做功改变物体内能实验的再次改进

初三物理备考知识：做功与内能的改变

物体对外做功，物体自身的内能减少。下面是店铺收集整理的初三物理《做功与内能的改变》的备考知识点以供大家学习。

初三物理备考知识：做功与内能的改变

1.对物体做功，物体的内能要增加：

1)克服摩擦做功，物体的内能增加，温度升高。

如：搓手，滑滑板、车胎行驶久了后发热。

2)压缩物体的体积做功，物体的内能增加，温度升高，如：打气筒

3)弯折物体做功，物体的内能增加，温度升高。如：弯折铁丝时，弯折部分发热;

4)锻打物体做功，物体的内能增加，温度升高。如：用力多锤几下铁丝后，铁丝变热了。

2.物体对外做功，物体自身的内能减少：物体膨胀时，对外做功后，物体的内能减少。

如：被加了锅盖，且锅内正在沸腾的水，把锅盖推动后内能便减少，温度降低，锅盖又盖回来。

3.以上两点说明：可以用做功来改变物体的内能，即：可以用功来度量内能的改变。

4.做功改变物体的内能，实质上是内能与机械能的互相转化。即其实质为：能的转化

5.练习：下列现象是由于做功而让物体的内能增加的是()

A.阳光下的沙子变得烫脚。B、啤酒瓶盖被自动冲开。

C.钻木取火D、热水被风吹冷。

初三物理备考知识：比热容及计算

1.实验：用两相同的电加热器给M相同的水和煤油加热，它们在相同的时间里吸收的热量是相同的。可以看到：1)在通电相同的时间里，煤油的温度升高得高。2)要使水和煤油升高到相同的温度，则应给水的加热的时间要长一些。

2.结论：质量相同(如：1kg，也叫单位质量)的不同的物质在温度升高的度数相同时(如：大家都升高1°C时)，吸收的热量是不同的。物理上，把物质的这一种特性叫比热容。

3.比热容定义：单位质量的某一种物质的温度升高(降低)1°C时吸收(放出)的热量

a.单位：J/(kg°C)读作：L焦耳每千克摄氏度

b.符号：C如：C水=4.2×103J/(kg°C)

c.意义：1kg水在温度升高(降低)1°C时，吸收(放出)的热量为4.2×103J

1 3.1 功、热和内能的改变

〖教材分析〗

本节教材主要介绍了内能的概念和改变内能的两种方式——做功和热传递。从焦耳的实验得出在绝热情况下外界做功相同，那么物体的热学状态变化就相同，由此得出热力学的内能的概念。教材通过讨论、再分析推理，最后得出功、热与内能变化的关系。本节课的教学属于物理基本概念及通过实验和小组讨论得出基本规律和方法的教学。

〖教学目标与核心素养〗

物理观念∶能建立功与内能的改变，热与内能的改变的意识。

科学思维∶具有从物理学的角度观察自然现象，将物理学与实际相联系的思维方式，知道做功和传热是改变内能的两种方式。

科学探究：探究焦耳的实验，知道做功和传热的等效性。

科学态度与责任∶理解物理概念的建立的过程和规律，培养学生的科学探究精神。

〖教学重难点〗

教学重点：功与内能的改变，热与内能的改变。

教学难点：内能概念的建立，功与内能的改变，热与内能的改变。

〖教学准备〗

多媒体课件，酒精、打气筒、塑料瓶，橡胶塞等。

〖教学过程〗

冷热变化是最早引起人们关注的自然现象之春夏秋冬，温暑凉寒，何时何处不与冷热相关?

本章就开始学习与热现象有关的知识。

一、新课引入

在空气压缩引火仪底部放置少量的硝化棉，迅速压下筒中的活塞，可以观察到硝化棉燃烧的火苗。为什么筒底的硝化棉会被，点燃呢?你能解释这个现象吗?

播放压燃实验视频。 2

分析：用活塞压缩空气对空气做功，空气内能增大，温度升高，达到燃点棉花燃烧。

经过长期的探索找到了，改变系统的热力学状态的方法：

①传热

②做功

二、新课教学

（一）焦耳的实验

从 1840年开始，英国物理学家焦耳进行了多种多样的实验，以求精确测定外界对系统做功和传热对于系统状态的影响，以及功与热的相互关系。

1.实验一：对系统做机械功

实验装置：如图所示。

实验过程：重物下落时，会使搅拌器转动，由于发生了摩擦，所以水温上升。

实验结果：通过多次实验，焦耳发现在重物匀速下落时，只要重物的重力mg和下落高度h不变。那么测出的水温升高的幅度就相同。换句话说，水温的升高只与mgh的乘积有关。进一步分析，重物匀速下落，那mgh就是他对搅拌器做的功，而搅拌器克服水的摩擦力又做功，大小应该也和mgh相等。在这个过程中，水的温度上升代表内能增大，而升温的幅度相同，则证明水的内能增量相同。

“空气压缩引火仪”实验改进

作者：张军民 蔡旺

来源：《中学物理·初中》2020年第03期

摘 要：在初中物理课堂演示实验过程中发现利用空气压缩引火仪研究做功能否改变物体的内能时实验现象不十分明显，进而引起思考，并对实验进行一系列改进，增强了实验的可操作性、方便性以及新颖性.

关键词：初中物理;空气压缩引火仪;实验改进

文章编号：1008-4134（2020）06-0022 中图分类号：G633.7 文献标识码：B

初中物理教学是以实验为基础的科学，其中演示实验是整个实验教学的重要组成部分，它对学生建立物理概念和物理规律起到重要作用，同时对培养学生观察能力、思维能力和分析能力也起到积极作用.笔者听了苏科版九年级上册第十二章第四节“机械能与内能的相互转化”一节课教学，其中利用“空气压缩引火仪”研究做功能否改变物体的内能这一演示实验，笔者在观察教师们演示过程中，针对演示的具体情况，认为这一实验还有待于进一步改进.

1 教材实验分析 如图1所示，在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放入一团蘸有乙醚的棉花，用力将活塞迅速下压，你看到了什么？

教师在演示实验过程中，基本上都是按照书本上要求去操作.从实际操作来看，演示实验大多数不容易做成功，原因有很多，但其中有一条是教师为了想让实验成功，往往在棉花上蘸了过量的乙醚.由于乙醚容易挥发，实验再没有及时演示，在棉花上将留下较多水份，结果弄巧成拙，实验反而不易成功.后来书本上对此实验又加以改进：在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放入一团棉花，棉花上不再蘸乙醚，但是笔者发现教师在做实验时仍然不易成功.笔者课后与教师们经过多次实验，对课本上的实验提出一些改进建议.

2 空气压缩引火仪实验改进

2.1 引火材料的改进

该实验是研究做功能否改变物体的内能，在向下用力压活塞时，要求下压要迅速，这样在短时间内通过做功将活塞机械能转化为空气和棉花的内能，使棉花瞬间内能增加较多，温度较高，从而使棉花燃烧.但是如果棉花团做得较大，容易造成里面不干燥，棉花不易燃烧.

DIS实验与传统实验的比较--做功改变物体内能实验——压缩空气做功

1 / 7 压缩空气做功

做功是改变物体内能的一种方式，“压缩空气使硝化棉燃烧”是做功改变物体内能中经典实验，此实验操作简便且耗时少，深受广大物理教师的喜爱。多年来，不少物理教师对此装置进行改进、改良和自制，取得了优秀的成果。

1 “压缩空气做功”的传统实验

用力用力把活塞向下压，蘸有乙醚的棉花球(红磷粉末)燃烧起来。这个实验操作简单，现象明显，课堂教学起来非常愉快和轻松，深受学生和教师的喜爱。

实验仪器：硝化棉、酒精、打气筒

实验目的：理解功与能的转化

实验原理：理解功与能的转化

实验原理：气体压缩，外界对气体做功，气体的内能增加，温度升高

实验步骤:用镊子夹一些占过酒精的硝化棉放入打气筒中，硝化棉一定要蓬松且不要太多，迅速向下压打气筒，速度要快，如图5-9所示。我们发现：硝化棉燃烧起来了。

DIS实验与传统实验的比较--做功改变物体内能实验——压缩空气做功

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总结：用手向下压打气筒的话，手对打气筒有向下的压力，这个压力会与打气筒内壁摩擦产生热，但这并不是空气温度升高的主要原因，摩擦生热可忽略不计。这个压力所作的功产生的作用效果即：压缩空气，使其温度升高，从而使硝化棉的温度升高，直到达到硝化棉的燃烧点(硝化棉的燃烧点很低），使其燃烧起来。间接地证明了空气的温度升高，我们知道：温度升高的话，那么物体的内能一定增大，即空气的内能一定增加。从而也就说明：这个压力所作的功升高了空气的内能，即做功可以改变物体的内能。实验过程伴随着光、声等现象，说明活塞对气体做功使气体内能增加，温度升高，达到乙醚(红磷)的着火点。

这个实验有时不一定能够使硝化棉燃烧起来，主要原因如下：

（1)向下压打气筒的速度太慢；

（2）放入打气筒内的硝化棉量太多；

图5-9 做功的传统实验图 DIS实验与传统实验的比较--做功改变物体内能实验——压缩空气做功