熱力學第一定律能量守恒定律參考資料

1、熱力學第一定律能量守恒定律教學設計教學目標1.1知識和技能（1）理解熱力學第一定律。（2）能運用熱力學第一定律解釋自然界能量的轉化、轉移問題。（3）理解能量守恒定律，知道能量守恒定律是自然界普遍遵從的基本規(guī)律。（4）通過能量守恒定律的學習，認識自然規(guī)律的多樣性和統(tǒng)一性。（5）知道第一類永動機是不能實現(xiàn)的。2 過程和方法促進學生自主學習，讓學生積極參與、樂于探究、勇于實驗、勤于思考，培養(yǎng)學生的科學探究能力。1.3 情感、態(tài)度和價值觀（D學習眾多科學家孜孜以求探索自然規(guī)律的精神。（2）注重激發(fā)學生學習物理的情趣和社會責任感、使命感的教育。（3）體會能量守恒定律對于人類的指導意義。教學重點和難點1

2、重點熱力學第一定律的理解和應用2.2 難點能量守恒定律的理解設計思路與教學流程3.1 設計思路課程標準對本節(jié)內容的要求是“能夠從能量轉化的觀點理解熱力學第一定律及其公式表達，會用能量守恒的觀點分析物理現(xiàn)象”。本節(jié)知識是在 學習了功和內能、熱和內能之后的一節(jié)內容，首先在復習改變內能兩種方 設問歸納提煉規(guī)律式的基礎上，給出了熱力學第一定律的表達式 U=W+Q,理解各個字母 的含義以及各個量取正、負的意義，對氣體來說，要使學生知道：壓縮氣 體時外界對氣體做功，氣體膨脹時氣體對外界做功。對于能量守恒定律，教學中應該使學生掌握這個規(guī)律，理解這個定律的 重要意義，特別是要讓學生感知人類對能量守恒定律的認識

3、經歷了一個由 淺入深、由含糊到清晰的過程，它是在眾多科學家從不同領域研究、總結 發(fā)現(xiàn)的重要規(guī)律，其中，邁爾、焦耳和亥姆霍茲做出了突出的貢獻。永動機不可能制成，是導致能量守恒定律發(fā)現(xiàn)的一條重要線索，為使學 生理解這一點，教材介紹永動機不可能制成時，舉出一個實例來讓學生分 析，這個永動機方案是13世紀時法國人亨內考提出的，是早期的一個著 名方案，教學時通過分析以幫助學生理解永動機不可能制成對能量守恒定 律的建立所起的重要作用。3.2復習提問引入新課深入理解實踐應用漫步科學感知歷程回顧總結作業(yè)嘰固圖1教學流程（如圖1）教學實錄4.1 引入新課設問：改變物體內能的方式有那些？它們對改變物體的內能效果怎

4、樣?分析：做功和熱傳遞，改變內能的效果是等效的,設問：這兩種方式的實質一樣嗎？如果不一樣分別是什么呢?分析：這兩種方式改變內能的實質不一樣。做功的過程是其他形式的能 和內能之間的轉化例如：一質量為lkg物體從10m高處往下落，到地面的速度為10m/s,物體的機械能減少了多少？減少的機械能到那里去了？熱傳遞是內能在物體之間的轉移過程。能量的形式沒有發(fā)生變化。只是 熱量從一物體轉移到另一物體。這節(jié)課我們具體來研究功、熱量和內能之間的關系。4.2熱力學第一定律設問：一物體，它既沒有吸收熱量也沒有放出熱量，那么：如果外界對 它做了W的功，則它的內能如何改變？改變了多少？如果它對外界做了W 的功，則它的

5、內能又如何改變呢？改變的又是多少？分析：外界對它做功，則內能增加，做了多少功，內能增加多少；它對 外界做功，內能減少，對外做多少功，內能就減少多少。W二；（外界對物 體做 功，w為正；物體對外界做功，W為負；內能增加，AU為正，內能 減少，為負）設問：一物體，外界沒有對它做功，它也沒有對外界做功，那么：如果 它吸收熱量Q,則內能如何變化，變化多少？如果它放出熱量Q,則內能如 何變化，變化多少？分析：物體吸收熱量，則內能增力口，吸收了多少，內能增加多少；物體 放出熱量，則內能減少，放出了多少，則內能減 少多少。Q二（；（物體吸 收熱量，Q為正；物體放出熱量，Q為負；內能增加，AU為正，內能減少，

6、U為負）探討：如果物體內能在改變的過程中，既有熱傳遞又有做功，內能怎 樣改變。例如：外界對物體做了 10J的功，同時物體吸熱4J,物體內能如何變化?乂如：外界對物體做了 10J的功，同時物體放熱4J,物體內能如何變化?再如：物體對外界做了 10J的功，同時物體吸熱4J,物體內能如何變化?小結：一個熱力學系統(tǒng)的內能增量等于外界向它傳遞的熱量與外界對它 所做的功的和。這就是熱力學第一定律。數(shù)學表達式：!=! + W思考：說明W、Q、和的正值、負值各代表什么意義?分析：w為正值，表示外界對物體做功；W為負值表示物體對外做功Q為正值，表示物體吸收熱量；Q為負值表示物體放出熱量U為正值，表示內能增加；為

7、負值表示內能減少思考：怎樣通俗理解W、Q、和AU的正、負值意義？小結：得到為正、失去為負應用：一定量的氣體從外界吸收了 2.6X10T的熱量，內能增加了4.2X105Jo問：是氣體對外界做了功，還是外界對氣體做了功？做了多少焦耳的功?問：如果內能增加了 1.6X10T，這一過程做功情況又怎樣?一定質量的理想氣體，從某一狀態(tài)開始，經過一系列變化后又回一開 始的狀態(tài)，用肌表示外界對氣體做的功，見表示氣體對外界做的功，Q】表 示氣體吸收的熱量，Q：表示氣體放出的熱量，則在整個過程中一定有B. Qi二Q：( )A. QQ2=W:WxD. Q： Q：總結：熱力學第一定律說明了做功和熱傳遞是內能轉化或轉移

8、的量度。沒有做功和熱傳遞過程，就不可能實現(xiàn)內能的轉化或轉移。而且還揭示了 能量在轉化或轉移過程中守恒。例如：在摩擦生熱的現(xiàn)象中，物體克服摩 擦力做了多少功，就有多少機械能轉化成等量的內能。一個物體從外界吸 收多少熱量，就有多少內能從外界轉移給物體。在這轉化或轉移中能量守 恒。4. 3能量守恒定律4. 3.1各種形式的能量之間可以轉化舉例：物體的每一種運動形式都有一種對應的能機械運動一一機械能熱運動內能電荷運動一一電能生物運動-生物能原子核內部的運動一一原子能分析：各種形式的能可以相互轉化機械能中的動能和勢能可互相轉化（自由落體運動）；機械能可以與內能相互轉化（摩擦生熱，消耗了機械能通過做功的形

9、式轉化為內能；熱機 中的氣體推動活塞做功把氣體內能轉化為機械能）;其它形式有能也可以 轉化為內能，如電流通過導體時，把電能轉化為內能；熾熱的燈幺幺發(fā)光, 又把內能轉化成光能；燃燒時，把化學能轉化成內能）。4. 3. 2能量守恒定律結論：能量既不會憑空產生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉化 為另一種形式，或者從一個物體轉移到別的物體，在轉化或轉移的過程中, 能量的總量保持不變。4. 3. 3能量守恒定律的探索過程探索：研究能量守恒定律的先驅俄國化學家 蓋斯（課件 照片）第一個提出守恒思想的人徳國醫(yī)生J.R邁爾（課件照片）奠定了牢固實驗基礎的人英國物理學家焦耳（課件照片）理論上作了重要概況的人

10、徳國科學家H亥姆霍茲（課件 照片）意義：一個普遍適用的定律（比機械能守恒定律應用更廣）將各種現(xiàn)象聯(lián)系在一起（力學、熱學.電學、光學、化學、生物學）指導著人們的生產、科研（預言中微子的存在）19世紀白然科學三大發(fā)現(xiàn)之一（恩格斯稱其為“偉大的運動基本規(guī)律”）4. 3. 4熱力學第一定律的實質熱力學第一定律是只研究內能與其它形式的能發(fā)生轉化時的能量守恒定律4. 4永動機不可能制成解釋：什么是第一類永動機：不需要任何動力或燃料，卻能不斷對外做 功的機器。設問：第一類永動機為什么失敗？分析：根據(jù)能量守恒定律可知，任何一部機器，只能使能量從一種形式 轉化為另一種形式，而不可能無中生有地制造能量，因此第一類

11、永動機違 背了能量守恒定律。是不可能制成的。人類利用自然必須遵循自然規(guī)律，而不是去研制永遠無法實現(xiàn)的永動機。設問：歷史上最早的永動機之一奧恩庫爾（法國人）提出它為什么不能制造成功?分析：雖然右邊每個球產生的力矩大，但球的個數(shù)少，左邊每個球產生 的力矩小，但球的個數(shù)多，于是輪子不會持續(xù)轉動下去而對外做功，最終 肯定要停下來。史實：1775年法國科學院宣布“不再審査有關永動機的一切設計”評價：建議紀念碑“紀念為實現(xiàn)永動機的奮斗而失敗的人們”4. 5 課后鞏固練習題1： 一顆子彈以某一水平速度擊中了靜止在光滑水平面上的木塊，未從 木塊中穿出.對于這一過程，下列說法中正確的是( )子彈減少的機械能等于

12、木塊增加的機械能子彈減少的動量等于木塊增加的動量子彈減少的機械能等于木塊增加的動能與木塊增 加的內能之子彈減少的動能等于木塊增加的動能與子彈和木塊的內能增量之和題2：如圖所示的容器，A、B中各有一個可自由移動的活塞，活塞下面 是水上面是大氣、大氣壓恒定，A、B間帶有閥門K的管道相連，整個裝置 與外界絕熱，開始時A的水面比B高，開啟K, A中的水逐漸向B中流，最后達到平衡，在這個過程中()A.大氣壓力對水作功，水的內能增加B.水克服大氣壓力作功，水的內能減少C大氣壓力對水不作功，水的內能不變D.大氣壓力對水不作功，水的內能增加理想氣體題3：如圖所示，密閉絕熱的具有一定質量的活塞，活塞的上部封閉著

13、氣體,下部為真空,活塞與器壁的摩擦忽略不計，置于真空中的輕彈賞的一端固 定于理想氣體容器的底部另一端固定在活塞上，彈贊被壓縮后用繩扎緊, 此時彈贊的彈性勢能為EP（彈贊處于白然長度時的彈性勢能為零），現(xiàn)繩突然斷開，彈贊推動活塞向上運動，經過多次往復運動后活塞靜止，氣體達到平衡態(tài)，經過此過程（）EP全部轉換為氣體的內能EP 一部分轉換成活塞的重力勢能，其余部分仍為彈贊的彈性勢能EP全部轉換成活塞的重力勢能和氣體的內能EP 一部分轉換成活塞的重力勢能，一部分轉換為氣體的內能，其余部分仍為彈贊的彈性勢能教學反思本節(jié)課按照“復習提問、引入新課一一設問歸納、提煉規(guī)律一一深入理解、實踐應用一一漫步科學感知

14、歷程一一漫步科學、感知歷程 一一回顧總結、作業(yè)鞏固”的模式開展，具體做法是：通過設問復習導入 新課，用控制變量的分析方法得到熱力學第一定律，再通過題目練習加深 理解，然后通過歷史的回顧感知能量守恒定律的產生過程，最后通過課外 練習探究所學知識的應用。本節(jié)課注重體現(xiàn)三維教學目標，知識與技能方 面著重體現(xiàn)物理學科的思維特征，學生對概念，規(guī)律及應用的要求能較好 完成，在學習探究的過程中重視方法和滲透，避免直接告知學生，延緩了 知識的形成，還潛移默化地滲透情感態(tài)度與價值觀的教育，也有利于學生 樹立嚴謹?shù)目茖W探究觀點。本節(jié)課在理順思維邏輯關系方面作了合理的設計：以學生已有 知識為基礎引入新課，在教學的方

15、法上始終以問題為中心采用合作學習的 方式，并且讓學生提前在網上準備相關資料，充分調動學生的積極性參與 到交流學習中，學生的主體地位能得到很好的體現(xiàn)，設計也注重學生情感 素養(yǎng)和科學素養(yǎng)的培養(yǎng)，將自主、探究、合作等融入教學過程，同時也強 調對學生學習方法的指導，能做到“知識序、教學序、認知序”的三序合 一。學生也在互動學習中拾級而上，收獲知識，感受成功。For personal use only in study and research; not for commercial use以下無正文僅供個人用于學習、研究；不得用于商業(yè)用途。For personal use only in study and research; not for commercial use.僅供個人用于學習、研究；不得用于商業(yè)用途。Nur fur den personlichen fur Studien, Forschung, zu kommerziellen Zwecken verwendet wer