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 能量守恒定律教學(xué)實(shí)錄 新人教版選修3-3

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學(xué)實(shí)錄新人教版選修3-3科目授課時(shí)間節(jié)次--年—月—日（星期——）第—節(jié)指導(dǎo)教師授課班級(jí)、授課課時(shí)授課題目（包括教材及章節(jié)名稱）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學(xué)實(shí)錄新人教版選修3-3課程基本信息1.課程名稱：高中物理選修3-3第10章熱力學(xué)第一定律能量守恒定律教學(xué)實(shí)錄

2.教學(xué)年級(jí)和班級(jí)：高三年級(jí)（1）班

3.授課時(shí)間：2024年11月10日星期一14:00-15:00

4.教學(xué)時(shí)數(shù)：1課時(shí)核心素養(yǎng)目標(biāo)1.科學(xué)思維：理解能量守恒定律，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用物理規(guī)律解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

2.科學(xué)探究：通過(guò)實(shí)驗(yàn)和計(jì)算，探究能量轉(zhuǎn)換和守恒的過(guò)程，提升科學(xué)探究素養(yǎng)。

3.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：認(rèn)識(shí)能量守恒定律在科技發(fā)展中的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感。教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)：

-能量守恒定律的核心表述：明確能量不能被創(chuàng)造或消滅，只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式。

-能量轉(zhuǎn)化和守恒的計(jì)算：掌握熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用，能夠進(jìn)行簡(jiǎn)單的能量轉(zhuǎn)換和守恒計(jì)算。

-舉例：通過(guò)計(jì)算一個(gè)理想氣體在等壓過(guò)程中吸熱和溫度變化的關(guān)系，強(qiáng)調(diào)熱量與內(nèi)能的關(guān)系。

2.教學(xué)難點(diǎn)：

-理解能量轉(zhuǎn)換的微觀機(jī)制：學(xué)生可能難以理解能量在不同形式之間的轉(zhuǎn)換是如何發(fā)生的。

-復(fù)雜系統(tǒng)的能量守恒：在非理想條件下，系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換和守恒可能涉及多個(gè)能量形式和過(guò)程。

-舉例：在討論非等溫過(guò)程中，學(xué)生可能難以理解如何處理不同形式的能量（如內(nèi)能、勢(shì)能、動(dòng)能）的轉(zhuǎn)換和守恒。教學(xué)資源-軟硬件資源：物理實(shí)驗(yàn)器材（氣體傳感器、溫度計(jì)、壓力計(jì)、量筒等）、計(jì)算機(jī)、投影儀

-課程平臺(tái)：學(xué)校內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)

-信息化資源：熱力學(xué)第一定律相關(guān)教學(xué)視頻、在線實(shí)驗(yàn)?zāi)M軟件

-教學(xué)手段：多媒體課件、實(shí)物模型、板書(shū)、課堂討論教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)**用時(shí)：45分鐘**

**一、導(dǎo)入環(huán)節(jié)（5分鐘**）

1.創(chuàng)設(shè)情境：播放一段關(guān)于能量轉(zhuǎn)換的科普視頻，如太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的過(guò)程。

2.提出問(wèn)題：引導(dǎo)學(xué)生思考能量的轉(zhuǎn)換和守恒在日常生活中的應(yīng)用，例如，電池如何儲(chǔ)存和釋放能量？

3.學(xué)生討論：分組討論，分享各自對(duì)能量轉(zhuǎn)換和守恒的理解。

4.總結(jié)：教師簡(jiǎn)要總結(jié)學(xué)生的討論，引出本節(jié)課的主題——熱力學(xué)第一定律。

**二、講授新課（20分鐘**）

1.能量守恒定律的引入：通過(guò)動(dòng)畫(huà)或模型展示能量守恒的概念，強(qiáng)調(diào)能量不能被創(chuàng)造或消滅。

2.熱力學(xué)第一定律的表述：講解熱力學(xué)第一定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式，Q=ΔU+W，其中Q是熱量，ΔU是內(nèi)能變化，W是功。

3.能量轉(zhuǎn)化的實(shí)例分析：通過(guò)實(shí)例講解能量從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式的過(guò)程，如熱機(jī)的工作原理。

4.計(jì)算示例：展示如何應(yīng)用熱力學(xué)第一定律進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的計(jì)算。

5.學(xué)生互動(dòng)：提問(wèn)學(xué)生關(guān)于能量守恒定律的理解，及時(shí)解答學(xué)生的疑問(wèn)。

**三、鞏固練習(xí)（10分鐘**）

1.課堂練習(xí)：發(fā)放練習(xí)題，讓學(xué)生獨(dú)立完成，題目包括能量轉(zhuǎn)換計(jì)算和判斷題。

2.小組討論：學(xué)生分組討論練習(xí)題，互相解答疑問(wèn)。

3.教師巡視：教師巡視課堂，解答學(xué)生個(gè)別問(wèn)題。

**四、課堂提問(wèn)（5分鐘**）

1.提問(wèn)環(huán)節(jié)：教師提出與能量守恒定律相關(guān)的問(wèn)題，如“能量守恒定律在自然界中有哪些應(yīng)用？”

2.學(xué)生回答：學(xué)生舉手回答問(wèn)題，教師點(diǎn)評(píng)并總結(jié)。

**五、師生互動(dòng)環(huán)節(jié)（5分鐘**）

1.實(shí)驗(yàn)演示：教師演示一個(gè)簡(jiǎn)單的能量轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)，如使用氣泵壓縮氣體，觀察溫度變化。

2.學(xué)生觀察：學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，記錄數(shù)據(jù)。

3.討論分析：教師引導(dǎo)學(xué)生討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析能量轉(zhuǎn)換的過(guò)程。

4.學(xué)生展示：學(xué)生分組展示實(shí)驗(yàn)結(jié)果，教師點(diǎn)評(píng)。

**六、核心素養(yǎng)拓展（5分鐘**）

1.應(yīng)用實(shí)例：討論能量守恒定律在環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展中的應(yīng)用。

2.學(xué)生思考：學(xué)生思考如何將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際生活中，提高能源利用效率。

**七、總結(jié)與作業(yè)布置（5分鐘**）

1.總結(jié)：教師總結(jié)本節(jié)課的重點(diǎn)內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)能量守恒定律的重要性。

2.作業(yè)布置：布置課后作業(yè)，包括能量守恒定律的計(jì)算題和思考題。

3.學(xué)生反饋：學(xué)生提出疑問(wèn)或反饋，教師解答。學(xué)生學(xué)習(xí)效果學(xué)生學(xué)習(xí)效果主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.理解能量守恒定律：學(xué)生能夠理解并掌握能量守恒定律的基本概念，認(rèn)識(shí)到能量在自然界和人類(lèi)社會(huì)中是不可創(chuàng)造和不可消滅的，只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式。

2.應(yīng)用能量守恒定律：學(xué)生能夠運(yùn)用能量守恒定律分析實(shí)際問(wèn)題，如計(jì)算熱機(jī)效率、分析能量轉(zhuǎn)換過(guò)程中的能量損失等。

3.計(jì)算能力提升：通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生的計(jì)算能力得到提升，能夠熟練進(jìn)行熱力學(xué)第一定律相關(guān)的計(jì)算，包括熱量、內(nèi)能變化和功的計(jì)算。

4.科學(xué)探究能力：學(xué)生在實(shí)驗(yàn)和討論中培養(yǎng)了科學(xué)探究能力，能夠通過(guò)觀察、實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析來(lái)驗(yàn)證能量守恒定律。

5.解決問(wèn)題能力：學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識(shí)應(yīng)用于解決實(shí)際問(wèn)題，如設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的能量轉(zhuǎn)換裝置，提出提高能源利用效率的建議。

6.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)能量守恒定律，認(rèn)識(shí)到能源的重要性和節(jié)約能源的必要性，增強(qiáng)了環(huán)保意識(shí)和社會(huì)責(zé)任感。

7.合作學(xué)習(xí)與交流能力：在小組討論和合作實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生的合作學(xué)習(xí)與交流能力得到鍛煉，能夠與他人共同完成任務(wù)，分享學(xué)習(xí)成果。

8.創(chuàng)新思維：學(xué)生在探索能量守恒定律的過(guò)程中，激發(fā)了創(chuàng)新思維，能夠提出新的問(wèn)題和解決方案。

9.知識(shí)遷移能力：學(xué)生能夠?qū)崃W(xué)第一定律的知識(shí)遷移到其他學(xué)科領(lǐng)域，如化學(xué)、生物學(xué)等，形成跨學(xué)科的知識(shí)體系。

10.學(xué)習(xí)興趣與動(dòng)力：通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)物理學(xué)產(chǎn)生了更濃厚的興趣，激發(fā)了進(jìn)一步學(xué)習(xí)的動(dòng)力，為未來(lái)的學(xué)習(xí)和研究奠定了基礎(chǔ)。板書(shū)設(shè)計(jì)①能量守恒定律

-能量守恒定律：能量不能被創(chuàng)造或消滅，只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式。

-熱力學(xué)第一定律：Q=ΔU+W（Q：熱量，ΔU：內(nèi)能變化，W：功）

②能量轉(zhuǎn)換

-內(nèi)能：物體內(nèi)部所有分子動(dòng)能和勢(shì)能的總和。

-勢(shì)能：物體由于位置或狀態(tài)而具有的能量。

-動(dòng)能：物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量。

③熱力學(xué)第一定律應(yīng)用

-等壓過(guò)程：壓強(qiáng)不變時(shí)，溫度升高，內(nèi)能增加。

-等體過(guò)程：體積不變時(shí)，溫度升高，內(nèi)能增加。

-等溫過(guò)程：溫度不變時(shí)，內(nèi)能不變。

④能量轉(zhuǎn)換計(jì)算

-熱量計(jì)算：Q=m*c*ΔT（Q：熱量，m：質(zhì)量，c：比熱容，ΔT：溫度變化）

-內(nèi)能變化計(jì)算：ΔU=Q-W

-功的計(jì)算：W=F*d（W：功，F(xiàn)：力，d：位移）

⑤實(shí)例分析

-熱機(jī)效率：η=Q_out/Q_in（η：效率，Q_out：輸出的熱量，Q_in：輸入的熱量）

-熱力學(xué)循環(huán)：卡諾循環(huán)、奧托循環(huán)等

⑥能量守恒定律的應(yīng)用領(lǐng)域

-能源利用：提高能源利用效率，減少能源浪費(fèi)。

-環(huán)境保護(hù)：分析能源消耗對(duì)環(huán)境的影響，提出可持續(xù)發(fā)展方案。教學(xué)評(píng)價(jià)與反饋1.課堂表現(xiàn)：

-學(xué)生在課堂上的參與度較高，能夠積極回答問(wèn)題，對(duì)于能量守恒定律的概念有較好的理解。

-學(xué)生在討論環(huán)節(jié)能夠主動(dòng)分享自己的觀點(diǎn)，并能夠傾聽(tīng)他人的意見(jiàn)，表現(xiàn)出良好的合作精神。

2.小組討論成果展示：

-小組討論成果展示環(huán)節(jié)，各小組能夠清晰、準(zhǔn)確地展示他們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析過(guò)程。

-學(xué)生在展示過(guò)程中，能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并能夠提出合理的假設(shè)和結(jié)論。

3.隨堂測(cè)試：

-隨堂測(cè)試覆蓋了能量守恒定律的基本概念、能量轉(zhuǎn)換的計(jì)算以及熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用。

-測(cè)試結(jié)果顯示，大部分學(xué)生能夠正確回答基礎(chǔ)概念題，但在應(yīng)用題和計(jì)算題上存在一定的困難。

4.學(xué)生自評(píng)與互評(píng)：

-學(xué)生在課后進(jìn)行了自我評(píng)價(jià)，認(rèn)識(shí)到自己在能量守恒定律的理解和計(jì)算能力上還有待提高。

-學(xué)生之間進(jìn)行了互評(píng)，通過(guò)互相指出不足，共同進(jìn)步。

5.教師評(píng)價(jià)與反饋：

-針對(duì)課堂表現(xiàn)：教師對(duì)學(xué)生的積極參與表示肯定，同時(shí)指出在課堂討論中，部分學(xué)生表達(dá)不夠清晰，建議在下次討論中加強(qiáng)語(yǔ)言組織能力。

-針對(duì)小組討論成果展示：教師鼓勵(lì)學(xué)生繼續(xù)保持良好的合作精神，同時(shí)提醒學(xué)生在展示時(shí)要注重邏輯性和條理性。

-針對(duì)隨堂測(cè)試：教師對(duì)學(xué)生在基礎(chǔ)概念上的掌握表示滿意，但對(duì)于計(jì)算和應(yīng)用題部分，教師提出要加強(qiáng)練習(xí)，特別是對(duì)公式的記憶和應(yīng)用。

-針對(duì)學(xué)生自評(píng)與互評(píng)：教師肯定了學(xué)生的自我反思能力，并建議在互評(píng)中更加注重建設(shè)性和發(fā)展性，以促進(jìn)學(xué)生的共同成長(zhǎng)。

-針對(duì)教學(xué)資源利用：教師評(píng)價(jià)了教學(xué)資源的利用情況，認(rèn)為多媒體課件和實(shí)驗(yàn)演示對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)起到了積極的輔助作用，但建議在今后的教學(xué)中，可以更多地結(jié)合學(xué)生的實(shí)際情況，開(kāi)發(fā)更貼近學(xué)生生活的教學(xué)案例。

總體評(píng)價(jià)：本節(jié)課的教學(xué)效果良好，學(xué)生在能量守恒定律的理解和應(yīng)用上取得了進(jìn)步。但在計(jì)算能力和問(wèn)題解決能力上仍有提升空間。教師將繼續(xù)關(guān)注學(xué)生的個(gè)體差異，提供個(gè)性化的輔導(dǎo)，并不斷優(yōu)化教學(xué)方法和資源，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。典型例題講解1.例題一：

**題目**：一個(gè)理想氣體在等壓過(guò)程中從初始溫度T1加熱到最終溫度T2，吸收了Q熱量。求氣體內(nèi)能的變化量ΔU和對(duì)外做的功W。

**解答**：

-根據(jù)熱力學(xué)第一定律，Q=ΔU+W。

-對(duì)于等壓過(guò)程，內(nèi)能變化ΔU只與溫度變化有關(guān)，ΔU=m*c*ΔT，其中m是氣體的質(zhì)量，c是比熱容，ΔT是溫度變化。

-由于是等壓過(guò)程，氣體對(duì)外做的功W=P*ΔV，其中P是壓強(qiáng)，ΔV是體積變化。

-根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程PV=nRT，體積變化ΔV可以表示為ΔV=(n*R*ΔT)/P。

-將ΔU和W代入Q=ΔU+W中，得到Q=m*c*ΔT+P*(n*R*ΔT)/P=m*c*ΔT+n*R*ΔT。

-因此，內(nèi)能的變化量ΔU=m*c*ΔT，對(duì)外做的功W=n*R*ΔT。

2.例題二：

**題目**：一個(gè)物體從高度h自由下落，落地時(shí)速度為v，求物體下落過(guò)程中重力所做的功W。

**解答**：

-重力所做的功W等于重力勢(shì)能的減少，即W=mgh，其中m是物體的質(zhì)量，g是重力加速度，h是高度。

-由于物體從靜止開(kāi)始下落，初始動(dòng)能E_ki=0，最終動(dòng)能E_kf=1/2*m*v^2。

-根據(jù)能量守恒定律，重力勢(shì)能的減少等于動(dòng)能的增加，即mgh=1/2*m*v^2。

-解得重力所做的功W=mgh=1/2*m*v^2。

3.例題三：

**題目**：一個(gè)氣體在等溫過(guò)程中從體積V1壓縮到V2，氣體對(duì)外做的功W是多少？

**解答**：

-對(duì)于等溫過(guò)程，內(nèi)能不變，ΔU=0。

-根據(jù)熱力學(xué)第一定律，Q=ΔU+W，所以Q=W。

-對(duì)于等溫過(guò)程，氣體對(duì)外做的功W可以表示為W=nRT*ln(V2/V1)，其中n是氣體的物質(zhì)的量，R是理想氣體常數(shù)，T是溫度。

-因此，氣體對(duì)外做的功W=nRT*ln(V2/V1)。

4.例題四：

**題目**：一個(gè)物體在水平面上受到一個(gè)恒定的摩擦力f，物體從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)距離s后速度達(dá)到v。求摩擦力做的功W。

**解答**：

-摩擦力做的功W等于物體動(dòng)能的增加，即W=ΔE_k=1/2*m*v^2，其中m是物體的質(zhì)量，v是速度。

-由于物體從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，初始動(dòng)能E_ki=0，最終動(dòng)能E_kf=1/2*m*v^2。

-根據(jù)動(dòng)能定理，摩擦力做的功W=f*s，其中s是物體移動(dòng)的距離。

-因此，摩擦力做的功W=f*s。

5.例題五：