2024-2025學(xué)年高中物理第10章熱力學(xué)定律3熱力學(xué)第一定律能量守恒定律教案1新人教版選修3-3

PAGE1-第三節(jié)熱力學(xué)第肯定律能量守恒定律一、教學(xué)目標(biāo)1、知道熱力學(xué)第肯定律的內(nèi)容及其表達(dá)式2、理解能量守恒定律的內(nèi)容3、了解第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)不行能制成的緣由二、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)從能量轉(zhuǎn)化的觀點(diǎn)理解熱力學(xué)第肯定律，會(huì)用ΔU=W+Q分析和計(jì)算有關(guān)問(wèn)題是本節(jié)的重點(diǎn)。熱力學(xué)第肯定律ΔU=W+Q中各物理量的意義及正負(fù)號(hào)的確定，如何用能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀點(diǎn)分析物理現(xiàn)象是本節(jié)的難點(diǎn)。三、教學(xué)方法與建議問(wèn)題探討法、閱讀法四、學(xué)情分析通過(guò)對(duì)上兩節(jié)課內(nèi)容的歸納，即做功和熱傳遞都可以變更物體的內(nèi)能，并且二者是等效的。在此基礎(chǔ)上，提出當(dāng)外界對(duì)物體既做功又熱傳遞時(shí)，物體的內(nèi)能如何變更？學(xué)生通過(guò)分析探討，自然得出熱力學(xué)第肯定律。能量守恒定律的學(xué)問(wèn)，學(xué)生始終都有，故不存在什么問(wèn)題。永動(dòng)機(jī)學(xué)生雖然比較生疏，但通過(guò)影片的播放介紹，學(xué)生應(yīng)當(dāng)能夠有所了解。五、教學(xué)過(guò)程（一）引入新課[問(wèn)題]：變更物體內(nèi)能的方式有哪些？學(xué)生回答：做功和熱傳遞。老師：既然做功和熱傳遞都可以變更物體的內(nèi)能，那么，功、熱量跟內(nèi)能的變更之間肯定有某種聯(lián)系，我們就來(lái)探討這個(gè)問(wèn)題。（二）新課講授一、熱力學(xué)第肯定律1、思索與探討（1）一個(gè)物體，它既沒(méi)有汲取熱量也沒(méi)有放出熱量，那么：①假如外界做的功為Ｗ，則它的內(nèi)能如何變更？變更了多少？②假如物體對(duì)外界做的功為Ｗ，則它的內(nèi)能如何變更？變更了多少？學(xué)生思索回答：一個(gè)物體，假如它既沒(méi)有汲取熱量也沒(méi)有放出熱量，那么，外界對(duì)它做多少功，它的內(nèi)能就增加多少；物體對(duì)外界做多少功，它的內(nèi)能就削減多少。（2）一個(gè)物體，假如外界既沒(méi)有對(duì)物體做功，物體也沒(méi)有對(duì)外界做功，那么：①假如物體汲取熱量Ｑ，它的內(nèi)能如何變更？變更了多少？②假如放出熱量Ｑ，它的內(nèi)能如何變更？變更了多少？學(xué)生思索回答：假如外界既沒(méi)有對(duì)物體做功，物體也沒(méi)有對(duì)外界做功，那么物體汲取了多少熱量，它的內(nèi)能就增加多少，物體放出了多少熱量，它的內(nèi)能就削減多少.（3）假如物體在跟外界同時(shí)發(fā)生做功和熱傳遞的過(guò)程中，內(nèi)能的變更ΔU與熱量Ｑ及做的功Ｗ之間又有什么關(guān)系呢？學(xué)生思索后應(yīng)當(dāng)能夠得出ΔU=W+Q的結(jié)論。由此引出對(duì)熱力學(xué)第肯定律的學(xué)習(xí)。2、熱力學(xué)第肯定律（1）內(nèi)容：一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界向它傳遞的熱量與外界對(duì)它所做的功的和。（2）表達(dá)式：ΔU=W+Q（3）Δu=W+Q中各量的正、負(fù)號(hào)及含義結(jié)合以上問(wèn)題，探討不同狀況下各量的正、負(fù)號(hào)及含義，作如下歸納：做功W熱量Q內(nèi)能的變更ΔU取正值“+”外界對(duì)系統(tǒng)做功系統(tǒng)從外界汲取熱量系統(tǒng)的內(nèi)能增加取負(fù)值“－”系統(tǒng)對(duì)外界做功系統(tǒng)向外界放出熱量系統(tǒng)的內(nèi)能削減（4）應(yīng)用例題：肯定量的氣體從外界汲取了2.6×105J的熱量，內(nèi)能增加了4.2×105J。問(wèn)：①是氣體對(duì)外界做了功，還是外界對(duì)氣體做了功？做了多少焦耳的功？②假如氣體汲取的熱量仍為2.6×105J不變，但是內(nèi)能只增加了1.6×105J，這一過(guò)程做功狀況怎樣？解：①依據(jù)ΔU=W+Q得W=ΔU－Q=4.2×105J－2.6×105J=1.6×105JW為正值，外界對(duì)氣體做功，做了1.6×105J的功。②同理可得：W=ΔU－Q=1.6×105J－2.6×105J=－1.0×105JW為負(fù)值，說(shuō)明氣體對(duì)外界做功（氣體體積變大），做了1.0×105J的功。老師：熱力學(xué)第肯定律說(shuō)明白做功和熱傳遞是系統(tǒng)內(nèi)能變更的量度，沒(méi)有做功和熱傳遞就不行能實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移，同時(shí)也進(jìn)一步揭示了能量守恒定律。二、能量守恒定律首先通過(guò)多媒體向?qū)W生播放一段關(guān)于自然界中能量轉(zhuǎn)化的影片，然后請(qǐng)學(xué)生閱讀課本，作如下歸納：⑴自然界存在著多種不同形式的運(yùn)動(dòng)，每種運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)著一種形式的能量。如機(jī)械運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)機(jī)械能；分子熱運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)內(nèi)能；電磁運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)電磁能。⑵不同形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化。摩擦可以將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；炙熱電燈發(fā)光可以將電能轉(zhuǎn)化為光能。⑶能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消逝，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程中其總量不變。這就是能量守恒定律。(4)熱力學(xué)第肯定律、機(jī)械能守恒定律都是能量守恒定律的詳細(xì)體現(xiàn)。(5)能量守恒定律適用于任何物理現(xiàn)象和物理過(guò)程。(6)能量守恒定律的重要意義第一，能量守恒定律是支配整個(gè)自然界運(yùn)動(dòng)、發(fā)展、變更的普遍規(guī)律，學(xué)習(xí)這個(gè)定律，不能滿意一般理解其內(nèi)容，更重要的是，從能量形式的多樣化及其相互聯(lián)系，相互轉(zhuǎn)化的事實(shí)動(dòng)身去相識(shí)物質(zhì)世界的多樣性及其普遍聯(lián)系，并切實(shí)樹(shù)立能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消逝的觀點(diǎn)，作為以后學(xué)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)踐中處理一切實(shí)際問(wèn)題的基本指導(dǎo)思想之一。其次，宣告了第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)的失敗。三、永動(dòng)機(jī)不行能制成學(xué)生閱讀課本，了解第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)的相關(guān)學(xué)問(wèn)以及不行能制成的緣由。向?qū)W生播放一段關(guān)于永動(dòng)機(jī)的影片。四、課堂練習(xí)1．關(guān)于物體內(nèi)能的變更，以下說(shuō)法正確的是（）A.物體吸熱，內(nèi)能肯定增大B.物體對(duì)外做功，內(nèi)能可能增大C.物體汲取熱量，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2．自由搖擺的秋千搖擺幅度越來(lái)越小，下列說(shuō)法正確的是（）A.秋千的機(jī)械能守恒B.秋千的能量正在消逝C.只有動(dòng)能和重力勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化D.削減的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但總能量守恒3．下列各物體在所經(jīng)驗(yàn)的過(guò)程中，內(nèi)能增加的有()A.在光滑斜面上由靜止釋放而下滑的物體B.水平飛行并射穿木塊的子彈C.在絕熱的條件下被壓縮的氣體D.在光滑水平面上運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)小球，碰撞后以共同的速度運(yùn)動(dòng)4．在熱力學(xué)第肯定律的表達(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(shuō)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)5．對(duì)于在一個(gè)大氣壓下100℃的水變成100A.水的內(nèi)