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4 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案4新人教版選修3-3授課內(nèi)容授課時(shí)數(shù)授課班級(jí)授課人數(shù)授課地點(diǎn)授課時(shí)間課程基本信息1.課程名稱：高中物理——熱力學(xué)第一定律

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5月10日

4.教學(xué)時(shí)數(shù)：1課時(shí)（45分鐘）核心素養(yǎng)目標(biāo)1.理解熱力學(xué)第一定律的基本概念和原理，掌握能量守恒定律在實(shí)際問(wèn)題中的應(yīng)用。

2.培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)觀察能力和科學(xué)思維，能夠運(yùn)用熱力學(xué)第一定律解釋和分析熱現(xiàn)象。

3.提高學(xué)生的物理邏輯推理能力，能夠運(yùn)用熱力學(xué)第一定律進(jìn)行問(wèn)題的分析和解決。

4.培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和溝通交流能力，在小組討論和實(shí)驗(yàn)中能夠與他人合作，共同解決問(wèn)題。學(xué)情分析1.學(xué)生層次：

本節(jié)課的對(duì)象是高三年級(jí)的學(xué)生，他們已經(jīng)學(xué)習(xí)了物理的基礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)于熱力學(xué)的基本概念和原理有一定的了解。在學(xué)習(xí)熱力學(xué)第一定律之前，他們已經(jīng)掌握了能量守恒定律和熱力學(xué)基本概念，如溫度、熱量等。學(xué)生們的物理知識(shí)水平參差不齊，部分學(xué)生對(duì)物理概念的理解不夠深入，需要通過(guò)實(shí)例和實(shí)驗(yàn)來(lái)加深理解。

2.知識(shí)、能力、素質(zhì)方面：

學(xué)生們已經(jīng)具備了一定的物理知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能，能夠進(jìn)行簡(jiǎn)單的物理實(shí)驗(yàn)和觀察。在學(xué)習(xí)熱力學(xué)第一定律的過(guò)程中，他們需要進(jìn)一步理解熱力學(xué)定律的基本概念和原理，并能夠運(yùn)用到實(shí)際問(wèn)題中。此外，學(xué)生們需要提高自己的邏輯推理能力和科學(xué)思維，能夠運(yùn)用熱力學(xué)第一定律進(jìn)行問(wèn)題的分析和解決。

3.行為習(xí)慣：

學(xué)生們?cè)趯W(xué)習(xí)物理的過(guò)程中，部分學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)和觀察不夠積極，容易忽視實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的重要性。在進(jìn)行小組討論和實(shí)驗(yàn)時(shí)，部分學(xué)生缺乏團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和溝通交流能力，這對(duì)于學(xué)習(xí)熱力學(xué)第一定律會(huì)產(chǎn)生一定的影響。因此，在教學(xué)過(guò)程中，需要注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)觀察能力、團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和溝通交流能力。

4.對(duì)課程學(xué)習(xí)的影響：

學(xué)生們對(duì)熱力學(xué)第一定律的知識(shí)點(diǎn)和原理已經(jīng)有一定的了解，這對(duì)于本節(jié)課的學(xué)習(xí)起到了基礎(chǔ)性的作用。然而，學(xué)生們?cè)谥R(shí)運(yùn)用、邏輯推理和實(shí)驗(yàn)技能方面存在差異，需要在教學(xué)過(guò)程中進(jìn)行針對(duì)性的引導(dǎo)和輔導(dǎo)。此外，學(xué)生的行為習(xí)慣和團(tuán)隊(duì)合作能力對(duì)課程學(xué)習(xí)也有一定的影響，需要在教學(xué)過(guò)程中注重培養(yǎng)和引導(dǎo)。教學(xué)方法與手段1.教學(xué)方法：

（1）講授法：在課堂上，教師可以通過(guò)清晰、生動(dòng)的講解，向?qū)W生傳授熱力學(xué)第一定律的基本概念和原理。結(jié)合具體的例子和實(shí)際問(wèn)題，幫助學(xué)生理解和掌握熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用。

（2）討論法：組織學(xué)生進(jìn)行小組討論，讓學(xué)生們針對(duì)熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用問(wèn)題進(jìn)行交流和探討。通過(guò)討論，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力和團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)，提高他們對(duì)熱力學(xué)第一定律的理解和運(yùn)用能力。

（3）實(shí)驗(yàn)法：安排實(shí)驗(yàn)課程，讓學(xué)生親身參與實(shí)驗(yàn)觀察和數(shù)據(jù)分析。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生更加直觀地理解熱力學(xué)第一定律的原理，提高他們的實(shí)驗(yàn)技能和觀察能力。

2.教學(xué)手段：

（1）多媒體設(shè)備：利用多媒體課件和教學(xué)視頻，生動(dòng)形象地展示熱力學(xué)第一定律的原理和應(yīng)用。通過(guò)視覺(jué)、聽覺(jué)的結(jié)合，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和理解程度。

（2）教學(xué)軟件：運(yùn)用教學(xué)軟件進(jìn)行課堂互動(dòng)和練習(xí)，讓學(xué)生在互動(dòng)中鞏固熱力學(xué)第一定律的知識(shí)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和糾正學(xué)生的錯(cuò)誤。

（3）在線資源：引導(dǎo)學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行自學(xué)，拓展他們對(duì)熱力學(xué)第一定律相關(guān)知識(shí)的理解。鼓勵(lì)學(xué)生查閱學(xué)術(shù)文章、案例分析等資料，提高他們的自主學(xué)習(xí)能力。

（4）實(shí)體模型和教具：使用實(shí)體模型和教具，直觀地向?qū)W生展示熱力學(xué)第一定律的原理和應(yīng)用。通過(guò)觸摸和操作模型，讓學(xué)生更加深刻地理解熱力學(xué)第一定律。

（5）小組合作活動(dòng)：組織學(xué)生進(jìn)行小組合作活動(dòng)，如小組討論、實(shí)驗(yàn)探究等。通過(guò)合作，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和溝通交流能力，提高他們對(duì)熱力學(xué)第一定律的理解和應(yīng)用能力。教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)1.導(dǎo)入新課（5分鐘）

目標(biāo)：引起學(xué)生對(duì)熱力學(xué)第一定律的興趣，激發(fā)其探索欲望。

過(guò)程：

開場(chǎng)提問(wèn)：“你們知道熱力學(xué)第一定律是什么嗎？它與我們的生活有什么關(guān)系？”

展示一些關(guān)于熱力學(xué)第一定律的圖片或視頻片段，讓學(xué)生初步感受熱力學(xué)第一定律的魅力或特點(diǎn)。

簡(jiǎn)短介紹熱力學(xué)第一定律的基本概念和重要性，為接下來(lái)的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

2.熱力學(xué)第一定律基礎(chǔ)知識(shí)講解（10分鐘）

目標(biāo)：讓學(xué)生了解熱力學(xué)第一定律的基本概念、組成部分和原理。

過(guò)程：

講解熱力學(xué)第一定律的定義，包括其主要組成元素或結(jié)構(gòu)。

詳細(xì)介紹熱力學(xué)第一定律的組成部分或功能，使用圖表或示意圖幫助學(xué)生理解。

3.熱力學(xué)第一定律案例分析（20分鐘）

目標(biāo)：通過(guò)具體案例，讓學(xué)生深入了解熱力學(xué)第一定律的特性和重要性。

過(guò)程：

選擇幾個(gè)典型的熱力學(xué)第一定律案例進(jìn)行分析。

詳細(xì)介紹每個(gè)案例的背景、特點(diǎn)和意義，讓學(xué)生全面了解熱力學(xué)第一定律的多樣性或復(fù)雜性。

引導(dǎo)學(xué)生思考這些案例對(duì)實(shí)際生活或?qū)W習(xí)的影響，以及如何應(yīng)用熱力學(xué)第一定律解決實(shí)際問(wèn)題。

4.學(xué)生小組討論（10分鐘）

目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生的合作能力和解決問(wèn)題的能力。

過(guò)程：

將學(xué)生分成若干小組，每組選擇一個(gè)與熱力學(xué)第一定律相關(guān)的主題進(jìn)行深入討論。

小組內(nèi)討論該主題的現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)以及可能的解決方案。

每組選出一名代表，準(zhǔn)備向全班展示討論成果。

5.課堂展示與點(diǎn)評(píng)（15分鐘）

目標(biāo)：鍛煉學(xué)生的表達(dá)能力，同時(shí)加深全班對(duì)熱力學(xué)第一定律的認(rèn)識(shí)和理解。

過(guò)程：

各組代表依次上臺(tái)展示討論成果，包括主題的現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)及解決方案。

其他學(xué)生和教師對(duì)展示內(nèi)容進(jìn)行提問(wèn)和點(diǎn)評(píng)，促進(jìn)互動(dòng)交流。

教師總結(jié)各組的亮點(diǎn)和不足，并提出進(jìn)一步的建議和改進(jìn)方向。

6.課堂小結(jié)（5分鐘）

目標(biāo)：回顧本節(jié)課的主要內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)熱力學(xué)第一定律的重要性和意義。

過(guò)程：

簡(jiǎn)要回顧本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容，包括熱力學(xué)第一定律的基本概念、組成部分、案例分析等。

強(qiáng)調(diào)熱力學(xué)第一定律在現(xiàn)實(shí)生活或?qū)W習(xí)中的價(jià)值和作用，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)一步探索和應(yīng)用熱力學(xué)第一定律。

布置課后作業(yè)：讓學(xué)生撰寫一篇關(guān)于熱力學(xué)第一定律的短文或報(bào)告，以鞏固學(xué)習(xí)效果。知識(shí)點(diǎn)梳理1.熱力學(xué)第一定律的定義：熱力學(xué)第一定律，又稱能量守恒定律，指出在一個(gè)封閉系統(tǒng)中，能量不會(huì)憑空產(chǎn)生也不會(huì)憑空消失，只會(huì)從一種形式轉(zhuǎn)換為另一種形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體。

2.熱力學(xué)第一定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式：熱力學(xué)第一定律可以用數(shù)學(xué)表達(dá)式表示為ΔU=Q-W，其中ΔU表示系統(tǒng)內(nèi)能的變化，Q表示系統(tǒng)吸收的熱量，W表示系統(tǒng)對(duì)外做的功。

3.熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用：熱力學(xué)第一定律廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，如熱機(jī)、熱泵、制冷機(jī)等，是理解和分析這些設(shè)備工作原理的基礎(chǔ)。

4.內(nèi)能的概念：內(nèi)能是指物體內(nèi)部所有分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)所具有的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和，是物體的一種宏觀量。

5.熱量和功的概念：熱量是指在熱傳遞過(guò)程中，由于溫度差引起的能量轉(zhuǎn)移，功是指力對(duì)物體做的位移乘以力的大小。

6.熱力學(xué)第一定律的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以驗(yàn)證熱力學(xué)第一定律的正確性，如通過(guò)測(cè)量物體在吸收或釋放熱量時(shí)的溫度變化，以及物體對(duì)外做功的情況，來(lái)驗(yàn)證能量守恒的原理。

7.熱力學(xué)第一定律與生活實(shí)際的聯(lián)系：在日常生活中，我們可以觀察到許多熱力學(xué)第一定律的實(shí)例，如燒水時(shí)水溫升高、用暖氣時(shí)房間溫度升高等。

8.熱力學(xué)第一定律的拓展：熱力學(xué)第一定律是熱力學(xué)的基礎(chǔ)，進(jìn)一步的學(xué)習(xí)可以涉及到熱力學(xué)第二定律和熱力學(xué)第三定律，這些定律分別描述了熵的增加和熱力學(xué)過(guò)程的可逆性。

9.熱力學(xué)第一定律在科技中的應(yīng)用：熱力學(xué)第一定律在航空航天、能源轉(zhuǎn)換、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用，對(duì)于提高能源利用效率、保護(hù)環(huán)境具有重要意義。

10.熱力學(xué)第一定律的哲學(xué)意義：熱力學(xué)第一定律揭示了自然界中能量守恒的普遍規(guī)律，反映了物質(zhì)世界的客觀實(shí)在性，對(duì)于認(rèn)識(shí)世界的本質(zhì)具有重要的哲學(xué)意義。課堂1.課堂評(píng)價(jià)：

（1）提問(wèn)：在課堂上，教師可以通過(guò)提問(wèn)的方式了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。針對(duì)熱力學(xué)第一定律的相關(guān)知識(shí)，教師可以設(shè)計(jì)一些開放性問(wèn)題，如“熱力學(xué)第一定律在實(shí)際生活中有哪些應(yīng)用？”、“你能舉例說(shuō)明內(nèi)能的概念嗎？”等，鼓勵(lì)學(xué)生積極思考和回答。通過(guò)提問(wèn)，教師可以了解學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握程度。

（2）觀察：教師應(yīng)時(shí)刻關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，觀察他們?cè)谡n堂上的行為表現(xiàn)，如是否專心聽講、是否能與同學(xué)進(jìn)行良好的互動(dòng)等。對(duì)于表現(xiàn)出色的學(xué)生，可以給予及時(shí)的表?yè)P(yáng)和鼓勵(lì)；對(duì)于有困難的學(xué)生，教師應(yīng)及時(shí)提供幫助和指導(dǎo)。

（3）測(cè)試：在課堂上，教師可以安排一些小測(cè)試，如選擇題、填空題等，用來(lái)檢測(cè)學(xué)生對(duì)熱力學(xué)第一定律知識(shí)的掌握情況。通過(guò)測(cè)試，教師可以了解學(xué)生在理解、記憶和應(yīng)用方面的表現(xiàn)，為下一步的教學(xué)提供依據(jù)。

2.作業(yè)評(píng)價(jià)：

（1）認(rèn)真批改：教師應(yīng)對(duì)學(xué)生的作業(yè)進(jìn)行認(rèn)真批改，注意學(xué)生的解題思路、方法和創(chuàng)新點(diǎn)。對(duì)于正確的解答，教師可以給予肯定和鼓勵(lì)；對(duì)于存在的問(wèn)題，教師應(yīng)及時(shí)指出并給予指導(dǎo)。

（2）點(diǎn)評(píng)和反饋：在作業(yè)評(píng)價(jià)中，教師應(yīng)盡量給出具體的點(diǎn)評(píng)和反饋，讓學(xué)生明白自己的優(yōu)點(diǎn)和不足之處。如在學(xué)生的作業(yè)中，如果表現(xiàn)出對(duì)熱力學(xué)第一定律的理解較為深入，教師可以表?yè)P(yáng)其“理解深刻”；如果學(xué)生在解題過(guò)程中存在誤區(qū)，教師應(yīng)指出“此處應(yīng)注意熱量和功的區(qū)分”。

（3）鼓勵(lì)學(xué)生繼續(xù)努力：在作業(yè)評(píng)價(jià)中，教師應(yīng)注重激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和自信心。對(duì)于表現(xiàn)優(yōu)秀的學(xué)生，教師可以鼓勵(lì)他們“繼續(xù)保持，相信你會(huì)取得更好的成績(jī)”；對(duì)于暫時(shí)遇到困難的學(xué)生，教師應(yīng)鼓勵(lì)他們“不要?dú)怵H，相信你一定能夠克服困難”。

3.綜合評(píng)價(jià)：

（1）學(xué)生自評(píng)：教師可以鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行自我評(píng)價(jià)，讓學(xué)生思考自己在學(xué)習(xí)熱力學(xué)第一定律過(guò)程中的優(yōu)點(diǎn)和不足，從而激發(fā)他們的自我改進(jìn)意識(shí)。

（2）同伴評(píng)價(jià)：學(xué)生之間可以相互評(píng)價(jià)，互相學(xué)習(xí)和借鑒。在小組討論和實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生可以相互觀察和評(píng)價(jià)對(duì)方的表現(xiàn)，從而提高自己的學(xué)習(xí)效果。

（3）教師評(píng)價(jià)：教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生的課堂表現(xiàn)、作業(yè)完成情況和測(cè)試成績(jī)等方面進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，全面了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。重點(diǎn)題型整理1.題型一：內(nèi)能變化計(jì)算

題干：一個(gè)封閉系統(tǒng)吸收了1000J的熱量，對(duì)外做功200J，求系統(tǒng)的內(nèi)能變化。

答案：根據(jù)熱力學(xué)第一定律，系統(tǒng)的內(nèi)能變化為Q-W，即1000J-200J=800J。

2.題型二：熱量和功的區(qū)分

題干：一個(gè)物體吸收了2000J的熱量，對(duì)外做功1000J，問(wèn)物體內(nèi)能的變化。

答案：由于熱量和功是兩種不同的能量形式，它們不能直接相加。因此，物體內(nèi)能的變化等于吸收的熱量減去對(duì)外做的功，即2000J-1000J=1000J。

3.題型三：熱力學(xué)第一定律的實(shí)際應(yīng)用

題干：一個(gè)熱機(jī)吸收了3000J的熱量，對(duì)外做功1500J，求熱機(jī)的效率。

答案：熱機(jī)的效率是做功與吸收的熱量之比，即1500J/3000J=0.5或50%。

4.題型四：熱力學(xué)第一定律與生活實(shí)際的聯(lián)系

題干：解釋為什么燒水時(shí)水溫會(huì)升高。

答案：燒水時(shí)，水吸收了熱量，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，水溫升高是因?yàn)槲盏臒崃砍^(guò)了對(duì)外做的功，導(dǎo)致水內(nèi)能增加。

5.題型五：熱力學(xué)第一定律的拓展

題干：解釋熱力學(xué)第二定律和熱力學(xué)第三定律與熱力學(xué)第一定律的關(guān)系。

答案：熱力學(xué)第二定律描述了熵的增加原理，即在自然過(guò)程中，熵總是趨向于增加，這與熱力學(xué)第一定律相輔相成，共同構(gòu)成了熱力學(xué)的基礎(chǔ)。熱力學(xué)第三定律則描述了熱力學(xué)過(guò)程的可逆性，即在絕對(duì)零度時(shí)，所有物質(zhì)的熵都為零，這是熱力學(xué)第一定律的進(jìn)一步延伸。教學(xué)反思與改進(jìn)1.設(shè)計(jì)反思活動(dòng)

在本節(jié)課結(jié)束后，我將組織學(xué)生進(jìn)行反思活動(dòng)，以評(píng)估教學(xué)效果并識(shí)別需要改進(jìn)的地方。具體活動(dòng)如下：

（1）學(xué)生自我評(píng)價(jià)：讓學(xué)生填寫一份自我評(píng)價(jià)表，內(nèi)容包括對(duì)本節(jié)課學(xué)習(xí)內(nèi)容的掌握程度、學(xué)習(xí)過(guò)程中的困難及原因等。

（2）小組討論：將學(xué)生分成小組，討論本節(jié)課的優(yōu)點(diǎn)和不足，以及如何改進(jìn)教學(xué)方法和手段。

（3）教師反饋：向?qū)W生收集意見和建議，了解他們對(duì)本節(jié)課的看法和期望。

2.制定改進(jìn)措施

根據(jù)學(xué)生的反饋和教學(xué)效果，我將制定以下改進(jìn)措施：

（1）增加實(shí)例和實(shí)驗(yàn)：在講解熱力學(xué)第一定律時(shí)，增加更多實(shí)際案例和實(shí)驗(yàn)，幫助學(xué)生更好地理解和應(yīng)用知識(shí)。

（2）加強(qiáng)互動(dòng)和討論：鼓勵(lì)學(xué)生積極參與課堂討論，提出問(wèn)題并分享自己的觀點(diǎn)，提高學(xué)生的參與度和興趣。

（3）利用多媒體教學(xué)：利用多媒體課件和教學(xué)視頻，生動(dòng)形象地展示熱力學(xué)第一定律的原理和應(yīng)用，提高教學(xué)效果。

（4）提供課后輔導(dǎo)：為學(xué)生提供課后輔導(dǎo)，幫助他們?cè)趯W(xué)習(xí)中遇到的困難和問(wèn)題，提高他們的學(xué)習(xí)效果。

（5）鼓勵(lì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)：引導(dǎo)學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行自學(xué)，拓展他們對(duì)熱力學(xué)第一定律相關(guān)知識(shí)的理解，提高他們的自主學(xué)習(xí)能力。板書設(shè)計(jì)（1）目的明確，緊扣教學(xué)內(nèi)容：

-熱力學(xué)第一定律的基本概念

-熱力學(xué)第一定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式：ΔU=Q-W

-內(nèi)能的概念和計(jì)算方法

-熱量和功的概念及其區(qū)別

-熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用實(shí)例

（2）結(jié)構(gòu)清晰，條理分明：

-引入新課