高中物理人教大綱版第二冊：11.5 熱力學(xué)第一定律、能量守恒定律1

1、第五節(jié) 熱力學(xué)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(xué)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(chǔ)上直接得出,為能量守恒定律的學(xué)習(xí)作了一個很好的鋪墊對于能量守恒定律，首先應(yīng)明確它的重要性，可以說貫穿整個高中物理，因此在教學(xué)中應(yīng)該使學(xué)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(biāo)定位如下： 1能夠從能量轉(zhuǎn)化的觀點理解熱力學(xué)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(xué)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(yīng)用動量守恒定律進行有關(guān)計算，分析、解決有關(guān)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(xué)重點定位于對U=W+Q的理解和應(yīng)用，以及能量守恒定律的觀點建立、計算、分析、解決有關(guān)問題 本節(jié)課的教學(xué)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(xué)過的知識解決問題 結(jié)合本節(jié)教材的特點，為了突出重點，突破難點，教學(xué)中采用互動探究式的教學(xué)方法,使學(xué)生參與到教學(xué)活動中,在適當(dāng)?shù)臅r候教師進行點撥和小結(jié)，以充分突出學(xué)生的主體地位，使學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主人 本節(jié)課的教學(xué)程序如下： 復(fù)習(xí)引入提出新的問題學(xué)生探究猜想、驗證解釋現(xiàn)象得出結(jié)論點撥升華小結(jié)本節(jié)內(nèi)容教學(xué)目標(biāo)一、知識目標(biāo)1能夠從能量轉(zhuǎn)化的觀點理解熱力學(xué)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(biāo)1 會用熱力學(xué)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(xué)過的知識，用能量守恒定律進行有關(guān)計算、分析、解決有關(guān)問題.三、德育滲透目標(biāo)學(xué)習(xí)眾多科學(xué)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(shù)的領(lǐng)域內(nèi)作出貢獻而努力。教學(xué)重點1能夠從能量轉(zhuǎn)化的觀點理解熱力學(xué)第一定律及期公式表達，會用U=W+Q分析和計算問題。1 學(xué)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(xué)

4、過的知識，用能量守恒定律進行有關(guān)計算，分析、解決有關(guān)問題.教學(xué)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(xué)過的知識，用能量守恒定律進行有關(guān)計算，分析、解決有關(guān)問題。教學(xué)方法分析歸納法、問題解決法、互動探究法.教學(xué)用具投影儀、投影片、CAI課件.教學(xué)過程1能夠從能量轉(zhuǎn)化的觀點理解熱力學(xué)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(xué)過的知識，用能量守恒定律來進行有關(guān)的分析、計算.（二）學(xué)法指導(dǎo)1 結(jié)合導(dǎo)學(xué)提綱先以學(xué)習(xí)小組自學(xué)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(xué)補充證實.學(xué)習(xí)目標(biāo)完成過程一、復(fù)習(xí)導(dǎo)入復(fù)投影練習(xí)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(guān)系。（多少 多少 對應(yīng)）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(guān)系呢？這節(jié)課我們來學(xué)習(xí).板書熱力學(xué)第一定律 能量守恒定律二、新課教學(xué)（一）熱力學(xué)第一定律投影導(dǎo)學(xué)提綱1 熱力學(xué)第一定律

6、的意義.2 熱力學(xué)第一定律的表達式。3 熱力學(xué)第一定律表達式中各物理量正負(fù)號的物理意義.結(jié)合導(dǎo)學(xué)提綱進行自主學(xué)習(xí)抽查學(xué)生代表給全體同學(xué)敘述熱力學(xué)第一定律，明確定律的各個方面其他同學(xué)結(jié)合自己的學(xué)習(xí)程度提出各種問題，大家互動學(xué)習(xí)附：同學(xué)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(fù)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(jié)A熱力學(xué)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(guān)系. 表達式：U=Q+W 各物理量正負(fù)號的意義：Q為正值，表示物體吸收熱量，Q為負(fù)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(fù)值

7、，表示物體對外做功；U為正值，表示內(nèi)能增加，U為負(fù)值，表示內(nèi)能減少.B關(guān)于學(xué)生可能提出的問題解答功的正負(fù)判斷：a 由功的定義，判斷cos的正負(fù)（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(fù).Q正負(fù)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(fù)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(dǎo)學(xué)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(yīng)該從中得到什么啟迪？學(xué)生結(jié)

8、合導(dǎo)學(xué)提綱自主學(xué)習(xí)學(xué)生互動探索釋疑師生互動討論教師點撥與小結(jié)1能量守恒定律內(nèi)容的關(guān)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(jì)自然科學(xué)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(jì)中學(xué)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(xué)生探究 結(jié)合力矩知識以及能量守恒知識來探究 學(xué)生匯報探究結(jié)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(yīng)用 l.課本練習(xí)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(guān)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(xué)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(xué)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(guān),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(xué)們的參與熱情，鍛煉大家的膽量,拓

11、展同學(xué)們的思路 三、小結(jié)1學(xué)生自結(jié),要求寫出小結(jié)提綱2學(xué)生對照學(xué)習(xí)目標(biāo)，檢查自己的學(xué)習(xí)程度是否達標(biāo)3找出該節(jié)的重點和核心抽查投影小結(jié)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(xí)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(yù)習(xí)下一節(jié)五、板書設(shè)計 六、本節(jié)優(yōu)化訓(xùn)練設(shè)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(fēng)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(guān)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(guān)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(dāng)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(dāng)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(shè)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(shè)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(xué)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(xué)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(shè)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(shè)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