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3教科版選修3-3

PAGE3-熱力學(xué)第肯定律教學(xué)目的：1.知道變更內(nèi)能的兩種方法。2.通過(guò)焦耳試驗(yàn)的探究，培育學(xué)生的科學(xué)探究精神。3.理解熱力學(xué)第肯定律，會(huì)應(yīng)用定律說(shuō)明自然界的能量的轉(zhuǎn)化和守恒問(wèn)題教學(xué)重點(diǎn)：變更內(nèi)能的方法教學(xué)難點(diǎn)：內(nèi)能的概念的構(gòu)建過(guò)程教學(xué)過(guò)程：?jiǎn)栴}倒入播放視頻“英雄的中國(guó)機(jī)長(zhǎng)機(jī)靈返航”的故事，設(shè)問(wèn)：為什么飛機(jī)在高空舷窗玻璃脫落后駕駛室內(nèi)氣溫會(huì)快速降溫到零下四五十度？定性探究1.探究問(wèn)題：變更物體的內(nèi)能的方法有哪些呢？現(xiàn)在你的桌上有長(zhǎng)鐵絲，火柴，砂紙等器材，請(qǐng)你和你的小組成員一起試著用不同的方法使得鐵絲中部溫度上升到燙手程度。2.學(xué)生分組試驗(yàn)探究五分鐘，然后溝通和共享變更物體內(nèi)能的方法。3.學(xué)生變更鐵絲內(nèi)能的方法：1.彎折鐵絲，2.摩擦鐵絲，3敲打鐵絲，4.給鐵絲通電，5.用火柴給鐵絲加熱，6.將鐵絲放在陽(yáng)光下暴曬，7將鐵絲放在開(kāi)水中浸泡4.師生一起整合變更鐵絲的方法：1-4是通過(guò)做功來(lái)變更鐵絲的內(nèi)能的，5-7是通過(guò)熱傳遞來(lái)變更物體的內(nèi)能變更物體內(nèi)能的方式有：做功和熱傳遞。假如不做說(shuō)明你將無(wú)法區(qū)分變燙的鐵絲是通過(guò)哪種方式使其內(nèi)能增加的，所以做功和熱傳遞在變更內(nèi)能方面具有等效性，這一點(diǎn)在初中物理課中已經(jīng)做過(guò)探討，在中學(xué)課本中內(nèi)能的變更給出了一個(gè)定量的關(guān)系：?U=W+Q,叫做熱力學(xué)第肯定律。三．定量探究在熱力學(xué)的發(fā)展過(guò)程中熱力學(xué)第肯定律的建立卻經(jīng)驗(yàn)了漫長(zhǎng)的過(guò)程，因?yàn)楫?dāng)時(shí)內(nèi)能的概念還沒(méi)有建立，做功和熱傳遞的單位也不統(tǒng)一，兩者之間有怎樣的關(guān)聯(lián)也還處于未知狀態(tài)，很多科學(xué)家通過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑囼?yàn)做了很多探究，其中焦耳在這方面做了重大的貢獻(xiàn)。學(xué)生閱讀‘焦耳試驗(yàn)的探究’，了解試驗(yàn)的設(shè)計(jì)方法和試驗(yàn)的結(jié)論。分組探討焦耳試驗(yàn)焦耳熱功當(dāng)量試驗(yàn)1結(jié)論：只要重力所做的功相同，容器內(nèi)水溫上升的數(shù)值就相同，即系統(tǒng)的狀態(tài)變更相同焦耳熱功當(dāng)量試驗(yàn)2 結(jié)論：對(duì)同一個(gè)系統(tǒng)，在絕熱過(guò)程中，只要所做的電功相等，系統(tǒng)溫度上升的數(shù)值就相同，即系統(tǒng)的狀態(tài)變更相同．內(nèi)能概念的建立的：在各種不同的絕熱過(guò)程中，要使系統(tǒng)的狀態(tài)發(fā)生變更，做功的數(shù)量只由過(guò)程的始末兩個(gè)狀態(tài)確定，而與做功的方式無(wú)關(guān)．任何一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)都必定存在一個(gè)只依靠于系統(tǒng)自身狀態(tài)的物理量定義：任何一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)都必定存在一個(gè)只依靠于系統(tǒng)自身狀態(tài)的物理量，這個(gè)物理量在兩個(gè)狀態(tài)間的差別與外界在絕熱過(guò)程中對(duì)系統(tǒng)所做的功相聯(lián)系．我們把這個(gè)物理量稱(chēng)為系統(tǒng)的內(nèi)能。熱力學(xué)第肯定律：ΔU=W+Q四、熱力學(xué)第肯定律的意義1.促進(jìn)了熱機(jī)應(yīng)用的蓬勃發(fā)展：蒸汽機(jī)-內(nèi)燃機(jī)-燃?xì)廨啓C(jī)-火箭發(fā)動(dòng)機(jī)展示我國(guó)熱機(jī)發(fā)展進(jìn)程中的優(yōu)秀產(chǎn)品：太行發(fā)動(dòng)機(jī)，長(zhǎng)征火箭增加民族驕傲感。2.熱力學(xué)第肯定律探討與得出，也為能量的轉(zhuǎn)化與守恒定律奠定了堅(jiān)實(shí)的試驗(yàn)基礎(chǔ)五．習(xí)題訓(xùn)練1.如右圖所示，某同學(xué)將空的薄金屬筒開(kāi)口向下壓入水中．設(shè)水溫勻稱(chēng)且恒定，筒內(nèi)空氣無(wú)泄漏，不計(jì)氣體分子間的相互作用，則被沉沒(méi)的金屬筒在緩緩下降過(guò)程中，筒內(nèi)空氣體積減小()A．外界對(duì)氣體做功 B．內(nèi)能增大C．向外界放熱 D．內(nèi)能不變2.封閉在導(dǎo)熱氣缸內(nèi)的志向氣體經(jīng)驗(yàn)了右圖所示的變更過(guò)程，則下列說(shuō)法正確的是：A.ca過(guò)程外界對(duì)物體做功。B.bc過(guò)程氣體對(duì)外做功。C.ca過(guò)程氣體內(nèi)能減小。D.ab過(guò)程氣體肯定汲取熱量。六．作業(yè)1.問(wèn)題：有一種全自動(dòng)手表，既不須要上發(fā)條，也不用任何電池，只要你戴在手腕上就能不停地走下去，這是不是一種永動(dòng)機(jī)呢？假如不是，你知道維持指針走動(dòng)的能量是從哪