资源简介 《热力学第一定律》教学设计一.教材分析本节是粤教版选择性必修三第三章的第 1 节,第三章《热力学定律》共三节。第一节阐述了热力学第一定律;第二节研究了能量守恒及其应用;第三节是研究热力学第二定律。这就使学生对热力学定律和能量守恒定律有了一定的认识。第一节主要研究物体的内能,以及改变内能的方式,使学生了解内能改变的两个方式(做功和热传递)。然后通过归纳推理得到热力学第一定律的数学表达式,并应用热力学第一定律解决实际问题。二.学情分析学生在初中已经接触过内能与改变内能两个方式的相关基础知识,为本节的教学奠定了一定的基础。高中教材中增加了内能的微观解释和热力学第一定律这两部分内容。学生在具备了一定的分析能力,探究能力和逻辑思维能力后,可以更好的探究本节的内容。三.教学目标:1. 认识内能和改变内能的两种方式。2. 能以物体为研究对象,用归纳推理的方法推导出热力学第一定律。3. 能运用热力学第一定律解释和计算能量的转化和转移问题。四、教学的重点和难点重点:1. 物体内能的定义,改变内能的两种方式。2. 用归纳推理的方法推导出热力学第一定律。3. 明确热力学第一定律三个物理量正负符号的物理含义。难点:1. 理解如何通过做功改变物体的内能。2. 热力学第一定律三个物理量正负符号的物理含义。3. 运用热力学第一定律解释和计算能量的转化和转移问题。五、教学过程教学内容教师活动学生活动设计意图1.知识回顾:1. 从学生已学的知识出物体由大量分子组成;分子间存在相互作用的引力和斥力;分新课引入环节创设情境,提出问题分子之间存在相互作用的分子总在不停地做无规则运动,运动的剧烈程度与物质的温度有发,提出问题,激关。2.子力,应该 发学生的也存在某种势能。联想与推理。2. 引导学生回忆已学的知物体内部的分子由于作热运动,所以具有分子动能。识。3.在我们之前的学习当中,点电荷相互之间有电场力的作用而具有电势能 ,弹弓发生弹性形变,有弹力的作用而具有弹性势能,工人在高空作业有重力的作用而具有重力势能 。那么,在物体内部的分子也具有势能吗?1.分子势能1.答:当分 学生经历子间距大 科学探究于 r 时,分 过程,培物体的内能0子力表现为引力;当 理研究的分子间距 规范意养学生物小于 r 时, 识。0分子力表现为斥力。当分子间分子之间存在作用力,那么分子也具有势能所以,分子间具有由他们相对位置决定的势能,称为分子势能。距改变,分子力做功,会引起能2.分子势能与分子间距的关系。若取无穷远处分子势能为 0。量的变化。当分子间距从无限远到平衡位置 r 时,分子表现为什么力?0作什么功?2.答:分子力表现为引力,分子力作正功,分子势能减少。当分子间距为平衡位置 r 时,分子表现为什么力?作什么0功?当分子间距小于 r 时,分子表现为什么力?作什么功?0综上可得两分子间势能与分子间距的关系图像。当分子间距为平衡位置 r 时,0分子间作用力为零,分子势能最小。3.F-r 图与 EP-r 图的对比。当分子间距小于 r0时,分子间作用力表现为斥力,分子力作负功,分子势能增大4.总结:所以,物体中所有分子的动能和分子势能的总和,叫做物体的内能。5.答:由温度和体积5.物体的内能在宏观上又什么物理量决定呢?决定。温度上升,分子动能变大;体积改变,物体的分子势能也会变化。改变1.我们可以通过什么方式改变物体内能呢?生活中,如把金属 1.生:这些 1.培养学生科学思内能的两勺子放在热汤中,勺子温度升高,内能增大;食物放入冰箱, 例子,都是维、科学的态度与温度下降,内能减少;在太阳光的照射下,太阳能热水器中的 通 过 热 传种方水温度升高,内能增大。这些例子揭示了什么?递 来 改 变式(热传递)责任等物2.热传递可以改变物体内能,热传递过程中物体内能变化的量 物体内能。 理核心素称为热量。习惯上我们所说的“物体吸热(或放热)多少”, 2.生:比如说,柴火烧养。实际上是指热传递使物体的内能增加(或减少)多少。 同学们能举出一个相关的生活例子吗?用典型案例的分析来帮助学生理解热传递水,水吸热后内能增加沸腾。烧开后熄灭柴火,开水对外放热,内能减少,温度下降,一段时间后会与外界温度一致。改变内能的两种方式(做功)1.在生活中,有以下例子:1. 生 : 1.通过实验探究过对 物 体 做程,培养功,可以改学生科学变 物 体 内探究的物能。理核心素2.生:内能养。由 分 子 数 2.培养学这是通过什么方式改变物体内能呢?生科学思维、科学的态度与责任等物理核心素养。目,分子动能,分子势能决定,需要 控 制 变量。2. 能不能通过实验来研究做功如何改变物体内能?如何知道物体的内能发生改变?3. 一定质量的气体,分子数目不变。气体分子间距离很大,分子间作用力忽略不计,气体分子势能为零。所以气体内能仅与温度有关。4. 实验中,推动活塞即对气体做功,测量气体的温度的变化, 4.生:迅速用典型案压 缩 气 体 例的分析就可以研究做功与气体内能的变化的关系。首先推动活塞,迅速压缩气体,对气体做功。然后释放活塞,气体推动活塞做功。 的目的是: 来帮助学用电子温度计测量气体的温度的变化,研究做功与气体内能的 使 过 程 中 生理解做功改变内变化的关系。为什么要迅速推动呢?筒 内 气 体与 外 界 几乎 没 有 热传 递 发 生( 绝 热 过程)。能。3.通过实验对比让学生更加深刻理解做功与热传递培养学生科学探究的物理核心素养。5.生:实验中 筒 内 气5.观看实验视频活塞迅速压缩气体过程,气体内能的变化情况 体 温 度 上分析?气体内能增加,说明什么?升,气体分子 动 能 增大,气体分子 势 能 为零,所以筒内 气 体 内能增大。6. 观看实验视频气体迅速膨胀过程,气体内能的变化情况分析?气体内能减少,说明什么?迅 速 压 缩气体,对气体做功,筒内 气 体 与外 界 几 乎没 有 热 传递发生,所以 做 功 可以 使 物 体内能增大。6.生:实验中 筒 内 气体 温 度 下降,气体分子 动 能 减少,气体分子 势 能 为零,所以筒内 气 体 内能减少。气体 膨 胀 向外做功,气体 内 能 减7.总结:在绝热过程中,外界对物体做功,物体内能增大。物体对外界做功,内能减少。8.实验 2.观看实验视频缓慢压缩筒内气体过程,气体内能的变化情况分析?气体内能不变,说明什么?同是压缩气体做功,为什么缓慢压缩气体的时候,气体的内能几乎不变?少,所以做功 可 以 使物 体 内 能减少。8. 生 :实 验 中 筒内 气 体 温度 几 乎 不变,气体分子 动 能 不变,分子势能为零,所以 筒 内 气体 内 能 几乎不变。压缩 气 体 做功,可使其内能增大;而 由 于 压缩 过 程 比较缓慢,气体 同 时 与外 界 进 行热传递,把内 能 又 转移 到 周 围的环境中,于 是 缓 慢压 缩 的 过程中,筒内气 体 的 内能 几 乎 没有变化。热力学第一定律1.那么,通过做功和热传递,物体内能会变化,它们之间存在 1.1.生:一 1.引导学个 物 体 不 生去主动着什么样的定量关系呢?与 外 界 发 探索,通1.1 若一个物体不与外界发生热传递,它的内能变化等于什么?生热传递, 过归纳总1.2 若一个物体,外界对其没有做功,它的内能变化等于什么?它 的 内 能 结的方法1.3 综上,若一个物体既与外界发生热传递,同时外界又对其做变 化 等 于 得出热力功,它的内能变化等于什么?做功。 学第一定1.2. 若 一 律。培养个物体,外 学生的科界 对 其 没 学思维能2.热力学第一定律:一个物体的内能增量等于外界向它传递的 有做功,它 力的 内 能 变 2.利用特热量与外界对它所做的功的和。3.讨论和交流:根据热力学第一定律的物理意义,如何规定 Q, 化 等 于 热 殊的物理传 递 的 热 过程讨论W 和ΔU 的符号,才能全面反映功,热量和内能改变量间的定量量Q,W 和关系呢?1.3.若一个 ΔU 的符物 体 既 与 号。培养外 界 发 生 学生的科热传递,同 学思维能时 外 界 又 力对其做功,它 的 内 能变 化 等 于做 功 和 热传递之和。3.1 外界对物体做功,外界对物3.1 外界对物体做功,外界对物体传递热量(吸热),物体内能如何变化?3.2 物体对外界做功,物体对外界传递热量(放热),物体内能如何变化?体传递热量(吸热),物体内能增大。 U > 0,W>0,Q>0.3.2 物体对外界做功,物体对外界传递热量(放热),物体内能减少, U < 0,W<0,Q<0.利用新学的物理知热力学第一定律的应用例 1.如图所示,密封在容器内的理想气体在保持压强 p 不变的情况下,体积从 V 膨胀到 V ,气体向外推动活塞。请问气体的12识解决生活中的问题,提高内能变化情况是什么样的呢?学生学习物理的兴趣。例 2.如图所示,某同学将空的玻璃瓶开口向下缓缓压入水中。设水温均匀且恒定,瓶内空气无泄漏,不计空气分子间的相互作用,则被淹没的玻璃瓶在下降的过程中,气体是吸热还是放热,为什么?课堂 《热力学第一定律》知识点:总结、 1. 物体分子动能和分子势能的总和为物体的内能。学生完成习题包练习1. 总结新知识,建构知识结构网作业巩固2.改变内能的两种方式:做功,热传递。3.热力学第一定律:ΔU=W+Q络,培养学生物理观念、物理思维等物理核心素养。2. 学生通过作业巩固新的知识,强化理解,学以致用。 展开更多...... 收起↑ 资源预览