2024-2025學(xué)年高中物理 第四章 能量守恒與熱力學(xué)定律 2 熱力學(xué)第一定律教案1 教科版選修3-3

2024-2025學(xué)年高中物理第四章能量守恒與熱力學(xué)定律2熱力學(xué)第一定律教案1教科版選修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)間教學(xué)內(nèi)容分析本節(jié)課的主要教學(xué)內(nèi)容是熱力學(xué)第一定律。熱力學(xué)第一定律指出，一個(gè)系統(tǒng)的內(nèi)能變化等于外界對(duì)系統(tǒng)做的功加上系統(tǒng)吸收的熱量。本節(jié)課將引導(dǎo)學(xué)生理解并掌握熱力學(xué)第一定律的表述、意義及其應(yīng)用。

教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生已有知識(shí)的聯(lián)系：在學(xué)習(xí)本節(jié)課之前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了力學(xué)中的功和能量概念，對(duì)能量的轉(zhuǎn)化和守恒有了初步的認(rèn)識(shí)。本節(jié)課將在此基礎(chǔ)上，引入熱力學(xué)第一定律，使學(xué)生能夠?qū)⒁延械牧W(xué)知識(shí)擴(kuò)展到熱力學(xué)領(lǐng)域，形成對(duì)能量守恒與轉(zhuǎn)化更全面的理解。核心素養(yǎng)目標(biāo)本節(jié)課的核心素養(yǎng)目標(biāo)包括：

1.科學(xué)思維：通過(guò)學(xué)習(xí)熱力學(xué)第一定律，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)思維方法分析和解決問(wèn)題的能力，使其能夠從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中抽象出熱力學(xué)第一定律的一般性結(jié)論。

2.科學(xué)探究：引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、分析數(shù)據(jù)，探索并理解熱力學(xué)第一定律的表述和意義，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。

3.科學(xué)態(tài)度與價(jià)值觀：通過(guò)學(xué)習(xí)熱力學(xué)第一定律，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到自然界中能量守恒的重要性，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和價(jià)值觀。

4.科學(xué)交流：鼓勵(lì)學(xué)生在課堂上積極發(fā)言，與同學(xué)進(jìn)行討論，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)交流能力。教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)：

（1）熱力學(xué)第一定律的表述：一個(gè)系統(tǒng)的內(nèi)能變化等于外界對(duì)系統(tǒng)做的功加上系統(tǒng)吸收的熱量。

（2）熱力學(xué)第一定律的意義：揭示了能量守恒在熱力學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，表明能量不能被創(chuàng)造或消滅，只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式。

（3）熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用：能夠運(yùn)用熱力學(xué)第一定律分析實(shí)際問(wèn)題，如熱機(jī)效率、熱傳遞等。

2.教學(xué)難點(diǎn)：

（1）內(nèi)能的概念：內(nèi)能是指系統(tǒng)內(nèi)部所有分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和。學(xué)生需要理解內(nèi)能的微觀意義，并能夠?qū)⑵渑c宏觀現(xiàn)象聯(lián)系起來(lái)。

（2）功的計(jì)算：在熱力學(xué)中，功包括系統(tǒng)對(duì)外做功和外界對(duì)系統(tǒng)做功。學(xué)生需要掌握功的計(jì)算方法，并能正確判斷系統(tǒng)對(duì)外做功或外界對(duì)系統(tǒng)做功。

（3）熱量傳遞的微觀機(jī)制：學(xué)生需要理解熱量是由于分子間的熱運(yùn)動(dòng)而傳遞的，溫度越高，分子熱運(yùn)動(dòng)越劇烈。

（4）熱力學(xué)第一定律在實(shí)際問(wèn)題中的應(yīng)用：學(xué)生需要學(xué)會(huì)將熱力學(xué)第一定律應(yīng)用于解決實(shí)際問(wèn)題，如熱機(jī)效率的計(jì)算、熱傳遞過(guò)程的分析等。

（5）學(xué)生的直觀感知與微觀解釋的銜接：學(xué)生往往難以將直觀感知的熱現(xiàn)象與微觀層面的分子運(yùn)動(dòng)聯(lián)系起來(lái)。教師需要采取有效的教學(xué)方法，如動(dòng)畫演示、實(shí)驗(yàn)觀察等，幫助學(xué)生建立起宏觀與微觀之間的聯(lián)系。教學(xué)方法與策略1.教學(xué)方法：

（1）講授法：在課堂上，教師將運(yùn)用講授法，系統(tǒng)地傳授熱力學(xué)第一定律的相關(guān)知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生理解熱力學(xué)第一定律的表述、意義及其應(yīng)用。

（2）案例研究：通過(guò)分析具體的案例，使學(xué)生能夠?qū)崃W(xué)第一定律應(yīng)用于解決實(shí)際問(wèn)題，提高學(xué)生的應(yīng)用能力。

（3）項(xiàng)目導(dǎo)向?qū)W習(xí)：組織學(xué)生進(jìn)行小組項(xiàng)目，讓學(xué)生在實(shí)踐中探究熱力學(xué)第一定律的相關(guān)問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力和解決問(wèn)題的能力。

2.教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)：

（1）實(shí)驗(yàn)觀察：安排學(xué)生進(jìn)行熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)熱力學(xué)第一定律的規(guī)律。

（2）小組討論：在講授過(guò)程中，教師將組織學(xué)生進(jìn)行小組討論，分享彼此的思考和感悟，促進(jìn)學(xué)生的思維碰撞和深度學(xué)習(xí)。

（3）角色扮演：設(shè)計(jì)角色扮演活動(dòng)，讓學(xué)生模擬科學(xué)家發(fā)現(xiàn)熱力學(xué)第一定律的過(guò)程，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和記憶。

3.教學(xué)媒體和資源使用：

（1）PPT：教師將制作精美的PPT，通過(guò)圖文并茂的形式，直觀地展示熱力學(xué)第一定律的相關(guān)知識(shí)和實(shí)例。

（2）視頻：播放實(shí)驗(yàn)操作視頻，讓學(xué)生更清晰地了解實(shí)驗(yàn)過(guò)程，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力。

（3）在線工具：利用在線工具，如互動(dòng)問(wèn)答平臺(tái)，讓學(xué)生隨時(shí)隨地提出問(wèn)題、解決問(wèn)題，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性。教學(xué)流程一、導(dǎo)入新課（用時(shí)5分鐘）

同學(xué)們，今天我們將要學(xué)習(xí)的是《熱力學(xué)第一定律》這一章節(jié)。在開始之前，我想先問(wèn)大家一個(gè)問(wèn)題：“你們?cè)谌粘Ｉ钪惺欠裼龅竭^(guò)能量轉(zhuǎn)化的情況？”（舉例說(shuō)明）比如，冬天使用暖氣時(shí)，室內(nèi)的熱量是如何從暖氣片傳遞到我們身上的？這個(gè)問(wèn)題與我們將要學(xué)習(xí)的內(nèi)容密切相關(guān)。通過(guò)這個(gè)問(wèn)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)第一定律的奧秘。

二、新課講授（用時(shí)10分鐘）

1.理論介紹：首先，我們要了解熱力學(xué)第一定律的基本概念。熱力學(xué)第一定律是能量守恒定律在熱力學(xué)領(lǐng)域的具體表現(xiàn)，它指出一個(gè)系統(tǒng)的內(nèi)能變化等于外界對(duì)系統(tǒng)做的功加上系統(tǒng)吸收的熱量。

2.案例分析：接下來(lái)，我們來(lái)看一個(gè)具體的案例。這個(gè)案例展示了熱力學(xué)第一定律在實(shí)際中的應(yīng)用，以及它如何幫助我們解決問(wèn)題。比如，通過(guò)熱力學(xué)第一定律，我們可以分析暖氣系統(tǒng)的效率，從而提出改進(jìn)意見。

3.重點(diǎn)難點(diǎn)解析：在講授過(guò)程中，我會(huì)特別強(qiáng)調(diào)內(nèi)能的概念和功的計(jì)算這兩個(gè)重點(diǎn)。對(duì)于內(nèi)能的概念，我會(huì)通過(guò)舉例和比較來(lái)幫助大家理解。對(duì)于功的計(jì)算，我會(huì)詳細(xì)解釋系統(tǒng)對(duì)外做功和外界對(duì)系統(tǒng)做功的計(jì)算方法。

三、實(shí)踐活動(dòng)（用時(shí)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(gè)與熱力學(xué)第一定律相關(guān)的實(shí)際問(wèn)題。

2.實(shí)驗(yàn)操作：為了加深理解，我們將進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)操作。這個(gè)操作將演示熱力學(xué)第一定律的基本原理。

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

四、學(xué)生小組討論（用時(shí)10分鐘）

1.討論主題：學(xué)生將圍繞“熱力學(xué)第一定律在實(shí)際生活中的應(yīng)用”這一主題展開討論。他們將被鼓勵(lì)提出自己的觀點(diǎn)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(guò)程中，我將作為一個(gè)引導(dǎo)者，幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題并解決問(wèn)題。我會(huì)提出一些開放性的問(wèn)題來(lái)啟發(fā)他們的思考。

3.成果分享：每個(gè)小組將選擇一名代表來(lái)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(shí)5分鐘）

今天的學(xué)習(xí)，我們了解了熱力學(xué)第一定律的基本概念、重要性和應(yīng)用。同時(shí)，我們也通過(guò)實(shí)踐活動(dòng)和小組討論加深了對(duì)熱力學(xué)第一定律的理解。我希望大家能夠掌握這些知識(shí)點(diǎn)，并在日常生活中靈活運(yùn)用。最后，如果有任何疑問(wèn)或不明白的地方，請(qǐng)隨時(shí)向我提問(wèn)。教學(xué)資源拓展1.拓展資源：

（1）熱力學(xué)第一定律的發(fā)現(xiàn)史：為學(xué)生提供熱力學(xué)第一定律的發(fā)現(xiàn)史，如焦耳實(shí)驗(yàn)、卡諾循環(huán)等，幫助學(xué)生了解熱力學(xué)第一定律的研究背景和發(fā)展過(guò)程。

（2）熱力學(xué)第一定律在現(xiàn)代科技領(lǐng)域的應(yīng)用：介紹熱力學(xué)第一定律在現(xiàn)代科技領(lǐng)域中的應(yīng)用，如熱機(jī)效率的提高、制冷技術(shù)的改進(jìn)等，幫助學(xué)生了解熱力學(xué)第一定律的實(shí)際意義。

（3）熱力學(xué)第一定律的相關(guān)論文和書籍：推薦一些與熱力學(xué)第一定律相關(guān)的論文和書籍，供學(xué)生進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)。

2.拓展建議：

（1）讓學(xué)生通過(guò)查閱資料，了解熱力學(xué)第一定律的發(fā)現(xiàn)史，加深對(duì)熱力學(xué)第一定律的理解和認(rèn)識(shí)。

（2）組織學(xué)生進(jìn)行小組討論，探討熱力學(xué)第一定律在現(xiàn)代科技領(lǐng)域的應(yīng)用，提高學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力。

（3）鼓勵(lì)學(xué)生閱讀與熱力學(xué)第一定律相關(guān)的論文和書籍，提高學(xué)生的學(xué)術(shù)素養(yǎng)和研究能力。

（4）開展課外實(shí)踐活動(dòng)，如自制熱機(jī)、制冷裝置等，讓學(xué)生親自動(dòng)手操作，體驗(yàn)熱力學(xué)第一定律在實(shí)際生活中的應(yīng)用。

（5）組織學(xué)生參加學(xué)術(shù)講座、競(jìng)賽等活動(dòng)，拓寬學(xué)生的知識(shí)視野，提高學(xué)生的學(xué)術(shù)素養(yǎng)。

（6）引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注熱力學(xué)第一定律在熱點(diǎn)問(wèn)題中的應(yīng)用，如全球氣候變化、能源危機(jī)等，培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感。教學(xué)反思與改進(jìn)在講授《熱力學(xué)第一定律》這一章節(jié)后，我計(jì)劃進(jìn)行一系列的反思活動(dòng)，以評(píng)估教學(xué)效果并識(shí)別需要改進(jìn)的地方。

首先，我會(huì)回顧課堂上的講授內(nèi)容和教學(xué)方法。我將會(huì)考慮是否清晰地解釋了熱力學(xué)第一定律的概念，以及是否有效地引導(dǎo)學(xué)生理解了這個(gè)定律的實(shí)際意義。此外，我還會(huì)思考是否提供了足夠的實(shí)例和案例來(lái)幫助學(xué)生將理論應(yīng)用于實(shí)際問(wèn)題。

接著，我會(huì)考慮課堂上的互動(dòng)和學(xué)生的參與程度。我將會(huì)反思是否有效地鼓勵(lì)學(xué)生提出問(wèn)題、分享想法，并與其他同學(xué)進(jìn)行討論。我還會(huì)思考是否為學(xué)生提供了足夠的機(jī)會(huì)來(lái)實(shí)踐和應(yīng)用他們所學(xué)的知識(shí)，例如通過(guò)實(shí)驗(yàn)和小組討論。

此外，我還會(huì)考慮學(xué)生的反饋和理解程度。我將會(huì)反思學(xué)生是否能夠正確地解釋熱力學(xué)第一定律，并能夠?qū)⑵鋺?yīng)用于解決實(shí)際問(wèn)題。我還會(huì)思考是否有部分學(xué)生對(duì)某些概念或應(yīng)用仍然存在困惑，以及是否需要對(duì)這些學(xué)生提供額外的支持和輔導(dǎo)。

基于這些反思，我將會(huì)制定一些改進(jìn)措施，并計(jì)劃在未來(lái)的教學(xué)中實(shí)施。例如，如果我發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)某個(gè)概念理解不夠深入，我可能會(huì)設(shè)計(jì)更多的案例分析和實(shí)際應(yīng)用活動(dòng)，以幫助學(xué)生更好地理解和應(yīng)用熱力學(xué)第一定律。如果我發(fā)現(xiàn)學(xué)生在小組討論中參與度不高，我可能會(huì)采取更多的互動(dòng)式教學(xué)方法，如小組競(jìng)賽、角色扮演等，以激發(fā)學(xué)生的興趣和參與度。

此外，我還會(huì)在未來(lái)的教學(xué)中注重學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)。根據(jù)學(xué)生的反饋和理解程度，我會(huì)提供不同難度的學(xué)習(xí)材料和活動(dòng)，以滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。我還會(huì)鼓勵(lì)學(xué)生積極參與課堂和課外活動(dòng)，以提高他們的學(xué)習(xí)動(dòng)力和實(shí)踐能力。課堂小結(jié)，當(dāng)堂檢測(cè)課堂小結(jié)：

今天，我們學(xué)習(xí)了熱力學(xué)第一定律，它揭示了能量守恒在熱力學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。我們了解到，一個(gè)系統(tǒng)的內(nèi)能變化等于外界對(duì)系統(tǒng)做的功加上系統(tǒng)吸收的熱量。通過(guò)學(xué)習(xí)，我們知道了熱力學(xué)第一定律的重要性，它不僅解釋了自然界中能量的變化規(guī)律，而且在實(shí)際應(yīng)用中也有著廣泛的應(yīng)用。例如，我們可以用它來(lái)分析熱機(jī)的效率、熱傳遞過(guò)程等。

當(dāng)堂檢測(cè)：

1.解釋熱力學(xué)第一定律的表述及其意義。

2.計(jì)算一個(gè)系統(tǒng)的內(nèi)能變化，已知外界對(duì)系統(tǒng)做的功為500J，系統(tǒng)吸收的熱量為300J。

3.分析一個(gè)熱傳遞過(guò)程，判斷是外界對(duì)系統(tǒng)做功還是系統(tǒng)對(duì)外做功。

4.解釋內(nèi)能的概念及其與宏觀現(xiàn)象的關(guān)系