高中物理-熱力學(xué)第一定律教學(xué)設(shè)計學(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、會確定W、Q、△U的正負(fù)號。

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

4、會用△U=W+Q分析和計算問題。

5、理解、掌握能量守恒定律及其重要性。

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

7、知道第一類永動機不可能成功的原因。

8、人類對自然規(guī)律的認(rèn)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(xué)第一定律△U=W+Q中各物理量的意義及正負(fù)號的確定，這對學(xué)生是很困難的，要用收入、支出和結(jié)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(xì)節(jié)問題，要逐漸培養(yǎng)學(xué)生用能量觀點解題。

課時安排：一課時教學(xué)設(shè)計（教學(xué)過程）

引入新課

我們在前面學(xué)習(xí)了改變內(nèi)能的兩種方式：做功和熱傳遞，即通過對物體做功或者經(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，它們在相互轉(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(nèi)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(nèi)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)各個物理量的正負(fù)號含義讓同學(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，其他小組補充，老師給以適當(dāng)點撥。例：

空氣壓縮機在一次壓縮中，空氣向外界傳遞的熱量2.0×105J，同時空氣的內(nèi)能增加了1.5×105J.這時，在壓縮空氣的過程中，外界對空氣做了多少功？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，電動機帶動水泵抽水，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動基本規(guī)律？

6、第一類永動機為什么不能成功？

7、舉出一些生活中能量守恒的實例

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，其他小組補充，老師給以適當(dāng)點撥。

教學(xué)設(shè)計說明

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

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。這是一個意識的問題，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)的機械能守恒定律、動能定理等，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各個物理量的正、負(fù)，下列說法中正確的是（）A.外界對物體做功時W為正，吸熱時Q為負(fù)，內(nèi)能增加時ΔU為正B.物體對外界做功時W為負(fù)，吸熱時Q為正，內(nèi)能增加時ΔU為負(fù)C.物體對外界做功時W為負(fù)，吸熱時Q為正，內(nèi)能增加時ΔU為正D.外界對物體做功時W為負(fù)，吸熱時Q為負(fù)，內(nèi)能增加時ΔU為負(fù)2、一定量的氣體吸收熱量，體積膨脹并對外做功，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)則運動的平均動能越大D．氣體的溫度越高，氣體分子無規(guī)則運動的平均動能越大5、固定容器及可動活塞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?，F(xiàn)將活塞P緩慢地向B移動一段距離，已知氣體的溫度隨其內(nèi)能的增加而升高，則在移動P的過程中（）A、外力對乙做功，甲的內(nèi)能不變。B、外力對乙做功，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)階段對熱力學(xué)第一定律已經(jīng)有了初步認(rèn)識，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)的知識結(jié)構(gòu)，對能量和功之間的轉(zhuǎn)換沒有清晰的認(rèn)識。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機不可能制成。焦耳實驗的結(jié)果表明，在系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生改變時，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)能上是等價的，一定數(shù)量的功與確定數(shù)量的熱相對應(yīng)。所以，當(dāng)外界及對系統(tǒng)做個，又對系統(tǒng)傳熱時，內(nèi)能的增量就應(yīng)該滿足熱力學(xué)第一定律。教科書又通過實例對表達(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，說明了不同運動形式在相互轉(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，突破了人們對物質(zhì)運動的機械觀念的范圍，第一次在極其廣闊的領(lǐng)域里把自然界各種物質(zhì)運動聯(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，也具有重大的實踐意義，它對于制造永動機的設(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

，它只能從一種形式

別的形式，或者從一個物體

到別的物體。（4）任何一種機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，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，兩者的內(nèi)能相等D．達(dá)到熱平衡時，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．機械能不變，內(nèi)能不變B．機械能增加，內(nèi)能減小C．機械能減少，內(nèi)能增加D．機械能減少，內(nèi)能減少5．在光滑平面上有一個木塊保持靜止?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．子彈損失的機械能，等于子彈與木塊增加的內(nèi)能C．子彈損失的機械能，等于木塊增加的動能與內(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，分子間勢能增加7．在與水平面成α角的粗糙斜面上，有一個質(zhì)量為m的物體由靜止沿斜面勻加速下滑，下滑L所用時間為t，若磨擦損失的機械能全部轉(zhuǎn)變成內(nèi)能，求此段時間轉(zhuǎn)變?yōu)槲矬w的內(nèi)能為多少？8．氣缸中的氣體膨脹時推動活塞向外運動，若氣體對活塞做功是，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

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、畫龍點睛的提示，學(xué)生在思考、討論、查找資料的過程中，學(xué)會了思考，學(xué)會了知識，也學(xué)會了解決問題的方法。