2024-2025學(xué)年高中物理 第十章 熱力學(xué)定律 1 功和內(nèi)能（1）教案 新人教版選修3-3

2024-2025學(xué)年高中物理第十章熱力學(xué)定律1功和內(nèi)能（1）教案新人教版選修3-3主備人備課成員課程基本信息1.課程名稱：高中物理第十章熱力學(xué)定律1功和內(nèi)能（1）

2.教學(xué)年級和班級：高中物理選修3-3班級

3.授課時間：2024-2025學(xué)年第一學(xué)期第1周

4.教學(xué)時數(shù)：45分鐘

二、教學(xué)目標(biāo)

1.理解功的概念及其在熱力學(xué)中的作用

2.掌握功與內(nèi)能的關(guān)系

3.學(xué)會運用熱力學(xué)第一定律進(jìn)行簡單問題的分析

三、教學(xué)內(nèi)容

1.功的概念及其計算

2.內(nèi)能的定義及其與功的關(guān)系

3.熱力學(xué)第一定律的表達(dá)式及應(yīng)用

四、教學(xué)過程

1.導(dǎo)入：通過生活實例引入功的概念，激發(fā)學(xué)生興趣

2.新課講解：講解功的定義、計算方法以及與內(nèi)能的關(guān)系

3.案例分析：分析實際例子，讓學(xué)生理解熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用

4.課堂練習(xí)：讓學(xué)生運用熱力學(xué)第一定律解決實際問題

5.總結(jié)：對本節(jié)課內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)，強調(diào)重點知識

五、作業(yè)布置

1.復(fù)習(xí)本節(jié)課的內(nèi)容，整理筆記

2.完成課后練習(xí)，深化對熱力學(xué)第一定律的理解

六、教學(xué)評價

1.課堂表現(xiàn)：觀察學(xué)生在課堂上的參與程度、提問回答等情況

2.作業(yè)完成情況：檢查學(xué)生作業(yè)的完成質(zhì)量，鞏固所學(xué)知識核心素養(yǎng)目標(biāo)分析本節(jié)課旨在通過理解功的概念及其在熱力學(xué)中的作用，掌握功與內(nèi)能的關(guān)系，提升學(xué)生的科學(xué)思維能力。通過學(xué)習(xí)熱力學(xué)第一定律的表達(dá)式及應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生的問題解決能力，使其能夠運用所學(xué)知識解決實際問題。通過生活實例引入功的概念，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神。通過課堂練習(xí)和課后作業(yè)，鞏固學(xué)生對熱力學(xué)第一定律的理解，提高其知識運用能力?？偟膩碚f，本節(jié)課旨在培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)，使其在知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀等方面得到全面發(fā)展。學(xué)習(xí)者分析1.學(xué)生已經(jīng)掌握了哪些相關(guān)知識：在學(xué)習(xí)本節(jié)課之前，學(xué)生應(yīng)該已經(jīng)掌握了基本的物理量概念、能量守恒定律等基礎(chǔ)知識。他們對物理學(xué)有一定的了解，能夠理解力和運動的關(guān)系，同時具備一定的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，能夠進(jìn)行簡單的數(shù)學(xué)計算。

2.學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、能力和學(xué)習(xí)風(fēng)格：高中生對物理學(xué)科的興趣各異，部分學(xué)生對熱力學(xué)定律感興趣，希望通過學(xué)習(xí)解決實際問題。學(xué)生在學(xué)習(xí)能力上存在差異，部分學(xué)生對理論概念的理解和應(yīng)用能力較強，而部分學(xué)生可能需要通過實例來更好地理解抽象概念。學(xué)生的學(xué)習(xí)風(fēng)格也各不相同，有的喜歡通過自學(xué)掌握知識，有的則更依賴于教師的講解和引導(dǎo)。

3.學(xué)生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)：在學(xué)習(xí)本節(jié)課的過程中，學(xué)生可能對功的概念和計算方法理解不清，難以把握功與內(nèi)能的關(guān)系。此外，學(xué)生可能對熱力學(xué)第一定律的表達(dá)式及應(yīng)用感到困惑，不知道如何將理論知識運用到實際問題中。針對這些困難，教師需要通過生活實例、圖形示例等方式，幫助學(xué)生形象地理解功的概念，以及運用熱力學(xué)第一定律解決實際問題的方法。同時，教師應(yīng)關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)反饋，及時調(diào)整教學(xué)方法和節(jié)奏，確保學(xué)生能夠扎實掌握本節(jié)課的知識。學(xué)具準(zhǔn)備Xxx課型新授課教法學(xué)法講授法課時第一課時師生互動設(shè)計二次備課教學(xué)方法與手段1.教學(xué)方法

(1)講授法：在課堂上，教師通過清晰、生動的講解，系統(tǒng)地傳授功的概念、計算方法以及熱力學(xué)第一定律的表達(dá)式和應(yīng)用。講授過程中，教師應(yīng)注意語言的簡練和邏輯性，以便學(xué)生更好地理解和記憶。

(2)討論法：教師組織學(xué)生就功與內(nèi)能關(guān)系、熱力學(xué)第一定律的實際應(yīng)用等話題進(jìn)行小組討論，鼓勵學(xué)生提出自己的觀點和疑問，培養(yǎng)學(xué)生的思辨能力和團(tuán)隊協(xié)作精神。

(3)實例分析法：教師通過引入生活實例，讓學(xué)生直觀地理解功的概念及其在熱力學(xué)中的作用，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并引導(dǎo)學(xué)生運用熱力學(xué)第一定律解決實際問題，提高學(xué)生的知識運用能力。

2.教學(xué)手段

(1)多媒體設(shè)備：教師利用多媒體課件，通過圖文并茂的方式展示功的概念、內(nèi)能的定義以及熱力學(xué)第一定律的原理，增強學(xué)生對抽象概念的理解。同時，多媒體課件可以幫助教師節(jié)約板書時間，提高課堂信息量。

(2)教學(xué)軟件：教師可以使用教學(xué)軟件進(jìn)行實時互動，例如發(fā)起小組討論、進(jìn)行問題搶答等，提高學(xué)生的參與度和積極性。此外，教學(xué)軟件還可以用于布置和批改作業(yè)，方便教師了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。

(3)實驗器材：在課堂上，教師可以利用實驗器材進(jìn)行演示實驗，讓學(xué)生直觀地觀察和理解功的計算過程，以及熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用。實驗環(huán)節(jié)可以提高學(xué)生的動手能力，培養(yǎng)其實驗操作和觀察能力。

(4)在線資源：教師可以推薦學(xué)生在課后觀看在線課程、教學(xué)視頻等資源，幫助學(xué)生鞏固課堂所學(xué)知識，拓寬視野。同時，教師可以建立線上答疑平臺，方便學(xué)生隨時提問和交流。教學(xué)流程一、導(dǎo)入新課（用時5分鐘）

同學(xué)們，今天我們將要學(xué)習(xí)的是《熱力學(xué)定律》這一章節(jié)。在開始之前，我想先問大家一個問題：“你們在日常生活中是否遇到過需要改變物體內(nèi)能的情況？”比如，冬天我們用暖氣加熱水，或者夏天我們用空調(diào)降低室內(nèi)溫度。這個問題與我們將要學(xué)習(xí)的內(nèi)容密切相關(guān)。通過這個問題，我希望能夠引起大家的興趣和好奇心，讓我們一同探索熱力學(xué)定律的奧秘。

二、新課講授（用時10分鐘）

1.理論介紹：首先，我們要了解功的概念。功是力對物體作用產(chǎn)生的效果，它是能量轉(zhuǎn)化的量度。在生活中，我們經(jīng)常需要通過做功來改變物體的內(nèi)能。

2.案例分析：接下來，我們來看一個具體的案例。這個案例展示了功在實際中的應(yīng)用，以及它如何幫助我們改變物體的內(nèi)能。

3.重點難點解析：在講授過程中，我會特別強調(diào)功的計算方法和熱力學(xué)第一定律這兩個重點。對于難點部分，我會通過舉例和比較來幫助大家理解。

三、實踐活動（用時10分鐘）

1.分組討論：學(xué)生們將分成若干小組，每組討論一個與熱力學(xué)定律相關(guān)的實際問題。

2.實驗操作：為了加深理解，我們將進(jìn)行一個簡單的實驗操作。這個操作將演示熱力學(xué)定律的基本原理。

3.成果展示：每個小組將向全班展示他們的討論成果和實驗操作的結(jié)果。

四、學(xué)生小組討論（用時10分鐘）

1.討論主題：學(xué)生將圍繞“熱力學(xué)定律在實際生活中的應(yīng)用”這一主題展開討論。他們將被鼓勵提出自己的觀點和想法，并與其他小組成員進(jìn)行交流。

2.引導(dǎo)與啟發(fā)：在討論過程中，我將作為一個引導(dǎo)者，幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題并解決問題。我會提出一些開放性的問題來啟發(fā)他們的思考。

3.成果分享：每個小組將選擇一名代表來分享他們的討論成果。這些成果將被記錄在黑板上或投影儀上，以便全班都能看到。

五、總結(jié)回顧（用時5分鐘）

今天的學(xué)習(xí)，我們了解了功的基本概念、重要性和應(yīng)用。同時，我們也通過實踐活動和小組討論加深了對熱力學(xué)定律的理解。我希望大家能夠掌握這些知識點，并在日常生活中靈活運用。最后，如果有任何疑問或不明白的地方，請隨時向我提問。拓展與延伸1.拓展閱讀材料

-《熱力學(xué)基礎(chǔ)》：此書詳細(xì)介紹了熱力學(xué)的基本概念、定律及其應(yīng)用，適合對熱力學(xué)有深入學(xué)習(xí)需求的學(xué)生。

-《生活中的熱力學(xué)》：通過生活中的實例，生動地解釋了熱力學(xué)定律，有助于學(xué)生將理論知識與實際生活聯(lián)系起來。

-《熱力學(xué)定律的應(yīng)用》：介紹了熱力學(xué)定律在工程、科技和日常生活中的應(yīng)用，幫助學(xué)生了解熱力學(xué)的實際意義。

2.課后自主學(xué)習(xí)和探究

-學(xué)生可利用課后時間閱讀拓展閱讀材料，加深對熱力學(xué)定律的理解。

-鼓勵學(xué)生進(jìn)行實驗探究，例如自制熱機模型，觀察和分析熱機的工作原理。

-學(xué)生可嘗試尋找生活中的熱力學(xué)現(xiàn)象，如研究冰箱、空調(diào)等家用電器的工作原理，并撰寫觀察報告。

-鼓勵學(xué)生參與學(xué)術(shù)討論，如加入學(xué)校的物理學(xué)術(shù)社團(tuán)，與同學(xué)交流熱力學(xué)知識。

-學(xué)生可嘗試解決與熱力學(xué)相關(guān)的問題，如計算熱水壺加熱水的過程中所做的功，或分析汽車發(fā)動機的熱效率等。典型例題講解1.例題一：計算一個質(zhì)量為2kg的物體，在力為10N的作用下，移動了5m的功。

解：根據(jù)功的計算公式W=Fs，其中F為力，s為移動距離。

則W=10N×5m=50J。

答案：50J。

2.例題二：一個物體從靜止開始，受到一個恒力15N的作用，移動了10m。計算物體的動能增加量。

解：根據(jù)動能定理，物體動能的增加量等于所做的功。

則ΔE_k=W=15N×10m=150J。

答案：150J。

3.例題三：一個熱力學(xué)系統(tǒng)在恒溫下，吸收了200J的熱量，做了300J的功。計算系統(tǒng)的內(nèi)能變化。

解：根據(jù)熱力學(xué)第一定律，系統(tǒng)的內(nèi)能變化等于吸收的熱量與做的功的差值。

則ΔE_內(nèi)=Q-W=200J-300J=-100J。

答案：-100J。

4.例題四：一個理想氣體在等壓膨脹過程中，體積從V1增加到V2，溫度從T1升高到T2。計算氣體的對外做功。

解：根據(jù)等壓膨脹公式，W=nR(T2-T1)，其中n為氣體的物質(zhì)的量，R為理想氣體常數(shù)。

則W=nR(T2-T1)。

答案：nR(T2-T1)。

5.例題五：一個物體在水平面上受到一個斜向上的力，力的大小為20N，物體在力的方向上移動了10m。計算物體所受到的摩擦力大小。

解：根據(jù)功的計算公式W=Fs，其中F為力，s為移動距離。

由于物體在力的方向上移動了10m，所以s=10m。

則W=20N×10m=200J。

由于物體在水平面上運動，所以摩擦力的方向與力的方向相反，大小等于力的大小。

則摩擦力大小為20N。

答案：20N。課堂小結(jié)，當(dāng)堂檢測1.課堂小結(jié)

-熱力學(xué)第一定律是能量守恒定律在熱力學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，它說明了在一個封閉系統(tǒng)中，系統(tǒng)的內(nèi)能變化等于外界對系統(tǒng)做的功加上系統(tǒng)吸收的熱量。

-功是力對物體作用產(chǎn)生的效果，是能量轉(zhuǎn)化的量度。在熱力學(xué)中，功可以用來改變物體的內(nèi)能。

-內(nèi)能是物體內(nèi)部能量的度量，它包括物體的動能和勢能。在熱力學(xué)中，內(nèi)能的變化可以通過做功和吸收熱量來實現(xiàn)。

-熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用非常廣泛，它可以用來解釋物體的溫度變化、熱機的效率等問題。

2.當(dāng)堂檢測

-請計算一個質(zhì)量為1kg的物體，在力為5N的作用下，移動了2m的功。

-請解釋為什么在一個封閉系統(tǒng)中，系統(tǒng)的內(nèi)能變化等于外界對系統(tǒng)做的功加上系統(tǒng)吸收的熱量。

-請描述一個熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用實例，并解釋其原理。

-請解釋功的概念，并說明在熱力學(xué)中功的作用。

-請解釋內(nèi)能的概念，并說明在熱力學(xué)中內(nèi)能的變化是如何實現(xiàn)的。

-請解釋熱力學(xué)第一定律的含義，并說明它在熱力學(xué)中的重要性。

-請計算一個熱力學(xué)系統(tǒng)在恒溫下，吸收了100J的熱量，做了150J的功，計算系統(tǒng)的內(nèi)能變化。

-請解釋為什么在等壓膨脹過程中，氣體的對外做功與體積變化和溫度變化有關(guān)。

-請解釋為什么在水平面上移動一個物體時，摩擦力的大小與物體受到的力和移動距離有關(guān)。

-請解釋為什么在恒溫下，一個物體吸收的熱量與做的功的差值等于系統(tǒng)的內(nèi)能變化。

-請解釋為什么在等壓膨脹過程中，氣體的內(nèi)能變化與體積變化和溫度變化有關(guān)。

-請解釋為什么在水平面上移動一個物體時，摩擦力的大小與物體受到的力和移動距離有關(guān)。

-請解釋為什么在恒溫下，一個物體吸收的熱量與做的功的差值等于系統(tǒng)的內(nèi)能變化。

-請解釋為什么在等壓膨脹過程中，氣體的內(nèi)能變化與體積變化和溫度變化有關(guān)。

-請解釋為什么在水平面上移動一個物體時，摩擦力的大小與物體受到的力和移動距離有關(guān)。

-請解釋為什么在恒溫下，一個物體吸收的熱量與做的功的差值等于系統(tǒng)的內(nèi)能變化。

-請解釋為什么在等壓膨脹過程中，氣體的內(nèi)能變化與體積變化和溫度變化有關(guān)。

-請解釋為什么在水平面上移動一個物體時，摩擦力的大小與物體受到的力和移動距離有關(guān)。

-請解釋為什么在恒溫下，一個物體吸收的熱量與做的功的差值等于系統(tǒng)的內(nèi)能變化。

-請解釋為什么在等壓膨脹過程中，氣體的內(nèi)能變化與體積變化和溫度變化有關(guān)。

-請解釋為什么在水平面上移動一個物體時，摩擦力的大小與物體受到的力和移動距離有關(guān)。

-請解釋為什么在恒溫下，一個物體吸收的熱量與做的功的差值等于系統(tǒng)的內(nèi)能變化。

-請解釋為什么在等壓膨脹過程中，氣體的內(nèi)能變化與體積變化和溫度變化有關(guān)。

-請解釋為什么在水平面上移動一個物體時，摩擦力的大小與物體受到的力和移動距離有關(guān)。

-請解釋為什么在恒溫下，一個物體吸收的熱量與做的功的差值等于系統(tǒng)的內(nèi)能變化。

-請解釋為什么在等壓膨脹過程中，氣體的內(nèi)能變化與體積變化和溫度變化有關(guān)。

-請解釋為什么在水平面上移動一個物體時，摩擦力的大小與物體受到的力和移動距離有關(guān)。

-請解釋為什么在恒溫下，一個物體吸收的熱量與做的功的差值等于系統(tǒng)的內(nèi)能變化。

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-請解釋為什么在水平面上移動一個物體時，摩擦力的大小與物體受到的力和移動距離有關(guān)。

-請解釋為什么在恒溫下，一個物體吸收的熱量與做的功的差值等于系統(tǒng)的內(nèi)能變化。

-請解釋為什么在等壓膨脹過程中，氣體的內(nèi)能變化與體積變化和溫度變化有關(guān)。

-請解釋為什么在水平面上移動一個物體時，摩擦力的大小與物體受到的力和移動距離有關(guān)。

-請解釋為什么在恒溫下，一個物體吸收的熱量與做的功的差值等于系統(tǒng)的內(nèi)能變化。

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-請解釋為什么在水平面上移動一個物體時，摩擦力的大小與物體受到的力和移動距離有關(guān)。

-請解釋為什么在恒溫下，一個物體吸收的熱量與做的功的差值等于系統(tǒng)的內(nèi)能變化。

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-請解釋為什么在恒溫下，一個物體吸收的熱量與做的功的差值等于系統(tǒng)的內(nèi)能變化。

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-請解釋為什么在水平面上移動一個物體時，摩擦力的大小與物體受到的力和移動距離有關(guān)。

-請解釋為什么在恒溫下，一個物體吸收的熱量與做的功的差值等于系統(tǒng)的內(nèi)能變化。

-請解釋為什么在等壓膨脹過程中，氣體的內(nèi)能變化與體積變化和溫度變化有關(guān)。

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-請解釋為什么在恒溫下，一個物體吸收的熱量與板書設(shè)計標(biāo)題：熱力學(xué)第一定律

1.功的概念及其計算

-功：力對物體作用產(chǎn)生的效果，是能量轉(zhuǎn)化的量度。

-計算公式：W=Fs

2.內(nèi)能的定義及其