熱力學第一定律教案

LGGROUPsystemofficeroom【LGA16H-LGYY-LGUA8Q8-LGA162】LGGROUPsystemofficeroom【LGA16H-LGYY-LGUA8Q8-LGA162】熱力學第一定律教案熱力學第一定律信豐縣第六中學朱永輝教學目標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。會確定W、Q、△U的正負號。理解、掌握熱力學第一定律，從能量轉化和轉移的觀點理解熱力學第一定律。會用△U=W+Q分析和計算問題。理解、掌握能量守恒定律及其重要性。要有能量意識，會用能量守恒的觀點分析、解決有關問題，明確它的優(yōu)越性。知道第一類永動機不可能成功的原因。人類對自然規(guī)律的認識是不斷深入的。重點、難點分析重點：能量守恒定律難點：熱力學第一定律△U=W+Q中各物理量的意義及正負號的確定，這對學生是很困難的，要用收入、支出和結存的觀點去分析，要抓住研究對象。另一難點是用能量守恒的觀點去分析和解決問題，它的優(yōu)越性是不管中間過程細節(jié)問題，要逐漸培養(yǎng)學生用能量觀點解題。課時安排：一課時課前準備：教師：柴油機模型、電動機、電爐子、燈泡、電池、打氣筒、投影儀、膠片、多媒體學生：電動玩具、利用機械能守恒定律制成的小玩具、植物標本（如玉米粒）教學設計（教學過程）引入新課我們在前面學習了改變內能的兩種方式：做功和熱傳遞，即通過對物體做功或者經過熱傳遞的過程都能改變物體內能，那么它們之間有什么數量關系呢以前我們還學習過電能、化學能等各中形式的能，它們在相互轉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)熱力學第一定律能量守恒定律同學們帶著下列問題看課本，看到△U=W+Q板書：（投影片）1、一個物體，如果它跟外界不發(fā)生熱交換，那么外界對它做功與物體對外做功，會引起物體內能怎樣的變化？2、一個物體，如果外界與物體之間沒有做功，那么物體吸熱與放熱會引起物體內能的怎樣的變化？3、如果物體跟外界同時發(fā)生做功和熱傳遞的過程，W、Q、△U的正負號如何確定？

4、W、Q、△U三者都有正負，它們的關系怎樣？

讓同學們前后座四人為一小組，互相交流一下，得出正確結論。讓同學舉手發(fā)言，代表自己小組發(fā)言，其他小組補充，老師給以適當點撥。答案：（膠片給出）1、外界對物體做功，物體的內能增加；物體對外界做功，物體的內能減少。2、物體吸熱，物體的內能增加；物體放熱，物體的內能減少。3、外界對物體做功W為正，物體對外做功W為負；物體吸熱Q為正，物體放熱Q為負；物體內能增加△U為正，物體內能減少△U為負。4、△U=W+Q這就是熱力學第一定律，它表示了功、熱量跟內能改變之間的定量關系。例：一定量的氣體從外界吸收了×105J的熱量，內能增加了×105J。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如果氣體吸收的熱量仍為×105J不變，但是內能只增加了×105J，這一過程做功情況怎樣？

解：根據題意得出：Q=×105J，△U=×105J，求：W=

根據△U=W+Q代入可得：×105J=W+×105JW=×105JW為正值，外界對氣體做功，做了×105J功。第二問中：Qˊ=×105J，△Uˊ=×105J，計算結果Wˊ=-×105J。這說明氣體對外界做功（氣體體積變大），做了×105J。讓同學們觀看柴油機模型，用熱力學第一定律解釋柴油機正常工作時壓燃的原理?；钊麎嚎s氣體，活塞對氣體做功，由于時間很短，散熱可以不計，機械能轉化為氣體的內能，溫度升高，達到柴油燃點，可“點燃”柴油。做功和熱傳遞都能使物體的內能改變，能量在轉化的過程中守恒，不僅機械能，其它形式的能也可以與內能相互轉化，如電流通過電爐子發(fā)熱，電能轉化為內能（演示電爐子）；燃料燃燒生熱，化學能轉化為內能。實驗證明：在這些轉化過程中，能量都是守恒的。由此引發(fā)了我們更深刻的思考。同學們把剩下的課文看完再看一段錄象：風力發(fā)電，電鍍，電動機帶動水泵抽水，汽車在公路上行駛，水電站，植物生長，風云雷電等，再觀看準備的教具及學生帶來的玩具。投影儀再次打出討論的題目：能量守恒定律的內容是什么？各種機器的作用是什么？風力發(fā)電是什么能轉化成什么能？化學上電解食鹽的過程，是什么能轉化成什么能？為什么說能量守恒定律是偉大的運動基本規(guī)律？第一類永動機為什么不能成功？舉出一些生活中能量守恒的實例讓同學們前后座四人為一小組，互相交流一下，得出正確結論。讓同學舉手發(fā)言，代表自己小組發(fā)言，其他小組補充，老師給以適當點撥。答案：（膠片給出）見課本。各種機器都是能量轉化器。是機械能轉化為電能。是電能轉化為化學能。能夠把各個領域聯(lián)系起來，具有共同語言。它違背了能量守恒定律。舉不勝舉。能量守恒定律是自然界最普遍的規(guī)律之一。教學設計說明熱力學第一定律△U=Q+W中各字母正負值的確定是個難點，難就難在物理意義不清楚，設計的前半部分都是圍繞著這一難點展開的。各種能量在一定條件下可以互相轉化，轉化過程中總能量守恒。這是一個意識的問題，或者說是悟性，從內心深處感覺到總能量不變，這是很重要的物理思想。以前我們學習的機械能守恒定律、動能定理等，還有剛學的熱力學第一定律，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，動能減少，內能增加，也可以說，汽車克服摩擦力做功等于汽車減少的內能。隨堂練習：一家庭用高壓鍋煮飯，當水煮沸時跑氣了，大量熱氣噴到了距離高壓鍋3米以外的小張手上，但并沒有燙傷，為什么？

2、一定質量的氣體，氣體受熱膨脹對外界做了×105J功，同時它的內能增加了×105J，氣體是吸熱還是放熱吸收或放出的熱量為多少

3、如圖中ABCD是一條長軌道，其中AB段是傾角為θ的斜面，CD段是水平的。BC是與AB和CD都相切的一小段圓弧，其長度可略去不計。一質量為m的小滑塊在A點從靜止狀態(tài)釋放，沿軌道滑下，最后停在D點，A點和D點的位置如圖所示?，F用一沿著軌道方向的力推滑塊，使它緩慢地由D點推回到A點時停下。設滑塊與軌道間的動摩擦因數為μ，則推力對滑塊做的功等于（）AADhCBDhCBS SA、mghB、2mghC、μmg(s+h/sinθ)D、μmgs+μmghcotθ4、炮兵打靶時，炮彈在炮膛中加速飛出炮口的過程中，炮膛中的火藥氣體溫度是變化很大還是很小？說明理由。5、一瀑布，落差30m，假如在下落過程中機械能的減少量全部轉化為水的內能，水的溫度升高多少（

水的比熱容C=×103J/kgk6、說明下列現象中能量是怎樣轉化的。A、水電站發(fā)電時，水輪機被水流沖擊轉動，帶動發(fā)電機發(fā)電。B、利用地熱發(fā)電。C、化學上的電鍍過程。D、植物生長過程。7、“和平號”空間站已于2001年3月23日成功地墜落在南太平洋海域，墜落過程中可簡化為從一個近圓軌道（可近似看作圓軌道）開始，經過與大氣摩擦，空間站的絕大部分經過升溫、熔化，最后汽化而銷毀，剩下的殘片墜入大海。此過程中，空間站原來的機械能中，除一部分用于銷毀和一部分被殘片帶走外，還有一部分能量Eˊ通過其它方式散失，（不考慮墜落過程中化學反應的能量）。（1）試導出與下列各物理量的符號表示散失能量Eˊ的公式。（2）算出Eˊ的數值（結果保留兩位有效數字）墜落開始時空間站的質量M=×105軌道離地面的高度為h