電流產(chǎn)生的熱量越多。在通電電流和電阻不變時(shí)，通電時(shí)間越長，電流產(chǎn)生的熱量越多。

3、焦耳定律：

電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電時(shí)間成正比。

公式：Q=I2Rt 熱量的單位：焦（J）

第四篇：高二物理內(nèi)能教案

教案示例 ——物體的內(nèi)能

一、教學(xué)目標(biāo)

1．知道分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能跟溫度有關(guān)，知道溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)志．

2．知道什么是分子的勢能；知道改變分子間的距離必須克服分子力做功，因而分子勢能發(fā)生變化；知道分子勢能跟物體體積有關(guān)．

二、重點(diǎn)難點(diǎn)

重點(diǎn)：物體的內(nèi)能和決定物體內(nèi)能的因素．

難點(diǎn)：分子間做功跟分子勢能變化的關(guān)系．

三、教與學(xué)

教學(xué)過程：

在自然界中能量的存在形式是多種多樣的，每種的運(yùn)動(dòng)形式對(duì)應(yīng)著相應(yīng)的能．在機(jī)械運(yùn)動(dòng)中，由于物體的運(yùn)動(dòng)而使物體具有動(dòng)能，由于物體與地球之間存在相對(duì)作用，并由它們的相對(duì)位置決定了重力勢能，那么我們會(huì)自然地想到由于組成物體的大量分子都在永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，分子間存在相互作用力，（分子力只與相對(duì)位置有關(guān)）也應(yīng)存在與此相對(duì)應(yīng)的能量．

（一）分子的動(dòng)能

溫度

1．分子動(dòng)能：組成物體的分子由于熱運(yùn)動(dòng)而具有的能叫做分子動(dòng)能．

（1）大量分子的運(yùn)動(dòng)速率不盡相同，以中等速率者占多數(shù)．

在研究熱現(xiàn)象時(shí)，有意義的不是一個(gè)分子的動(dòng)能，而是大量分子動(dòng)能的平均值．

（2）平均動(dòng)能：物體里所有分子動(dòng)能的平均值叫做分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能．

2．溫度

（1）宏觀含義：溫度是表示物體的冷熱程度．

（2）微觀含義（即從分子動(dòng)理論的觀點(diǎn)來看）：溫度是物體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能的標(biāo)志，溫度越高，物體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能越大．

【注意】

（1）同一溫度下，不同物質(zhì)分子的平均動(dòng)能都相同．但由于不同物質(zhì)的分子質(zhì)量不一定相同．所以分子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率也不一定相同．

（2）溫度反映的是大量分子平均動(dòng)能的大小，不能反映個(gè)別分子的動(dòng)能大小，同一溫度下，各個(gè)分子的動(dòng)能不盡相同．

（二）分子勢能

1．分子勢能：由于分子間存在相互作用力，并由它們的相對(duì)位置決定的能叫做分子勢能．

2．分子力做功跟分子勢能變化的關(guān)系（類同于重力做功與重力勢能變化的關(guān)系）

分子力做正功時(shí)，分子勢能減少，分子力做負(fù)功時(shí)，分子勢能增加．

3．決定分子勢能的因素

（1）從宏觀上看：分子勢能跟物體的體積有關(guān)．

（2）從微觀上看：分子勢能跟分子間距離r有關(guān)．

①一般選取兩分子間距離很大（）時(shí)，分子勢能為零．

②在 的條件下，分子力為引力，當(dāng)兩分子逐漸靠近至 過程中，分子力做正功，分子勢能減?。?/p>

在 的條件下，分子力為斥力，當(dāng)兩分子間距離增大至 過程中，分子力也做正功，分子勢能也減小．

結(jié)論：當(dāng)兩分子間距離

（三）物體的內(nèi)能

1．物體的內(nèi)能：物體中所有分子做熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢能的總和叫做物體的內(nèi)能．也叫做物體的熱力學(xué)能．

2．任何物體都具有內(nèi)能．因?yàn)橐磺形矬w都是由不停地做無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)并且相互作用著的分子所組成．

3．決定物體內(nèi)能的因素

時(shí)，分子勢能最?。ㄇ覟樨?fù)值）．

（1）從宏觀上看：物體內(nèi)能的大小由物體的摩爾數(shù)、溫度和體積三個(gè)因素決定．

（2）從微觀上看：物體內(nèi)能的大小由組成物體的分子總數(shù)，分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能和分子間的距離三個(gè)因素決定．

（四）物體的內(nèi)能跟機(jī)械能的區(qū)別

1．能量的形式不同．物體的內(nèi)能和物體的機(jī)械能分別跟兩種不同的運(yùn)動(dòng)形式相對(duì)應(yīng)，內(nèi)能是由于組成物體的大量分子的熱運(yùn)動(dòng)及分子間的相對(duì)位置而使物體具有的能．而機(jī)械能是由于整個(gè)物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)及其與它物體間相對(duì)位置而使物體具有的能．

2．決定能量的因素不同．內(nèi)能只與（給定）物體的溫度和體積有關(guān)，而與整個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)速度路物體的相對(duì)位置無關(guān)．機(jī)械能只與物體的運(yùn)動(dòng)速度和跟其他物體的相對(duì)位置有關(guān)，與物體的溫度體積無關(guān)．

3．一個(gè)具有機(jī)械能的物體，同時(shí)也具有內(nèi)能；一個(gè)具有內(nèi)能的物體不一定具有機(jī)械能．

［例1］有兩個(gè)分子，用r表示它們之間的距離，當(dāng)力和引力相等，使兩分子從相距很遠(yuǎn)處（（時(shí)，兩分子間的斥）逐漸靠近，直至不能靠近為止）．在整個(gè)過程中兩分子間相互作用的勢能（）

A．一直增加

B．一直減小

C．先增加后減小

D．先減小后增加

【解析】根據(jù)動(dòng)和能的關(guān)系，分子勢能的變化是和分子力和功相聯(lián)系的．分子力對(duì)分子做正功，分子勢能減??；分子克服分子力做功，分子勢能增加．當(dāng)時(shí)，分子間引力和斥力相等，表現(xiàn)分子力等于零；當(dāng)表現(xiàn)出的分子力為引力；當(dāng)兩分子從 處靠近，直至

時(shí)，分子引力大于斥力，時(shí)分子引力小于斥力，表現(xiàn)出分子力為斥力，在 為止的整個(gè)過程中，當(dāng)

時(shí)分子力做正功，使分子勢能減少，當(dāng)當(dāng)

時(shí)，則分子克服分子力做功，分子勢能增加，不難看出，時(shí)分子勢能最小。

正確選項(xiàng)為D．

［例2］若已知分子勢能增大，則在這個(gè)過程中（）

A．一定克服分子力做功

B．分子力一定減小

C．分子間距離的變化情況無法確定

D．以上說法都不正確

【解析】分子勢能增大，說明分子力一定做負(fù)功，或者說一定克服分子力做功，所以選項(xiàng)A正確．我們知道，當(dāng)減??；當(dāng)

時(shí)，分子勢能增大說明r增大，分子力 時(shí)，分子勢能增大說明r減小，分子力增大，因題目未說明初始狀態(tài)分子間的距離r是大于、小于或等于，所以對(duì)分子力和分子距離的變化情況無法確定，選項(xiàng)C正確，B和D錯(cuò)誤．

［例3］有甲、乙兩種氣體，如果甲氣體內(nèi)分子平均速率比乙氣體內(nèi)平均速率大，則（）

A．甲氣體溫度，一定高于乙氣體的溫度

B．甲氣體溫度，一定低于乙氣體的溫度

C．甲氣體的溫度可能高于也可能低于乙氣體的溫度

D．甲氣體的每個(gè)分子運(yùn)動(dòng)都比乙氣體每個(gè)分子運(yùn)動(dòng)的快

［解析］正確答案是C．A認(rèn)為氣體分子平均速率大，溫度就高，這是對(duì)氣體溫度的微觀本質(zhì)的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，氣體溫度是氣體分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，而分子的平均動(dòng)能不僅與分子的平均速率有關(guān)，還與分子的質(zhì)量有關(guān)．本題涉及兩種不同氣體（即分子質(zhì)量不同），它們的分子質(zhì)量無法比較．因而無法比較兩種氣體溫度的高低．故A、B錯(cuò)，C正確，速率的平均值大，并不一定每個(gè)分子速率都大，故D錯(cuò)．

［例4］用力拉著鐵塊在水平面上運(yùn)動(dòng)，鐵塊內(nèi)能和機(jī)械能有沒有變化？

【解析】當(dāng)?shù)孛婀饣瑫r(shí)，鐵塊由受到外力后將做加速運(yùn)動(dòng)，速度越來越大，但勢能保持不變，所以鐵塊的機(jī)械能增加，增加的機(jī)械能等于外力對(duì)它所做的功．由于運(yùn)動(dòng)過程中，鐵塊所含的分子數(shù)，分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能和分子勢能都不變化，因而鐵塊內(nèi)能不變．

當(dāng)?shù)孛娌还饣瑫r(shí)，鐵塊運(yùn)動(dòng)中時(shí)刻受摩擦力的作用，若所受外力等于地面摩擦力，鐵塊將勻速運(yùn)動(dòng)，機(jī)械能不變．若所受外力大于地面的摩擦力，鐵塊做加速運(yùn)動(dòng)，克服摩擦做功將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能，其中一部分使鐵塊溫度升高，分子的平均動(dòng)能增大，鐵塊的機(jī)械能和內(nèi)能都增加．

【小結(jié)】物體的內(nèi)能是組成物體的所有分子做熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢能的總和．溫度是物體分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)志．

教案點(diǎn)評(píng)：

本節(jié)重點(diǎn)物體的內(nèi)能和決定物體內(nèi)能的因素．教案圍繞這些重點(diǎn)，對(duì)分子的動(dòng)能、溫度、平均動(dòng)能、分子勢能及其關(guān)系等知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行講解，同時(shí)結(jié)合例題分析，由淺入深，思路明確，合理使用此教案可以達(dá)到較好的教學(xué)效果．

第五篇：高二物理萬有引力定律教案

高二物理萬有引力定律教案

【摘要】查字典物理網(wǎng)小編編輯整理了高二物理教案：萬有引力定律，供廣大同學(xué)們?cè)谑罴倨陂g，復(fù)習(xí)本門課程，希望能幫助同學(xué)們加深記憶，鞏固學(xué)過的知識(shí)!

教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)與技能

1.了解萬有引力定律得出的思路和過程，知道地球上的重物下落與天體運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)一性。

2.知道萬有引力是一種存在于所有物體之間的吸引力，知道萬有引力定律的適用范圍。

3.會(huì)用萬有引力定律解決簡單的引力計(jì)算問題，知道萬有引力定律公式中r的物理意義，了解引力常量G的測定在科學(xué)歷史上的重大意義。

4.了解萬有引力定律發(fā)現(xiàn)的意義。

過程與方法

1.通過演繹牛頓當(dāng)年發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的過程，體會(huì)在科學(xué)規(guī)律發(fā)現(xiàn)過程中猜想與求證 的重要性。

2.體會(huì)推導(dǎo)過程中的數(shù)量關(guān)系.情感、態(tài)度與價(jià)值觀

1.感受自然界任何物體間引力的關(guān)系，從而體會(huì)大自然的奧秘.2.通過演繹牛頓當(dāng)年發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的過程和卡文迪許測定萬有引力常量的實(shí)驗(yàn)，讓

學(xué)生體會(huì)科學(xué)家們勇于探索、永不知足的精神和發(fā)現(xiàn)真理的曲折與艱辛。

教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)

1.萬有引力定律的推導(dǎo)過程，既是本節(jié)課的重點(diǎn)，又是學(xué)生理解的難點(diǎn)。

2.由于一般物體間的萬有引力極小，學(xué)生對(duì)此缺乏感性認(rèn)識(shí)。

教學(xué)方法

探究、講授、討論、練習(xí)

教 學(xué) 活 動(dòng)

(一)引入新課

復(fù)習(xí)回顧上節(jié)課的內(nèi)容

如果行星的運(yùn)動(dòng)軌道是圓，則行星將作勻速圓周運(yùn)動(dòng)。根據(jù)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的條件可知，行星必然要受到一個(gè)引力。牛頓認(rèn)為這是太陽對(duì)行星的引力，那么，太陽對(duì)行星的引力F提供行星作勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力。

學(xué)生活動(dòng)： 推導(dǎo)得

將V=2r/T代入上式得

利用開普勒第三定律 代入上式

得到：

師生總結(jié)：由上式可得出結(jié)論：太陽對(duì)行星的引力跟行星的質(zhì)量成正比，跟行星到太陽的距離的二次方成反比。即：F

教師：牛頓根據(jù)其第三定律：太陽吸引行星的力與行星吸引太陽的力是同性質(zhì)的作用力，且大小相等。于是提出大膽的設(shè)想：既然這個(gè)引力與行星的質(zhì)量成正比，也應(yīng)跟太陽的質(zhì)量M成正比。即：F

寫成等式就是F=G(其中G為比例常數(shù))

(二)進(jìn)行新課

教師：牛頓得到這個(gè)規(guī)律以后是不是就停止思考了呢?假如你是牛頓，你又會(huì)想到什么呢? 學(xué)生回答基礎(chǔ)上教師總結(jié)：

猜想一：既然行星與太陽之間的力遵從這個(gè)規(guī)律，那么其他天體之間的力是否也遵從這個(gè)規(guī)律呢?(比如說月球與地球之間)

師生： 因?yàn)槠渌祗w的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與之類似,根據(jù)前面的推導(dǎo)所以月球與地球之間的力，其他行星的衛(wèi)星和該行星之間的力，都滿足上面的規(guī)律,而且都是同一種性質(zhì)的力。

教師：但是牛頓的思考還是沒有停止。假如你是牛頓，你又會(huì)想到什么呢?

學(xué)生回答基礎(chǔ)上教師總結(jié)：

猜想二：地球與月球之間的力，和地球與其周圍物體之間的力是否遵從相同的規(guī)律?

教師：地球?qū)υ虑虻囊μ峁┫蛐牧?，即F= =ma

地球?qū)ζ渲車矬w的力，就是物體受到的重力，即F=mg 從以上推導(dǎo)可知：地球?qū)υ虑虻囊ψ駨囊陨弦?guī)律，即F=G

那么，地球?qū)ζ渲車矬w的力是否也滿足以上規(guī)律呢?即F=G

此等式是否成立呢?

已知：地球半徑R=6.37106m , 月球繞地球的軌道半徑r=3.8108 m ，月球繞地球的公轉(zhuǎn)周期T=27.3天, 重力加速度g=9.8

(以上數(shù)據(jù)在當(dāng)時(shí)都已經(jīng)能夠精確測量)

提問：同學(xué)們能否通過提供的數(shù)據(jù)驗(yàn)證關(guān)系式F=G 是否成立?

學(xué)生回答基礎(chǔ)上教師總結(jié)：

假設(shè)此關(guān)系式成立，即F=G

可得： =ma=G F=mg=G

兩式相比得： a/g=R2 / r2

但此等式是在以上假設(shè)成立的基礎(chǔ)上得到的，反過來若能通過其他途徑證明此等式成立，也就證明了前面的假設(shè)是成立的。代人數(shù)據(jù)計(jì)算：

a/g1/3600

R2 / r21/3600

即a/g=R2 / r2 成立，從而證明以上假設(shè)是成立的，說明地球與其周圍物體之間的力也遵從相同的規(guī)律，即F=G

這就是牛頓當(dāng)年所做的著名的月-地檢驗(yàn)，結(jié)果證明他的猜想是正確的。從而驗(yàn)證了地面上的重力與地球吸引月球、太陽吸引行星的力是同一性質(zhì)的力，遵守同樣的規(guī)律。

教師：不過牛頓的思考還是沒有停止，假如你是牛頓，此時(shí)你又會(huì)想到什么呢? 學(xué)生回答基礎(chǔ)上教師總結(jié)：

猜想三：自然界中任何兩個(gè)物體間的作用力是否都遵從相同的規(guī)律?

牛頓在研究了這許多不同物體間的作用力都遵循上述引力規(guī)律之后。于是他大膽地把這一規(guī)律推廣到自然界中任意兩個(gè)物體間，于1687年正式發(fā)表了具有劃時(shí)代意義的萬有引力定律。

萬有引力定律

①內(nèi)容

自然界中任何兩個(gè)物體都是相互吸引的，引力的大小跟這兩個(gè)物體的質(zhì)量的乘積成正比，跟它們的距離的二次方成反比。

②公式

如果用m1和m2表示兩個(gè)物體的質(zhì)量，用r表示它們的距離，那么萬有引力定律可以用下面的公式來表示(其中G為引力常量)

說明：1.G為引力常量，在SI制中，G=6.6710-11Nm2/kg2.2.萬有引力定律中的物體是指質(zhì)點(diǎn)而言，不能隨意應(yīng)用于一般物體。

a.對(duì)于相距很遠(yuǎn)因而可以看作質(zhì)點(diǎn)的物體，公式中的r 就是指兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)間的距離;

b.對(duì)均勻的球體，可以看成是質(zhì)量集中于球心上的質(zhì)點(diǎn)，這是一種等效的簡化處理方法。

教師：牛頓雖然得到了萬有引力定律，但并沒有很大的實(shí)際應(yīng)用，因?yàn)楫?dāng)時(shí)他沒有辦法測定引力常量G的數(shù)值。直到一百多年后英國的另一位物理學(xué)家卡文迪許才用實(shí)驗(yàn)測定了G的數(shù)值。

利用多媒體演示說明卡文迪許的扭秤裝置及其原理。

扭秤的主要部分是這樣一個(gè)T字形輕而結(jié)實(shí)的框架，把這個(gè)T形架倒掛在一根石英絲下。若在T形架的兩端施加兩個(gè)大小相等、方向相反的力，石英絲就會(huì)扭轉(zhuǎn)一個(gè)角度。力越大，扭轉(zhuǎn)的角度也越大。反過來，如果測出T形架轉(zhuǎn)過的角度，也就可以測出T形架兩端所受力的大小?，F(xiàn)在在T形架的兩端各固定一個(gè)小球，再在每個(gè)小球的附近各放一個(gè)大球，大小兩個(gè)球間的距離是可以較容易測定的。根據(jù)萬有引力定律，大球會(huì)對(duì)小球產(chǎn)生引力，T形架會(huì)隨之扭轉(zhuǎn)，只要測出其扭轉(zhuǎn)的角度，就可以測出引力的大小。當(dāng)然由于引力很小，這個(gè)扭轉(zhuǎn)的角度會(huì)很小。怎樣才能把這個(gè)角度測出來呢?卡文迪許在T形架上裝了一面小鏡子，用一束光射向鏡子，經(jīng)鏡子反射后的光射向遠(yuǎn)處的刻度尺，當(dāng)鏡子與T形架一起發(fā)生一個(gè)很小的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，刻度尺上的光斑會(huì)發(fā)生較大的移動(dòng)。這樣，就起到一個(gè)化小為大的效果，通過測定光斑的移動(dòng)，測定了T形架在放置大球前后扭轉(zhuǎn)的角度，從而測定了此時(shí)大球?qū)π∏虻囊?。卡文迪許用此扭秤驗(yàn)證了牛頓萬有引力定律，并測定出萬有引力恒量G的數(shù)值。這個(gè)數(shù)值與近代用更加科學(xué)的方法測定的數(shù)值是非常接近的。

卡文迪許測定的G值為6.75410-11 Nm2/kg2，現(xiàn)在公認(rèn)的G值為6.6710-11 Nm2/kg2。由于萬有引力恒量的數(shù)值非常小，所以一般質(zhì)量的物體之間的萬有引力是很小的，我們可以估算一下，兩個(gè)質(zhì)量50kg的同學(xué)相距0.5m時(shí)之間的萬有引力有多大(可由學(xué)生回答：約6.6710-7N)，這么小的力我們是根本感覺不到的。只有質(zhì)量很大的物體對(duì)一般物體的引力我們才能感覺到，如地球?qū)ξ覀兊囊Υ笾戮褪俏覀兊闹亓Γ虑驅(qū)Ｑ蟮囊?dǎo)致了潮汐現(xiàn)象。而天體之間的引力由于星球的質(zhì)量很大，又是非常驚人的：如太陽對(duì)地球的引力達(dá)3.561022N。

教師：萬有引力定律建立的重要意義