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简答题 高中物理
2021-06-27

阅读材料,根据要求完成教学设计。
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,观察筒底物品的变化。这个实验说明了什么?

任务:
(1)回答演示实验中的问题:“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。

参考答案

暂无

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:
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,前两节我们较深入地探讨了功的概念、功的计算,现在将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,有些什么能?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。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。
人拉重物在光滑水平面上由静止而运动。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,水流对水轮机冲击,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。
火车前进而做功,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3×103J的功,则就有3×103J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,但有一点是共同的,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。
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,而且物体能量变化大小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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1 阅读材料,根据要求完成教学设计。
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材料二下面是高中物理教材人教版(必修二)第五章第三节“抛体运动规律”内容节选:
参考案例一利用实验室的斜面小槽等器材装配图5.3—2所示的装置。钢球从斜槽上滚下,冲过水平槽飞出后做平抛运动。每次都使钢球在斜槽上同一位置滚下,钢球在空中做平抛运动的轨迹就是一定的。设法用铅笔描出小球经过的位置。通过多次实验,在竖直白纸上记录钢球所经过的多个位置,连起来就得到钢球做平抛运动的轨迹。
可以把笔尖放在小球可能经过的位置.如果小球能够碰到笔尖,就说明位置找对了。

参考案例二
如图5.3—3,倒置的饮料瓶内装着水,瓶塞内插着两根两端开口的细管,其中一根弯成水平,且水平端加接一段更细的硬管作为喷嘴。
水从喷嘴中射出,在空中形成弯曲的细水柱,它显示了平抛运动的轨迹。设法把它描在背后的纸上就能进行分析处理了。
插入瓶中的另一根细管的作用.是保持从喷嘴射出水流的速度,使其不随瓶内水面的下降而减少。
这是因为该管上端与空气相通,A处水的压强始终等于大气压,不受瓶内水面高低的影响。因此,在水面降到A处以前的一段时间内,可以得到稳定的细水柱。

参考案例三
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实验原理
 1.如图所示,弹簧在下端悬挂钩码时会伸长,平衡时弹簧产生的弹力与重力大小相等。

 2.用刻度尺测出弹簧在不同的钩码拉力下的伸长量x,建立坐标系,以纵坐标表示弹力大小F,以横坐标表示弹簧的伸长量x,在坐标系中描出实验所测得的各组(x,F)对应的点,用平滑的曲线连接起来,根据实验所得的图线。就可探知弹力大小与伸长量之间的关系。
实验器材轻质弹簧(一根),钩码(一盒),刻度尺,铁架台,重垂线,坐标纸,三角板。
实验步骤
 1.如图所示,将铁架台放在桌面上(固定好),将弹簧的一端固定于铁架台的横梁上,在挨近弹簧处将刻度尺(最小分度为mm)固定于铁架台上,并且检查刻度尺是否竖直。

 2.记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度L0。
 3.在弹簧下端挂上一个钩码,待钩码静止后,记下弹簧下端所对应的刻度£。。
 4.用上面方法,记下弹簧下端挂2个、3个、4个……钩码时,弹簧下端所对应的刻度L2、L3、L4…并将
所得数据记录在表格中。
 5.用xn=Ln-L0计算出弹簧挂1个、2个、3个……钩码时弹簧的伸长量,并根据当地重力加速度g,计算出所挂钩码的总重力,这个总重力就等于弹簧弹力的大小,将所得数据记入表格。
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