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 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新人教版選修3-3科目授課時間節(jié)次--年—月—日（星期——）第—節(jié)指導(dǎo)教師授課班級、授課課時授課題目（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案新人教版選修3-3教學(xué)內(nèi)容本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容來自于2024-2025學(xué)年高中物理第10章《熱力學(xué)定律》中的3《熱力學(xué)第一定律能量守恒定律》。本節(jié)課的主要內(nèi)容包括：

1.熱力學(xué)第一定律的表述：系統(tǒng)內(nèi)能的變化等于外界對系統(tǒng)做的功加上系統(tǒng)吸收的熱量。

2.能量守恒定律：在一個封閉系統(tǒng)中，能量不會憑空消失或產(chǎn)生，只會從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，系統(tǒng)的總能量始終保持不變。

3.熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用：通過示例分析，引導(dǎo)學(xué)生運用熱力學(xué)第一定律解決實際問題，如熱機效率的計算等。

4.能量守恒定律在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用：舉例說明能量守恒定律在能源利用、環(huán)境保護等方面的意義。

5.熱力學(xué)第一定律與能量守恒定律的關(guān)系：熱力學(xué)第一定律是能量守恒定律在熱現(xiàn)象中的具體體現(xiàn)。核心素養(yǎng)目標(biāo)本節(jié)課的核心素養(yǎng)目標(biāo)包括：

1.物理觀念：使學(xué)生理解并掌握熱力學(xué)第一定律和能量守恒定律，形成正確的物理觀念。

2.科學(xué)思維：培養(yǎng)學(xué)生運用熱力學(xué)第一定律分析和解決實際問題的能力，提升學(xué)生的科學(xué)思維水平。

3.科學(xué)探究：通過實驗和問題探究，培養(yǎng)學(xué)生的觀察、分析和解決問題的能力。

4.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：培養(yǎng)學(xué)生對能源利用和環(huán)境保護的關(guān)注，增強學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和責(zé)任感。教學(xué)難點與重點1.教學(xué)重點

（1）熱力學(xué)第一定律的表述：系統(tǒng)內(nèi)能的變化等于外界對系統(tǒng)做的功加上系統(tǒng)吸收的熱量。

（2）能量守恒定律：在一個封閉系統(tǒng)中，能量不會憑空消失或產(chǎn)生，只會從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，系統(tǒng)的總能量始終保持不變。

（3）熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用：通過示例分析，引導(dǎo)學(xué)生運用熱力學(xué)第一定律解決實際問題，如熱機效率的計算等。

（4）能量守恒定律在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用：舉例說明能量守恒定律在能源利用、環(huán)境保護等方面的意義。

（5）熱力學(xué)第一定律與能量守恒定律的關(guān)系：熱力學(xué)第一定律是能量守恒定律在熱現(xiàn)象中的具體體現(xiàn)。

2.教學(xué)難點

（1）熱力學(xué)第一定律的微觀解釋：學(xué)生難以理解系統(tǒng)內(nèi)能的變化與分子運動的關(guān)系，以及外界功和熱量對系統(tǒng)內(nèi)能的影響。

（2）能量守恒定律的適用范圍：學(xué)生容易混淆能量守恒定律和熱力學(xué)第一定律的適用范圍，難以把握能量守恒定律在非封閉系統(tǒng)中的運用。

（3）熱力學(xué)第一定律在實際問題中的應(yīng)用：學(xué)生難以將熱力學(xué)第一定律應(yīng)用于實際問題，如熱機效率的計算等。

（4）能量守恒定律在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用：學(xué)生難以將能量守恒定律與現(xiàn)實生活中的能源利用、環(huán)境保護等問題聯(lián)系起來。

（5）熱力學(xué)第一定律與能量守恒定律的關(guān)系：學(xué)生難以理解熱力學(xué)第一定律與能量守恒定律之間的內(nèi)在聯(lián)系。

針對以上難點，教師可以采取以下教學(xué)方法：

1.采用動畫、圖片等直觀教學(xué)手段，生動展示分子運動和能量轉(zhuǎn)換過程，幫助學(xué)生理解熱力學(xué)第一定律的微觀解釋。

2.通過實例分析，讓學(xué)生感受能量守恒定律在非封閉系統(tǒng)中的應(yīng)用，如太陽能熱水器的原理等。

3.設(shè)計具有啟發(fā)性的問題，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)生的應(yīng)用能力。

4.組織課堂討論，讓學(xué)生分享能量守恒定律在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用實例，增強學(xué)生的實踐意識。

5.通過對比分析，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)熱力學(xué)第一定律與能量守恒定律之間的聯(lián)系，加深學(xué)生對兩個定律的理解。教學(xué)方法與策略1.選擇適合教學(xué)目標(biāo)和學(xué)習(xí)者特點的教學(xué)方法

針對本節(jié)課的內(nèi)容，將采用講授法、討論法和案例研究法相結(jié)合的教學(xué)方法。講授法用于向?qū)W生傳授熱力學(xué)第一定律和能量守恒定律的基本概念和原理；討論法用于引導(dǎo)學(xué)生探討熱力學(xué)第一定律在實際問題中的應(yīng)用，以及能量守恒定律在現(xiàn)實生活中的體現(xiàn)；案例研究法用于讓學(xué)生通過分析具體案例，深入理解熱力學(xué)第一定律和能量守恒定律的實際意義。

2.設(shè)計具體的教學(xué)活動

（1）導(dǎo)入新課：通過播放一段關(guān)于能量守恒定律在自然界中的應(yīng)用的視頻，激發(fā)學(xué)生的興趣，引出本節(jié)課的主題。

（2）講授基本概念：教師運用PPT展示熱力學(xué)第一定律和能量守恒定律的定義和表述，同時配合生動形象的圖示，幫助學(xué)生理解兩個定律的基本原理。

（3）小組討論：將學(xué)生分成若干小組，每組分配一個實際問題，如熱機效率的計算等，讓學(xué)生運用熱力學(xué)第一定律進行分析和解決，討論結(jié)果在全班進行分享。

（4）案例分析：教師提供幾個關(guān)于能量守恒定律在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用的案例，讓學(xué)生進行獨立分析，深入理解能量守恒定律的實際意義。

（5）課堂總結(jié)：教師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容，幫助學(xué)生鞏固知識點。

3.確定教學(xué)媒體和資源的使用

（1）PPT：教師制作精美的PPT，用于展示熱力學(xué)第一定律和能量守恒定律的基本概念、圖示和案例分析，增強課堂教學(xué)的直觀性和生動性。

（2）視頻：播放關(guān)于能量守恒定律在自然界中的應(yīng)用的視頻，激發(fā)學(xué)生興趣，引出本節(jié)課的主題。

（3）在線工具：利用在線工具進行小組討論和案例分析，方便學(xué)生交流和分享，提高課堂教學(xué)的互動性。教學(xué)流程（一）課前準(zhǔn)備（預(yù)計用時：5分鐘）

學(xué)生預(yù)習(xí)：

發(fā)放預(yù)習(xí)材料，引導(dǎo)學(xué)生提前了解熱力學(xué)第一定律和能量守恒定律的學(xué)習(xí)內(nèi)容，標(biāo)記出有疑問或不懂的地方。

設(shè)計預(yù)習(xí)問題，激發(fā)學(xué)生思考，為課堂學(xué)習(xí)熱力學(xué)第一定律和能量守恒定律的內(nèi)容做好準(zhǔn)備。

教師備課：

深入研究教材，明確熱力學(xué)第一定律和能量守恒定律的教學(xué)目標(biāo)和重難點。

準(zhǔn)備教學(xué)用具和多媒體資源，確保熱力學(xué)第一定律和能量守恒定律教學(xué)過程的順利進行。

設(shè)計課堂互動環(huán)節(jié)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)熱力學(xué)第一定律和能量守恒定律的積極性。

（二）課堂導(dǎo)入（預(yù)計用時：3分鐘）

激發(fā)興趣：

提出問題或設(shè)置懸念，引發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲，引導(dǎo)學(xué)生進入熱力學(xué)第一定律和能量守恒定律的學(xué)習(xí)狀態(tài)。

回顧舊知：

簡要回顧上節(jié)課學(xué)習(xí)的熱力學(xué)第一定律和能量守恒定律的內(nèi)容，幫助學(xué)生建立知識之間的聯(lián)系。

提出問題，檢查學(xué)生對舊知的掌握情況，為熱力學(xué)第一定律和能量守恒定律的新課學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

（三）新課呈現(xiàn)（預(yù)計用時：25分鐘）

知識講解：

清晰、準(zhǔn)確地講解熱力學(xué)第一定律和能量守恒定律的知識點，結(jié)合實例幫助學(xué)生理解。

突出重點，強調(diào)難點，通過對比、歸納等方法幫助學(xué)生加深記憶。

互動探究：

設(shè)計小組討論環(huán)節(jié)，讓學(xué)生圍繞熱力學(xué)第一定律和能量守恒定律的問題展開討論，培養(yǎng)學(xué)生的合作精神和溝通能力。

鼓勵學(xué)生提出自己的觀點和疑問，引導(dǎo)學(xué)生深入思考，拓展思維。

技能訓(xùn)練：

設(shè)計實踐活動或?qū)嶒?，讓學(xué)生在實踐中體驗熱力學(xué)第一定律和能量守恒定律知識的應(yīng)用，提高實踐能力。

在熱力學(xué)第一定律和能量守恒定律的新課呈現(xiàn)結(jié)束后，對知識點進行梳理和總結(jié)。

強調(diào)重點和難點，幫助學(xué)生形成完整的知識體系。

（四）鞏固練習(xí)（預(yù)計用時：5分鐘）

隨堂練習(xí)：

隨堂練習(xí)題，讓學(xué)生在課堂上完成，檢查學(xué)生對熱力學(xué)第一定律和能量守恒定律知識的掌握情況。

鼓勵學(xué)生相互討論、互相幫助，共同解決熱力學(xué)第一定律和能量守恒定律問題。

錯題訂正：

針對學(xué)生在隨堂練習(xí)中出現(xiàn)的錯誤，進行及時訂正和講解。

引導(dǎo)學(xué)生分析錯誤原因，避免類似錯誤再次發(fā)生。

（五）拓展延伸（預(yù)計用時：3分鐘）

知識拓展：

介紹與熱力學(xué)第一定律和能量守恒定律相關(guān)的拓展知識，拓寬學(xué)生的知識視野。

引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注學(xué)科前沿動態(tài)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和探索精神。

情感升華：

結(jié)合熱力學(xué)第一定律和能量守恒定律的內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生思考學(xué)科與生活的聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任感。

鼓勵學(xué)生分享學(xué)習(xí)熱力學(xué)第一定律和能量守恒定律的心得和體會，增進師生之間的情感交流。

（六）課堂小結(jié)（預(yù)計用時：2分鐘）

簡要回顧本節(jié)課學(xué)習(xí)的熱力學(xué)第一定律和能量守恒定律的內(nèi)容，強調(diào)重點和難點。

肯定學(xué)生的表現(xiàn)，鼓勵他們繼續(xù)努力。

布置作業(yè)：

根據(jù)本節(jié)課學(xué)習(xí)的熱力學(xué)第一定律和能量守恒定律的內(nèi)容，布置適量的課后作業(yè)，鞏固學(xué)習(xí)效果。

提醒學(xué)生注意作業(yè)要求和時間安排，確保作業(yè)質(zhì)量。教學(xué)資源拓展（一）拓展資源

1.科普讀物：推薦學(xué)生閱讀一些關(guān)于熱力學(xué)定律的科普讀物，如《熱力學(xué)的故事》、《能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)》等，以增進學(xué)生對熱力學(xué)定律歷史的了解和對知識的理解。

2.在線課程：推薦學(xué)生參加一些在線開放課程，如Coursera、edX等平臺上的熱力學(xué)定律相關(guān)課程，讓學(xué)生更系統(tǒng)地學(xué)習(xí)熱力學(xué)知識。

3.科學(xué)實驗視頻：為學(xué)生提供一些科學(xué)實驗視頻，如分子運動實驗、能量轉(zhuǎn)換實驗等，幫助學(xué)生直觀地理解熱力學(xué)定律的原理。

4.學(xué)術(shù)論文：引導(dǎo)學(xué)生閱讀一些關(guān)于熱力學(xué)定律的研究論文，讓學(xué)生了解熱力學(xué)定律在學(xué)術(shù)研究中的應(yīng)用和發(fā)展。

5.現(xiàn)實生活中的案例：提供一些現(xiàn)實生活中的熱力學(xué)定律應(yīng)用案例，如太陽能熱水器、熱機等，讓學(xué)生了解熱力學(xué)定律在實際生活中的重要性和意義。

（二）拓展建議

1.學(xué)生可以利用課后時間閱讀推薦的科普讀物，了解熱力學(xué)定律的歷史背景和發(fā)展過程，增強對知識的深入理解。

2.學(xué)生可以參加在線開放課程，系統(tǒng)學(xué)習(xí)熱力學(xué)定律相關(guān)知識，提高自己的學(xué)術(shù)水平。

3.學(xué)生可以觀看科學(xué)實驗視頻，通過實驗操作和觀察，加深對熱力學(xué)定律的理解和記憶。

4.學(xué)生可以閱讀學(xué)術(shù)論文，了解熱力學(xué)定律在學(xué)術(shù)研究中的最新進展，拓寬自己的知識視野。

5.學(xué)生可以關(guān)注現(xiàn)實生活中的熱力學(xué)定律應(yīng)用案例，了解熱力學(xué)定律在實際生活中的重要作用，提高自己的實踐能力。

6.學(xué)生可以結(jié)合課堂所學(xué)，進行一些熱力學(xué)定律相關(guān)的實踐活動，如設(shè)計一個小型的熱機等，將理論知識應(yīng)用于實際操作中，提高自己的創(chuàng)新能力。板書設(shè)計1.重點知識點：

①熱力學(xué)第一定律：系統(tǒng)內(nèi)能的變化等于外界對系統(tǒng)做的功加上系統(tǒng)吸收的熱量。

②能量守恒定律：在一個封閉系統(tǒng)中，能量不會憑空消失或產(chǎn)生，只會從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，系統(tǒng)的總能量始終保持不變。

③熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用：通過示例分析，引導(dǎo)學(xué)生運用熱力學(xué)第一定律解決實際問題，如熱機效率的計算等。

④能量守恒定律在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用：舉例說明能量守恒定律在能源利用、環(huán)境保護等方面的意義。

⑤熱力學(xué)第一定律與能量守恒定律的關(guān)系：熱力學(xué)第一定律是能量守恒定律在熱現(xiàn)象中的具體體現(xiàn)。

（二）關(guān)鍵詞句：

①系統(tǒng)內(nèi)能的變化=外界功+系統(tǒng)吸收的熱量

②封閉系統(tǒng)：能量守恒

③能量轉(zhuǎn)化：能量守恒定律的適用范圍

④熱力學(xué)第一定律：能量守恒定律在熱現(xiàn)象中的具體體現(xiàn)

⑤熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用：熱機效率的計算

⑥能量守恒定律在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用：能源利用、環(huán)境保護

（三）板書布局：

①標(biāo)題：熱力學(xué)第一定律與能量守恒定律

②板書主體：以上重點知識點、關(guān)鍵詞句

③板書設(shè)計：采用圖文并茂的形式，將知識點和關(guān)鍵詞句以圖表、公式等形式展現(xiàn)，使板書條理清楚、重點突出、簡潔明了。

④板書藝術(shù)性：板書設(shè)計中加入一些趣味性的插圖、顏色等元素，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動性。

⑤板書互動：在板書設(shè)計中留有空白，鼓勵學(xué)生在課堂上積極參與，提出自己的觀點和疑問，促進師生互動。重點題型整理1.題型一：熱力學(xué)第一定律的微觀解釋

題目：請用分子運動的觀點解釋系統(tǒng)內(nèi)能的變化。

答案：系統(tǒng)內(nèi)能的變化可以通過分子運動的觀點來解釋。當(dāng)外界對系統(tǒng)做功時，相當(dāng)于分子的平均動能增加，從而使系統(tǒng)內(nèi)能增加。當(dāng)系統(tǒng)吸收熱量時，分子之間的平均勢能增加，同樣使系統(tǒng)內(nèi)能增加。因此，系統(tǒng)內(nèi)能的變化等于外界對系統(tǒng)做的功加上系統(tǒng)吸收的熱量。

2.題型二：能量守恒定律的適用范圍

題目：請判斷下列情況是否符合能量守恒定律。

（1）一個物體在平地上滾動，最終停止。

（2）一個物體在斜面上下滑，最終停止。

答案：（1）不符合。物體在平地上滾動時，動能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，系統(tǒng)的總能量發(fā)生變化，因此不符合能量守恒定律。

（2）不符合。物體在斜面上下滑時，機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，系統(tǒng)的總能量發(fā)生變化，因此不符合能量守恒定律。

3.題型三：熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用

題目：一個熱機在吸熱過程中吸收了1000J的熱量，對外做了200J的功，求該熱機的效率。

答案：熱機的效率是指熱機對外做的功與吸收的熱量之比。根據(jù)熱力學(xué)第一定律，系統(tǒng)內(nèi)能的變化等于外界對系統(tǒng)做的功加上系統(tǒng)吸收的熱量。因此，該熱機的效率為200J/1000J=0.2，即20%。

4.題型四：能量守恒定律在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用

題目：太陽能熱水器的工作原理是否符合能量守恒定律？

答案：太陽能熱水器的工作原理符合能量守恒定律。太陽能熱水器通過吸收太陽輻