高中物理人教大綱版第二冊(cè)：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(shuō)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(gè)很好的鋪墊對(duì)于能量守恒定律，首先應(yīng)明確它的重要性，可以說(shuō)貫穿整個(gè)高中物理，因此在教學(xué)中應(yīng)該使學(xué)生切實(shí)掌握這個(gè)定律，理解這個(gè)定律的意義 據(jù)教材的特點(diǎn)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(diǎn)理解熱力學(xué)第一定律及其公式表達(dá)，會(huì)用公式U=W+Q分析和計(jì)算問(wèn)題 2能綜合運(yùn)用學(xué)過(guò)的知識(shí)，通過(guò)各知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)在邏輯聯(lián)系，建立能量守恒定律的觀點(diǎn),并能應(yīng)用動(dòng)量守恒定律進(jìn)行有關(guān)計(jì)算，分析、解決有關(guān)問(wèn)題 3通過(guò)實(shí)例進(jìn)行辯證唯物主義教育

2、、愛(ài)國(guó)主義教育 本節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn)定位于對(duì)U=W+Q的理解和應(yīng)用，以及能量守恒定律的觀點(diǎn)建立、計(jì)算、分析、解決有關(guān)問(wèn)題 本節(jié)課的教學(xué)難點(diǎn)定位于如何用能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀點(diǎn)分析物理現(xiàn)象，如何綜合運(yùn)用學(xué)過(guò)的知識(shí)解決問(wèn)題 結(jié)合本節(jié)教材的特點(diǎn)，為了突出重點(diǎn)，突破難點(diǎn)，教學(xué)中采用互動(dòng)探究式的教學(xué)方法,使學(xué)生參與到教學(xué)活動(dòng)中,在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候教師進(jìn)行點(diǎn)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(wèn)題學(xué)生探究猜想、驗(yàn)證解釋現(xiàn)象得出結(jié)論點(diǎn)撥升華小結(jié)本節(jié)內(nèi)容教學(xué)目標(biāo)一、知識(shí)目標(biāo)1能夠從能量轉(zhuǎn)化的觀點(diǎn)理解熱力學(xué)第一定律及其公式表達(dá)，會(huì)用U=W+Q分析和計(jì)算問(wèn)題。2

3、掌握能量守恒定律，理解這個(gè)定律的重要意義，會(huì)用能量守恒的觀點(diǎn)分析物理現(xiàn)象。3了解第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)不可能制成的原因。二、能力目標(biāo)1 會(huì)用熱力學(xué)第一定律U=W+Q分析和計(jì)算問(wèn)題.2 會(huì)用能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀點(diǎn)分析物理現(xiàn)象。3 能綜合運(yùn)用學(xué)過(guò)的知識(shí)，用能量守恒定律進(jìn)行有關(guān)計(jì)算、分析、解決有關(guān)問(wèn)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(guò)探索自然規(guī)律的精神，進(jìn)一步進(jìn)行辯證唯物主義教育，為將來(lái)能在開(kāi)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(xiàn)而努力。教學(xué)重點(diǎn)1能夠從能量轉(zhuǎn)化的觀點(diǎn)理解熱力學(xué)第一定律及期公式表達(dá)，會(huì)用U=W+Q分析和計(jì)算問(wèn)題。1 學(xué)會(huì)用能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀點(diǎn)分析物理現(xiàn)象。2 綜合運(yùn)用學(xué)

4、過(guò)的知識(shí)，用能量守恒定律進(jìn)行有關(guān)計(jì)算，分析、解決有關(guān)問(wèn)題.教學(xué)難點(diǎn) 如何用能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀點(diǎn)分析物理現(xiàn)象，如何綜合運(yùn)用學(xué)過(guò)的知識(shí)，用能量守恒定律進(jìn)行有關(guān)計(jì)算，分析、解決有關(guān)問(wèn)題。教學(xué)方法分析歸納法、問(wèn)題解決法、互動(dòng)探究法.教學(xué)用具投影儀、投影片、CAI課件.教學(xué)過(guò)程1能夠從能量轉(zhuǎn)化的觀點(diǎn)理解熱力學(xué)第一定律及其公式表達(dá)，會(huì)用U=W+Q分析和計(jì)算問(wèn)題。2能綜合運(yùn)用學(xué)過(guò)的知識(shí)，用能量守恒定律來(lái)進(jìn)行有關(guān)的分析、計(jì)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(shuō)明問(wèn)題、理解規(guī)律，其他同學(xué)補(bǔ)充證實(shí).學(xué)習(xí)目標(biāo)完成過(guò)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(shí)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(duì)物體做功，物體的內(nèi)能會(huì)_,如果物體對(duì)外界做功，物體的內(nèi)能會(huì)_；如果物體吸收熱量，物體的內(nèi)能會(huì)_,如果物體放出熱量，物體的內(nèi)能會(huì)_（增加 減少 增加 減少）3在只有一種形式改變內(nèi)能的過(guò)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(duì)應(yīng)）引入如果物體跟外界同時(shí)發(fā)生做功和熱傳遞的過(guò)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(lái)學(xué)習(xí).板書(shū)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(dá)式。3 熱力學(xué)第一定律表達(dá)式中各物理量正負(fù)號(hào)的物理意義.結(jié)合導(dǎo)學(xué)提綱進(jìn)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(gè)方面其他同學(xué)結(jié)合自己的學(xué)習(xí)程度提出各種問(wèn)題，大家互動(dòng)學(xué)習(xí)附：同學(xué)可能提出的問(wèn)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(diǎn)撥與小結(jié)A熱力學(xué)第一定律的基本知識(shí)點(diǎn) 意義：表示功、熱量、內(nèi)能改變之間的定量關(guān)系. 表達(dá)式：U=Q+W 各物理量正負(fù)號(hào)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(duì)物體做功，W為負(fù)值

7、，表示物體對(duì)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(wèn)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(duì)氣體而言，V增加，對(duì)外做功，W<0；V減小，外界對(duì)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(jìn)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(diǎn)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(lèi)永動(dòng)機(jī)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(dòng)探索釋疑師生互動(dòng)討論教師點(diǎn)撥與小結(jié)1能量守恒定律內(nèi)容的關(guān)鍵詞：不會(huì)；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(lèi)永動(dòng)機(jī)的必然失敗 3永動(dòng)機(jī)的失敗主要是因?yàn)樗`反了能量守恒定律 4從中我們可以得出敢于開(kāi)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(dòng)一課本介紹的那個(gè)永動(dòng)機(jī)失敗的原因何在? 學(xué)生探究 結(jié)合力矩知識(shí)以及能量守恒知識(shí)來(lái)探究 學(xué)生匯報(bào)探究結(jié)果 它持續(xù)運(yùn)動(dòng)不可能的原因：雖然右邊每個(gè)球產(chǎn)生的力矩大，但是球的個(gè)數(shù)少,左邊每個(gè)球產(chǎn)生的力矩

9、雖然小，但是球的個(gè)數(shù)多,于是輪子不會(huì)持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)下去而對(duì)外做功,只會(huì)擺動(dòng)幾下,便停下來(lái)了 根據(jù)能量守恒定律，任何一部機(jī)器，只能使能量從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，而不能無(wú)中生有地制造能量，因此第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)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(duì)空氣做了1800 J的功，同時(shí)氣缸向外放熱2000 J，問(wèn)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(shuō)法中正確的是( ) A物體吸收熱量，內(nèi)能一定增大 B物體對(duì)外做功，內(nèi)能一定減少 C物體吸收熱量,同時(shí)對(duì)外做功，內(nèi)能可能不變 D物體放出熱量,同時(shí)對(duì)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(duì)氣體做功(或氣體對(duì)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(shí)對(duì)外做功,故內(nèi)能有可能不變甚至減小，故A錯(cuò)；同理,物體對(duì)外做功的同時(shí)有可能吸熱，故內(nèi)能不一定減小，故B錯(cuò)；若物體吸收熱量與對(duì)外做功相等，則內(nèi)能不變，C正確；而放熱與對(duì)外做功使物體內(nèi)能減小,所以D錯(cuò) 所以本題正確答案為C (四)答疑 采用答記者問(wèn)的方式進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)解答；鼓勵(lì)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(xiě)出小結(jié)提綱2學(xué)生對(duì)照學(xué)習(xí)目標(biāo)，檢查自己的學(xué)習(xí)程度是否達(dá)標(biāo)3找出該節(jié)的重點(diǎn)和核心抽查投影小結(jié)提綱和重點(diǎn)核心投影核心：能量守恒的觀點(diǎn)四、作業(yè)1課本、習(xí)題A組5，B組32思考題(動(dòng)手操作)試著按照課本介紹去創(chuàng)造“永動(dòng)機(jī)”3預(yù)習(xí)下一節(jié)五、板書(shū)設(shè)計(jì) 六、本節(jié)優(yōu)化訓(xùn)練設(shè)計(jì) 1試說(shuō)明下列能源利用的方式中能量轉(zhuǎn)化過(guò)程( ) A水力發(fā)電 B柴油機(jī)車(chē)牽引列車(chē)前進(jìn) C電動(dòng)水泵抽水 D核電站發(fā)電機(jī)發(fā)電 E風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(shuō)法中正確的是( ) A機(jī)械能不變，內(nèi)能不變 B機(jī)械能增加,內(nèi)能不變 C機(jī)械能減少,內(nèi)能減少 D機(jī)械能減少，內(nèi)

12、能增加 3對(duì)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(duì)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(dá)到燃燒點(diǎn)的過(guò)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(chē)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后恰能沿斜坡勻速運(yùn)動(dòng),在這個(gè)過(guò)程中( ) A汽車(chē)的機(jī)械能守恒 B汽車(chē)的動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化 C機(jī)械能逐漸轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,總能量逐漸減小 D機(jī)械能逐漸轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,總能量不變 6如圖為沖擊擺實(shí)驗(yàn)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(shuō)法中正確的是( ) A子彈的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為沙箱和子彈的動(dòng)能B子彈的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為沙箱和子彈的勢(shì)能C子彈的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為沙箱和子彈的內(nèi)能D子彈的動(dòng)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(jī)械能 7某系統(tǒng)初狀態(tài)具有內(nèi)能A J,在外界對(duì)它做了J的功后，它放出了 J的熱量,系統(tǒng)在整個(gè)過(guò)程中內(nèi)能的增量為_(kāi)J. 8物體在水平地面上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)它的速度由9 ms減少到7 ms的過(guò)程中內(nèi)能增量是某一定值現(xiàn)讓它繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)這物體速度減為_(kāi)ms時(shí),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(gè)可自由移動(dòng)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(mén)K的

14、管道相連,整個(gè)裝置與外界絕熱原先A中水面比B中高,打開(kāi)閥門(mén)，使A中的水逐漸向B中流,最后達(dá)到平衡，則在這個(gè)過(guò)程中，大氣壓力對(duì)水做功是_，水的內(nèi)能增加為_(kāi)(設(shè)水的密度為，活塞面積分別為SA、SB，原來(lái)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(kāi)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(guò)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(wú)法比較 參考答案 1A機(jī)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(jī)械能；C電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；D核能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 E機(jī)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(jī)械能 2D 3C 4A 5D 6D 7 A 8 9打開(kāi)閥門(mén)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(duì)水做正功，設(shè)大氣壓強(qiáng)為p0,對(duì)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