2024-2025學年高中物理第四章能量守恒與熱力學定律2熱力學第一定律教案1教科版選修3-3

PAGE8-熱力學第肯定律教材分析熱力學第肯定律既是3-3內容的重點，從近年江蘇高考試題看，熱力學第肯定律又是高考的常考點。高考熱學試題主要以熱力學第肯定律和志向氣體的壓強、體積、溫度三者的關系的綜合考查為主，即關鍵是△U=Q＋W和志向氣體狀態(tài)方程pV/T=C相結合進行考察學生的應變與解決問題的實力。教學目的1.知道△U、Q、W的正負號的物理意義，會用表達式△U=Q+W解決問題2.知道志向氣體△U、W發(fā)生變更的宏觀標記3.能解決熱力學第肯定律和氣體試驗定律相結合的綜合問題學法教法1.學情分析：學生通過前兩節(jié)及初中的學問已經知道變更內能的方式有兩種：做功和熱傳遞，也已經知道單一的做功或單一的熱傳遞多少能量，物體的內能就變更了多少。但對Q、W、△U的正負及其含義，以及既有做功又有熱傳遞的狀況如何求解系統(tǒng)內能的變更，難以對舊有學問進行邏輯系統(tǒng)的歸納和聯系，從而發(fā)覺新學問。2.教學方法：試驗法、老師主導與學生探究相結合、五環(huán)自主學習、講練結合。重點難點1.重點：熱力學第肯定律的內容，及eq\f(pV,T)＝C與ΔU＝W＋Q相結合題型的處理方法2.難點：Q、W、△U的正負的選擇及其含義，尋求eq\f(pV,T)＝C與ΔU＝W＋Q相結合的結合點五、教學過程導入新課問題引入：有什么方法能使你的雙手內能增加？[教學設計說明]從生活的中實例動身，從身邊的小事學起，能夠讓學生更加簡潔接受本節(jié)課要學學的內容，并且在以后的學習中能夠懂得將學問與生活實踐結合在一起。試驗激發(fā)：觀看一個試驗視頻，留意視察其中的試驗器材，試驗過程，以及試驗結果[教學設計說明]試驗一問題的形式引入激發(fā)學生的發(fā)散思維與參加度，以趣生疑，以疑引思，快速激起學生的愛好，集中留意力，激發(fā)其探究欲望。從試驗中學生能夠更加直觀的視察到內能增加的結果。新課教學師：變更內能的方式主要有兩種：熱傳遞和做功僅熱傳遞：△U=Q僅做功：△U=W這就是我們這節(jié)課所要學習的第一部分內容：變更內能的兩種方式活動一：變更內能的兩種方式師：結合前面的學問，學生以小組為單位，小組合作，共同完成“問題與探討一”中的內容。生：成果匯報、改錯訂正，初體驗正負號含義。問題與探討一：1.結合前兩節(jié)學問，分析下列狀況，并總結出如何選取Q、W、△U的正負？[來源:Z#xx#k.Com]若物體與外界只有熱交換，沒有做功，外界傳給物體10J熱量，則物體的內能增加了多少？若物體向外界傳出了10J熱量，物體的內能增加了多少？若物體和外界只有做功，當外界對物體做了10J功，物體的內能增加了多少？當物體對外做了10J功，物體內能增加了多少？小結：Q取正號表示，Q取負號表示；W取正號表示，W取負號表示；△U取正號表示，△U取負號表示。師：假如在變更內能的過程中，既存在做功過程，又存在熱傳遞又該如何解決呢？下面我們就一起來學習這塊內容。本節(jié)內容既是本章的重點又是高考的?？键c，對我們來說特殊重要，這節(jié)課大家肯定要尤其仔細的聽講。2.若在變更物體內能的過程中，既有熱傳遞又有做功，又該如何推斷內能的變更？例如，物體汲取4J熱量，同時外界對物體做了10J的功，物體的內能如何變更？又如，物體吸熱4J，同時物體對外界做了10J功，物體內能又如何變更？[教學設計說明]以上四個問題是在學生已有的學問的基礎上，以問題引領的方式讓學生體會并總結出如何選取Q、W、△U的正負以及熱力學第肯定律的公式。①②兩題通過計算“內能的增量”讓學生意識到內能的變更量△U其實可正可負可為0，只不過是正號代表內能增大，負號代表內能削減，0代表內能不變。同時也就理解了Q、W的正負號的物理意義分別代表吸、放熱；外對內、內對外做功。③④兩題是在弄清正負號的基礎上，讓學生通過小組探討的形式，自然可總結出在變更物體內能的過程中，若既有熱傳遞又有做功，求解內能變更量的方法。此時學生雖然已經能夠求出既有做功又有熱傳遞時內能變更量的大小，但對熱力學第肯定律的內容，無論是其文字表達式還是數學計算式都還沒形成系統(tǒng)深刻的相識，所以這塊總結性的內容還是須要老師點撥和總結。老師總結：（PPT展示）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。數學表達式為：△U=Q+W。邊板書便提問：請共同推斷正負：吸熱？放熱？外對內做功？內對外做功？內能增大？內能減小？進來，大于0：吸熱Q>0,外對內W>O,內能增加△U>0熱傳遞Q系統(tǒng)外界做功W出去，小于0：放熱Q<0,內對外W<O,內能削減△U<0如何快速的推斷出Q、W、△U的正負呢？聽好了！進來的都是正的，出去的都是負的！進來的有哪些？出去的呢？生：進來：吸熱、外對內做功、內能增大出去：放熱、內對外做功、內能減小師：打開PPT，班級集體完成一下內容：熱力學第肯定律⑴內容：一個熱力學系統(tǒng)的內能增量等于與的和。⑵表達式：⑶各物理量正負號的意義：符號＋－熱量Q功W內能變更ΔU師：再次強調，△U=Q+W中的“+”為運算符號，無論Q、W、△U的正負號如何，在運用公式的時候，始終要運用“+”號即△U=Q+W。[教學設計說明]黑板板書簡圖幫組學生理解內能的變更方式，直觀的體會正負號的選取。“進來的取正，出去的取負”簡潔明白把六個過程合并為了一句話，更利于學生的理解與記憶。PPT展示，班級集體填空，讓學生再次加深印象，課上剛好復習提高了課堂效率。老師邊讀題邊結合多媒體PPT白板技術，板書例1的詳盡解題步驟。強調做題規(guī)范，再次明確正負號的選取方法，剛好鞏固所學內容。請學生黑板板書“反饋1”，其他同學對黑板上存在的問題進行糾錯、改錯，老師點撥引導。使學生真正的理解并駕馭熱力學第肯定律的基本內容。例1．肯定量的氣體在某一過程中，外界對氣體做了8×104J的功，氣體放出了2×105J的熱量，則下列各式中正確的是(B)A．W＝8×104J，Q＝2×104J，ΔU＝1.2×105JB．W＝8×104J，Q＝－2×105J，ΔU＝－1.2×105JC．W＝－8×104J，Q＝2×104J，ΔU＝1.2×105JD．W＝－8×104J，Q＝－2×104J，ΔU＝－1.2×105J反饋1.肯定量的氣體，氣體向外界放出熱量2.7×105J，內能增加4.3×105J。在這一過程中，是氣體對外做功，還是外界對氣體做功？做了多少功？[教學設計說明]講練結合，糾錯改錯，規(guī)范書寫，學問運用加深理解?；顒佣簹怏w試驗定律和熱力學第肯定律的結合師：前面已經說了這節(jié)是高考的?？键c。學到目前為止，大家認犯難嗎？生：不難！追問：高考就考這么簡潔的內容？可能嗎？生：不行能！師：高考主要是考察我們的綜合實力，高考試題常考熱力學第肯定律與志向氣體的狀態(tài)方程相結合的內容。追問：①什么是志向氣體？②志向氣體內能的特點？③志向氣體的狀態(tài)參量有哪幾個？④志向氣體的狀態(tài)方程的表達式？⑤熱力學第肯定律△U=Q+W與志向氣體的狀態(tài)方程pV/T=C的結合點？[教學設計說明]以問題的形式追問，由易到難，在回顧復習相關學問的同時，再次激起學生的學習熱忱和愛好，瓦解本節(jié)的難點內容。問題⑤，預估我校學生基礎比較薄弱，很難將學問進行自我整合和運用的特點。拋出問題后，若學生一時不知該如何切入回答，則讓學生探討“問題與探討二”中的第一個問題：肯定質量的志向氣體，哪一個狀態(tài)參量發(fā)生了變更，肯定能說明氣體的內能發(fā)生了變更？哪一個狀態(tài)參量發(fā)生了變更，就能說明氣變更體內能的過程中存在做功過程？（再次視察起先上課時播放的活塞做功視頻）[教學設計說明]評估學情，針對所教學生特點，將有跨度的內容細化成學生易上手的問題，換個角度、換種問法讓學生自發(fā)的思索，真正做到在老師的引導能夠自己解決問題，獲得學習的成就感，促進學習主動性。在此，之所同一個內容以不同的兩種形式拋給學生，一是讓學生加深理解△U=Q+W與pV/T=C的結合點就是——溫度T和體積V；二是借此引導學生，在遇到不明白的問題的時候，要學會將不懂的問題化解成已懂的內容反問自己，進而真正的理解題意，舉一反三，敏捷運用。師：通過分析我們已經知道了，eq\f(pV,T)＝C與ΔU＝W＋Q的結合點是——T和V，請大家利用這一結論分析以下兩種狀況中P、V、T及Q、W、ΔU將如何變更？等溫壓縮2.等壓膨脹結合PPT畫流程圖的形式，幫助學生加深理解eq\f(pV,T)＝C與ΔU＝W＋Q的結合點是——T和V這一重要結論。并讓學生遇到此類問題時腦海中能夠形成一個清楚的解題思路，讓看似困難的內容簡潔化，消退學生的畏難心情。詳細流程圖如下圖所示：對“活動二氣體試驗定律和熱力學第肯定律的結合”這塊內容進行總結如下三條：1.對肯定質量的志向氣體而言：溫度是否變更確定內能變更狀況，體積是否變更確定是否存在做功過程；2.氣體試驗定律和熱力學第肯定律的結合點是：溫度T和體積V；3.吸、放熱由△U=Q+W中__Q__的正負確定。帶領學生對例2進行審題，理解“氣體做了800J的功”和“氣體向外界放出200J的熱”其物理語言的詳細含義。再次強調“體積——做功，溫度——內能”之間的聯系。例2.一密閉的氣缸，外力作用下使活塞P發(fā)生移動，活塞對缸內氣體做了800J的功，同時氣體向外界放出200J的熱．缸內氣體的(A)A．體積減小，溫度上升，內能增加600JB．體積增大，溫度上升，內能增加600JC．體積減小，溫度降低，內能增加600JD．體積增大，溫度降低，內能削減200J反饋2.若上圖密閉汽缸中的氣體發(fā)生等溫膨脹，則缸內的氣體（D）A.放熱，ΔU＞0B.吸熱，ΔU＞0C.放熱，ΔU=0D.吸熱，ΔU=0反饋3.如圖所示，A、B兩點表示肯定質量的某種志向氣體的兩個狀態(tài)，當氣體從狀態(tài)A變更到狀態(tài)B時（

C

）A．氣體對外界做功

B．氣體內能肯定增加

C．氣體對外界放熱

D．氣體體積變大[教學設計說明]氣體試驗定律和熱力學第肯定律的結合”這塊學問點既是本節(jié)的重點又是本節(jié)的難點，其運用的關鍵點在于深刻理解eq\f(pV,T)＝C與ΔU＝W＋Q的結合點是：T和V，故對本塊難點內容實行的是PPT畫分析流程圖的方式展