高中物理-熱力學(xué)第一定律教學(xué)設(shè)計(jì)學(xué)情分析教材分析課后反思

熱力學(xué)第一定律能量守恒定律教學(xué)目標(biāo)

1、理解物體跟外界做功和熱傳遞的過程中W、Q、△U的物理意義。

2、會(huì)確定W、Q、△U的正負(fù)號(hào)。

3、理解、掌握熱力學(xué)第一定律，從能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的觀點(diǎn)理解熱力學(xué)第一定律。

4、會(huì)用△U=W+Q分析和計(jì)算問題。

5、理解、掌握能量守恒定律及其重要性。

6、要有能量意識(shí)，會(huì)用能量守恒的觀點(diǎn)分析、解決有關(guān)問題，明確它的優(yōu)越性。

7、知道第一類永動(dòng)機(jī)不可能成功的原因。

8、人類對(duì)自然規(guī)律的認(rèn)識(shí)是不斷深入的。

重點(diǎn)、難點(diǎn)分析

重點(diǎn)：能量守恒定律

難點(diǎn)：熱力學(xué)第一定律△U=W+Q中各物理量的意義及正負(fù)號(hào)的確定，這對(duì)學(xué)生是很困難的，要用收入、支出和結(jié)存的觀點(diǎn)去分析，要抓住研究對(duì)象。

另一難點(diǎn)是用能量守恒的觀點(diǎn)去分析和解決問題，它的優(yōu)越性是不管中間過程細(xì)節(jié)問題，要逐漸培養(yǎng)學(xué)生用能量觀點(diǎn)解題。

課時(shí)安排：一課時(shí)教學(xué)設(shè)計(jì)（教學(xué)過程）

引入新課

我們?cè)谇懊鎸W(xué)習(xí)了改變內(nèi)能的兩種方式：做功和熱傳遞，即通過對(duì)物體做功或者經(jīng)過熱傳遞的過程都能改變物體內(nèi)能，那么它們之間有什么數(shù)量關(guān)系呢？以前我們還學(xué)習(xí)過電能、化學(xué)能等各中形式的能，它們?cè)谙嗷マD(zhuǎn)化的過程中遵守什么樣的規(guī)律呢？今天我們就來研究這些問題。

板書：第六節(jié)

熱力學(xué)第一定律

能量守恒定律

同學(xué)們帶著下列問題看課本，看到△U=W+Q

板書：（投影片）

1、一個(gè)物體，如果它跟外界不發(fā)生熱交換，那么外界對(duì)它做功與物體對(duì)外做功，會(huì)引起物體內(nèi)能怎樣的變化？

2、一個(gè)物體，如果外界與物體之間沒有做功，那么物體吸熱與放熱會(huì)引起物體內(nèi)能的怎樣的變化？

3、如果物體跟外界同時(shí)發(fā)生做功和熱傳遞的過程那么系統(tǒng)的內(nèi)能增量又等于什么呢？學(xué)生總結(jié)出熱力學(xué)第一定律學(xué)生通過教材中的思考與討論總結(jié)各個(gè)物理量的正負(fù)號(hào)含義讓同學(xué)們前后座四人為一小組，互相交流一下，得出正確結(jié)論。

讓同學(xué)舉手發(fā)言，代表自己小組發(fā)言，其他小組補(bǔ)充，老師給以適當(dāng)點(diǎn)撥。例：

空氣壓縮機(jī)在一次壓縮中，空氣向外界傳遞的熱量2.0×105J，同時(shí)空氣的內(nèi)能增加了1.5×105J.這時(shí)，在壓縮空氣的過程中，外界對(duì)空氣做了多少功？解：根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU=Q+W知：W=ΔU－Q=+1.5×105J-（-2.0×105J）=+3.5×105J所以此過程中外界對(duì)空氣做了3.5×105J的功。同學(xué)們把剩下的課文看完

再看一段錄象：風(fēng)力發(fā)電，電鍍，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)水泵抽水，汽車在公路上行駛，水電站，植物生長，風(fēng)云雷電等。觀后思考問題：1、能量守恒定律的內(nèi)容是什么？

2、各種機(jī)器的作用是什么？

3、風(fēng)力發(fā)電是什么能轉(zhuǎn)化成什么能？

4、化學(xué)上電解食鹽的過程，是什么能轉(zhuǎn)化成什么能？

5、為什么說能量守恒定律是偉大的運(yùn)動(dòng)基本規(guī)律？

6、第一類永動(dòng)機(jī)為什么不能成功？

7、舉出一些生活中能量守恒的實(shí)例

讓同學(xué)們前后座四人為一小組，互相交流一下，得出正確結(jié)論。

讓同學(xué)舉手發(fā)言，代表自己小組發(fā)言，其他小組補(bǔ)充，老師給以適當(dāng)點(diǎn)撥。

教學(xué)設(shè)計(jì)說明

1、熱力學(xué)第一定律△U=Q+W中各字母正負(fù)值的確定是個(gè)難點(diǎn)，難就難在物理意義不清楚，設(shè)計(jì)的前半部分都是圍繞著這一難點(diǎn)展開的。

2、各種能量在一定條件下可以互相轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化過程中總能量守恒。這是一個(gè)意識(shí)的問題，或者說是悟性，從內(nèi)心深處感覺到總能量不變，這是很重要的物理思想。

3、以前我們學(xué)習(xí)的機(jī)械能守恒定律、動(dòng)能定理等，還有剛學(xué)的熱力學(xué)第一定律，它們都是能量守恒定律的特例，都可以統(tǒng)一在能量守恒定律之中，比如說，汽車剎車直到停下來的過程中，動(dòng)能減少，內(nèi)能增加，也可以說，汽車克服摩擦力做功等于汽車減少的內(nèi)能。

隨堂練習(xí)：1、在熱力學(xué)第一定律的表達(dá)式ΔU=W+Q中關(guān)于ΔU、W、Q各個(gè)物理量的正、負(fù)，下列說法中正確的是（）A.外界對(duì)物體做功時(shí)W為正，吸熱時(shí)Q為負(fù)，內(nèi)能增加時(shí)ΔU為正B.物體對(duì)外界做功時(shí)W為負(fù)，吸熱時(shí)Q為正，內(nèi)能增加時(shí)ΔU為負(fù)C.物體對(duì)外界做功時(shí)W為負(fù)，吸熱時(shí)Q為正，內(nèi)能增加時(shí)ΔU為正D.外界對(duì)物體做功時(shí)W為負(fù)，吸熱時(shí)Q為負(fù)，內(nèi)能增加時(shí)ΔU為負(fù)2、一定量的氣體吸收熱量，體積膨脹并對(duì)外做功，則此過程的末態(tài)與初態(tài)相比，（）A．氣體內(nèi)能一定增加 B．氣體內(nèi)能一定減小C．氣體內(nèi)能一定不變D．氣體內(nèi)能是增是減不能確定3、下列說法正確的是 （）A．外界對(duì)氣體做功，氣體的內(nèi)能一定增大B．氣體從外界吸收熱量，氣體的內(nèi)能一定增大C．氣體的溫度越低，氣體分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能越大D．氣體的溫度越高，氣體分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能越大5、固定容器及可動(dòng)活塞P都是絕熱的，中間有一導(dǎo)熱的固定隔板B，B的兩邊分別盛有氣體甲和氣體乙。現(xiàn)將活塞P緩慢地向B移動(dòng)一段距離，已知?dú)怏w的溫度隨其內(nèi)能的增加而升高，則在移動(dòng)P的過程中（）A、外力對(duì)乙做功，甲的內(nèi)能不變。B、外力對(duì)乙做功，乙的內(nèi)能不變。C、乙傳遞熱量給甲，乙的內(nèi)能增加。D、乙的內(nèi)能增加，甲的內(nèi)學(xué)生在中學(xué)階段對(duì)熱力學(xué)第一定律已經(jīng)有了初步認(rèn)識(shí)，并且具備觀察分析歸納的能力，但只停留于表面，沒有形成系統(tǒng)的知識(shí)結(jié)構(gòu)，對(duì)能量和功之間的轉(zhuǎn)換沒有清晰的認(rèn)識(shí)。本節(jié)課課堂氣氛較活躍，學(xué)生積極性高，情緒高漲，效果達(dá)成度高。通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生理解和掌握了熱力學(xué)第一定律極其表達(dá)式，理解了能量守恒定律，并且知道了第一類永動(dòng)機(jī)不可能制成。焦耳實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明，在系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)，只要始末狀態(tài)確定了，做功的數(shù)量或者傳熱的數(shù)量就是確定的。而且，熱功當(dāng)量的測(cè)定結(jié)果表明，做工和傳熱在改變系統(tǒng)的內(nèi)能上是等價(jià)的，一定數(shù)量的功與確定數(shù)量的熱相對(duì)應(yīng)。所以，當(dāng)外界及對(duì)系統(tǒng)做個(gè)，又對(duì)系統(tǒng)傳熱時(shí)，內(nèi)能的增量就應(yīng)該滿足熱力學(xué)第一定律。教科書又通過實(shí)例對(duì)表達(dá)式中的物理量取值的正負(fù)意義進(jìn)行了討論。在從熱力學(xué)第一定律到普遍的能量守很定律的教學(xué)中，需要特別指出的是：能量守恒定律的確立，說明了不同運(yùn)動(dòng)形式在相互轉(zhuǎn)化中有量的共同性，從而把各種自然現(xiàn)象用定量的規(guī)律聯(lián)系起來了，突破了人們對(duì)物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械觀念的范圍，第一次在極其廣闊的領(lǐng)域里把自然界各種物質(zhì)運(yùn)動(dòng)聯(lián)系了起來，具有重大的理論意義；另一方面，能量守很定律的確立，也具有重大的實(shí)踐意義，它對(duì)于制造永動(dòng)機(jī)的設(shè)想，給與了科學(xué)上的最后否定。熱力學(xué)第一定律能量守恒同步練習(xí)1．填空題：（1）熱力學(xué)第一定律表示了

、

和

改變之間的定量關(guān)系。（2）

是能量轉(zhuǎn)化的量度。（3）能量

憑空產(chǎn)生，也不會(huì)

，它只能從一種形式

別的形式，或者從一個(gè)物體

到別的物體。（4）任何一種機(jī)器只能使能量從一種形式

為另一種形式，而不能

。2．一銅塊和一鐵塊，質(zhì)量相等，銅塊的溫度比鐵塊的溫度高，當(dāng)它們接觸在一起時(shí)，如果不和外界交換能量，則（

）A．從兩者開始接觸到熱平衡的整個(gè)過程中，銅塊內(nèi)能的減少量等于鐵塊內(nèi)能的增加量B．在兩者達(dá)到熱平衡以前的任一段時(shí)間內(nèi)，銅塊內(nèi)能的減少量不等于鐵塊內(nèi)能的增加量C．達(dá)到熱平衡時(shí)，兩者的內(nèi)能相等D．達(dá)到熱平衡時(shí)，兩者的溫度相等3．如圖11-4中活塞將氣缸分成甲、乙兩氣室，氣缸、活塞（連同拉桿）是絕熱的，且不漏氣，以、分別表示兩氣室氣體的內(nèi)能，則在將拉桿緩慢向外拉的過程中（

）A．不變，減小B．增大，不變C．增大，減小D．不變，不變

4．物體沿粗糙斜面下滑，則下列說法中正確的是（

）A．機(jī)械能不變，內(nèi)能不變B．機(jī)械能增加，內(nèi)能減小C．機(jī)械能減少，內(nèi)能增加D．機(jī)械能減少，內(nèi)能減少5．在光滑平面上有一個(gè)木塊保持靜止?fàn)顟B(tài)，子彈水平射穿木塊，則下述說法中正確的是（

）A．做功使木塊內(nèi)能改變B．子彈損失的機(jī)械能，等于子彈與木塊增加的內(nèi)能C．子彈損失的機(jī)械能，等于木塊增加的動(dòng)能與內(nèi)能的總和D．子彈與木塊的系統(tǒng)總能量守恒6．關(guān)于物體的內(nèi)能，以下說法正確的是（

）A．1g0℃的水的內(nèi)能比1g0℃的冰的內(nèi)能大B．電流通過電阻后電阻發(fā)熱，它的內(nèi)能增加是通過“熱傳遞”方式實(shí)現(xiàn)的C．氣體膨脹，它的內(nèi)能一定減少D．橡皮筋被拉伸時(shí)，分子間勢(shì)能增加7．在與水平面成α角的粗糙斜面上，有一個(gè)質(zhì)量為m的物體由靜止沿斜面勻加速下滑，下滑L所用時(shí)間為t，若磨擦損失的機(jī)械能全部轉(zhuǎn)變成內(nèi)能，求此段時(shí)間轉(zhuǎn)變?yōu)槲矬w的內(nèi)能為多少？8．氣缸中的氣體膨脹時(shí)推動(dòng)活塞向外運(yùn)動(dòng)，若氣體對(duì)活塞做功是，氣體內(nèi)能減少了，則在此過程中氣體

熱，吸收或放出的熱量是

J。

參考答案：1．（1）功

熱量

內(nèi)能

（2）功

（3）既不會(huì)

憑空消失

轉(zhuǎn)化為

轉(zhuǎn)移

（4）轉(zhuǎn)化

無中生有地制造能量

2．AD

3．C

4．C

5．AD

6．AD

7．

8．放

啟發(fā)式教學(xué)是教學(xué)的生命線?！安W(xué)之、審問之、慎思之、明辨之、篤學(xué)之”。環(huán)環(huán)相扣的問題、深入細(xì)致的比較、緊張熱烈的討論、畫龍點(diǎn)睛的提示，學(xué)生在思考、討論、查找資料的過程中，學(xué)會(huì)了思考，學(xué)會(huì)了知識(shí)，也學(xué)會(huì)了解決問題的方法。