高中物理人教大綱版第二冊：11.5 熱力學第一定律、能量守恒定律1

1、第五節(jié) 熱力學第一定律 能量守恒定律從容說課本節(jié)包括兩大部分內(nèi)容，一是熱力學第一定律，二是能量守恒定律.是在講述改變內(nèi)能的兩種方式的基礎上直接得出,為能量守恒定律的學習作了一個很好的鋪墊對于能量守恒定律，首先應明確它的重要性，可以說貫穿整個高中物理，因此在教學中應該使學生切實掌握這個定律，理解這個定律的意義 據(jù)教材的特點和地位，本節(jié)的目標定位如下： 1能夠從能量轉(zhuǎn)化的觀點理解熱力學第一定律及其公式表達，會用公式U=W+Q分析和計算問題 2能綜合運用學過的知識，通過各知識點的內(nèi)在邏輯聯(lián)系，建立能量守恒定律的觀點,并能應用動量守恒定律進行有關計算，分析、解決有關問題 3通過實例進行辯證唯物主義教育

2、、愛國主義教育 本節(jié)課的教學重點定位于對U=W+Q的理解和應用，以及能量守恒定律的觀點建立、計算、分析、解決有關問題 本節(jié)課的教學難點定位于如何用能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀點分析物理現(xiàn)象，如何綜合運用學過的知識解決問題 結合本節(jié)教材的特點，為了突出重點，突破難點，教學中采用互動探究式的教學方法,使學生參與到教學活動中,在適當?shù)臅r候教師進行點撥和小結，以充分突出學生的主體地位，使學生真正成為學習的主人 本節(jié)課的教學程序如下： 復習引入提出新的問題學生探究猜想、驗證解釋現(xiàn)象得出結論點撥升華小結本節(jié)內(nèi)容教學目標一、知識目標1能夠從能量轉(zhuǎn)化的觀點理解熱力學第一定律及其公式表達，會用U=W+Q分析和計算問題。2

3、掌握能量守恒定律，理解這個定律的重要意義，會用能量守恒的觀點分析物理現(xiàn)象。3了解第一類永動機不可能制成的原因。二、能力目標1 會用熱力學第一定律U=W+Q分析和計算問題.2 會用能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀點分析物理現(xiàn)象。3 能綜合運用學過的知識，用能量守恒定律進行有關計算、分析、解決有關問題.三、德育滲透目標學習眾多科學家孜孜以求，通過探索自然規(guī)律的精神，進一步進行辯證唯物主義教育，為將來能在開發(fā)新能源、合理利用能源、發(fā)展節(jié)能技術的領域內(nèi)作出貢獻而努力。教學重點1能夠從能量轉(zhuǎn)化的觀點理解熱力學第一定律及期公式表達，會用U=W+Q分析和計算問題。1 學會用能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀點分析物理現(xiàn)象。2 綜合運用學

4、過的知識，用能量守恒定律進行有關計算，分析、解決有關問題.教學難點 如何用能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀點分析物理現(xiàn)象，如何綜合運用學過的知識，用能量守恒定律進行有關計算，分析、解決有關問題。教學方法分析歸納法、問題解決法、互動探究法.教學用具投影儀、投影片、CAI課件.教學過程1能夠從能量轉(zhuǎn)化的觀點理解熱力學第一定律及其公式表達，會用U=W+Q分析和計算問題。2能綜合運用學過的知識，用能量守恒定律來進行有關的分析、計算.（二）學法指導1 結合導學提綱先以學習小組自學本節(jié)內(nèi)容，并互相討論.2 選派代表解釋現(xiàn)象、說明問題、理解規(guī)律，其他同學補充證實.學習目標完成過程一、復習導入復投影練習題1改變物體內(nèi)能的方

5、式有_和_.它們的實質(zhì)分別是_和_.(做功 熱傳遞 其他形式能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化 內(nèi)能在物體間的轉(zhuǎn)移)2如果外界對物體做功，物體的內(nèi)能會_,如果物體對外界做功，物體的內(nèi)能會_；如果物體吸收熱量，物體的內(nèi)能會_,如果物體放出熱量，物體的內(nèi)能會_（增加 減少 增加 減少）3在只有一種形式改變內(nèi)能的過程中，做了多少功，就有_能量發(fā)生轉(zhuǎn)化；傳遞了多少熱量，就有_內(nèi)能發(fā)生轉(zhuǎn)移，是_關系。（多少 多少 對應）引入如果物體跟外界同時發(fā)生做功和熱傳遞的過程，那么內(nèi)能的變化與熱量及做的功之間又有什么關系呢？這節(jié)課我們來學習.板書熱力學第一定律 能量守恒定律二、新課教學（一）熱力學第一定律投影導學提綱1 熱力學第一定律

6、的意義.2 熱力學第一定律的表達式。3 熱力學第一定律表達式中各物理量正負號的物理意義.結合導學提綱進行自主學習抽查學生代表給全體同學敘述熱力學第一定律，明確定律的各個方面其他同學結合自己的學習程度提出各種問題，大家互動學習附：同學可能提出的問題：1W、Q的具體判斷.即什么情況下，W為正值，什么情況下為負值；吸熱、放熱又怎么分析？2U的變化判斷從宏觀量具體體現(xiàn)是怎么樣的？教師點撥與小結A熱力學第一定律的基本知識點 意義：表示功、熱量、內(nèi)能改變之間的定量關系. 表達式：U=Q+W 各物理量正負號的意義：Q為正值，表示物體吸收熱量，Q為負值，表示物體放出熱量；W為正值，表示外界對物體做功，W為負值

7、，表示物體對外做功；U為正值，表示內(nèi)能增加，U為負值，表示內(nèi)能減少.B關于學生可能提出的問題解答功的正負判斷：a 由功的定義，判斷cos的正負（FScos=W）b 對氣體而言，V增加，對外做功，W<0；V減小，外界對它做功，W>0.c 由W=U-Q判定，已知U.Q，確定W的正負.Q正負的判斷：a 高溫到低溫，放熱Q<0b 絕熱，Q=0c 由Q=U-W進行判斷.（已知U、W）U正負的判斷：a 由U=W+Q判斷.（已知W、Q）b 根據(jù)能量守恒觀點判斷（二）能量守恒定律的理解投影導學提綱1能量守恒定律的內(nèi)容、意義是什么？2第一類永動機違背了什么規(guī)律，我們應該從中得到什么啟迪？學生結

8、合導學提綱自主學習學生互動探索釋疑師生互動討論教師點撥與小結1能量守恒定律內(nèi)容的關鍵詞：不會；只能形式轉(zhuǎn)化，物體轉(zhuǎn)移，總量不變. 2能量守恒定律的意義：第一是19世紀自然科學的三大發(fā)現(xiàn)之一；第二宣告了第一類永動機的必然失敗 3永動機的失敗主要是因為它違反了能量守恒定律 4從中我們可以得出敢于開拓、敢于創(chuàng)新是新世紀中學生的主題思路，然而一定要尊重客觀規(guī)律,否則只憑熱情和“妄想”，只能收獲失敗的苦果 探究活動一課本介紹的那個永動機失敗的原因何在? 學生探究 結合力矩知識以及能量守恒知識來探究 學生匯報探究結果 它持續(xù)運動不可能的原因：雖然右邊每個球產(chǎn)生的力矩大，但是球的個數(shù)少,左邊每個球產(chǎn)生的力矩

9、雖然小，但是球的個數(shù)多,于是輪子不會持續(xù)轉(zhuǎn)動下去而對外做功,只會擺動幾下,便停下來了 根據(jù)能量守恒定律，任何一部機器，只能使能量從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，而不能無中生有地制造能量，因此第一類永動機違背了這一定律,也是不可能制成的 (三)拓展應用 l.課本練習五1、2、3、5 2如圖所示用力F壓縮氣缸中的空氣,力F對空氣做了1800 J的功，同時氣缸向外放熱2000 J，問空氣的內(nèi)能改變了多少? 3關于物體內(nèi)能的變化,以下說法中正確的是( ) A物體吸收熱量，內(nèi)能一定增大 B物體對外做功，內(nèi)能一定減少 C物體吸收熱量,同時對外做功，內(nèi)能可能不變 D物體放出熱量,同時對外做功,內(nèi)能可能不變 參考

10、解答： 2解：由熱力學第一定律：U=W+Q 得：+1800 J+(一2000)J=U 所以U=一200 J 即空氣內(nèi)能減少了200 J 3解析：根據(jù)熱力學第一定律U=W+Q，物體內(nèi)能的變化與外界對氣體做功(或氣體對外界做功),氣體從外界吸熱(或向外界放熱)兩種因素有關,物體吸收熱量，但有可能同時對外做功,故內(nèi)能有可能不變甚至減小，故A錯；同理,物體對外做功的同時有可能吸熱，故內(nèi)能不一定減小，故B錯；若物體吸收熱量與對外做功相等，則內(nèi)能不變，C正確；而放熱與對外做功使物體內(nèi)能減小,所以D錯 所以本題正確答案為C (四)答疑 采用答記者問的方式進行現(xiàn)場解答；鼓勵同學們的參與熱情，鍛煉大家的膽量,拓

11、展同學們的思路 三、小結1學生自結,要求寫出小結提綱2學生對照學習目標，檢查自己的學習程度是否達標3找出該節(jié)的重點和核心抽查投影小結提綱和重點核心投影核心：能量守恒的觀點四、作業(yè)1課本、習題A組5，B組32思考題(動手操作)試著按照課本介紹去創(chuàng)造“永動機”3預習下一節(jié)五、板書設計 六、本節(jié)優(yōu)化訓練設計 1試說明下列能源利用的方式中能量轉(zhuǎn)化過程( ) A水力發(fā)電 B柴油機車牽引列車前進 C電動水泵抽水 D核電站發(fā)電機發(fā)電 E風力發(fā)電機發(fā)電 F火箭發(fā)射人造衛(wèi)星 2物體沿粗糙斜面下滑，則下列說法中正確的是( ) A機械能不變，內(nèi)能不變 B機械能增加,內(nèi)能不變 C機械能減少,內(nèi)能減少 D機械能減少，內(nèi)

12、能增加 3對一定質(zhì)量的氣體加熱，氣體吸收了420 J的熱量，它受熱膨脹后對外做的功是300 J，則氣體的內(nèi)能( ) A增加720 J B減少720 J C增加120 J D減少120 J 4金屬制成的氣缸中有柴油和空氣的混合物,有可能使氣缸中柴油達到燃燒點的過程是 ( ) A迅速向里推活塞 B迅速向外拉活塞 C緩慢向里推活塞 D緩慢向外拉活塞 5汽車關閉發(fā)動機后恰能沿斜坡勻速運動,在這個過程中( ) A汽車的機械能守恒 B汽車的動能和勢能相互轉(zhuǎn)化 C機械能逐漸轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,總能量逐漸減小 D機械能逐漸轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,總能量不變 6如圖為沖擊擺實驗裝置,一飛行的子彈射人沙箱后合為一體,共同擺起一定高度

13、,則下列有關能的轉(zhuǎn)化說法中正確的是( ) A子彈的動能轉(zhuǎn)化為沙箱和子彈的動能B子彈的動能轉(zhuǎn)化為沙箱和子彈的勢能C子彈的動能轉(zhuǎn)化為沙箱和子彈的內(nèi)能D子彈的動能一部分轉(zhuǎn)化為沙箱和子彈的內(nèi)能，另一部分轉(zhuǎn)化為沙箱和子彈的機械能 7某系統(tǒng)初狀態(tài)具有內(nèi)能A J,在外界對它做了J的功后，它放出了 J的熱量,系統(tǒng)在整個過程中內(nèi)能的增量為_J. 8物體在水平地面上運動，當它的速度由9 ms減少到7 ms的過程中內(nèi)能增量是某一定值現(xiàn)讓它繼續(xù)運動，當這物體速度減為_ms時,它將產(chǎn)生與上面相等的內(nèi)能增量 9如圖所示，A、B容器中各有一個可自由移動的輕活塞, 活塞下面是水,上方為空氣,大氣壓恒定A、B底部由帶有閥門K的

14、管道相連,整個裝置與外界絕熱原先A中水面比B中高,打開閥門，使A中的水逐漸向B中流,最后達到平衡，則在這個過程中，大氣壓力對水做功是_，水的內(nèi)能增加為_(設水的密度為，活塞面積分別為SA、SB，原來A、B中高度差為h) 10如圖所示,直立容器內(nèi)部有被隔板隔開的A、B兩部分氣體,A的密度小,B的密度大，抽去隔板,加熱氣體，使兩部分氣體均勻混合，設在此過程中氣體吸熱Q，氣體內(nèi)能增量為U,則( ) AU=Q BU<Q CU>Q D無法比較 參考答案 1A機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；B化學能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能；C電能轉(zhuǎn)化為機械能；D核能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 E機械能轉(zhuǎn)化為電能 F化學能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,內(nèi)能又轉(zhuǎn)化為機械能 2D 3C 4A 5D 6D 7 A 8 9打開閥門K后,根據(jù)連通器原理,最后A、B兩管中的水面將相平，即A中的水面下降,B中的水面上升，設A中水面下降h1，B管水面上升的距離為h2,由于水的總體積保持不變，故：SAh1：SBh2 A管中的水受到向下的大氣壓力，與水面下降的方向相同，所以大氣壓力對水做正功，設大氣壓強為p0,對水做的功為W1，則： Wl=F1h1=p0SAhl B管中的水也受到向下的大氣壓力,與水面上升的方向相反，所