选修33热力学第一定律教案

热力学第一定律能量守恒定律新课标要求（一）知识与技能1．能够从能量转化的观点理解热力学第一定律及其公式表达，会用ΔU=W+Q 分析和计算问题。

2．掌握能量守恒定律，理解这个定律的重要意义。

会用能量守恒的观点分析物理现象。

3．能综合运用学过的知识，用能量守恒定律进行有关计算，分析、解决有关问题。

4．了解第一类永动机不可能制成的原因。

（二）过程与方法通过用定量计算的例题讲解及课件展示来加深大家对知识的理解。

（三）情感、态度与价值观1．学习众多科学家孜孜以求、勇于探索自然规律的精神，进一步进行辩证唯物主义教育，为将来能在开发新能源、合理利用能源、发展节能技术的领域内作出贡献而努力。

2．感受英国科学家焦耳勤奋、刻苦，40年如一日研究电流热效应，测定热功当量的顽强意志体现出来的人格美。

教学重点能量转化和守恒定律的理解及综合应用，涉及热力学第一定律的定性分析和定量计算。

教学难点热力学第一定律的正确运用（定性分析和定量计算）及对第一类永动机不可能制成的具体分析探究过程的理解。

教学方法讲练法、分析归纳法、阅读法教学用具：投影仪、投影片。

教学过程（一）引入新课教师：（复习提问）改变物体内能的方式有哪些？学生：做功和热传递是改变物体内能的两种方式。

教师：既然做功和热传递都可以改变物体的内能，那么功，热量跟内能的改变之间一定有某种联系，本节课我们就来研究这个问题。

（二）进行新课1．热力学第一定律［投影］1．一个物体，它既没有吸收热量也没有放出热量，那么：①如果外界做的功为W，则它的内能如何变化？变化了多少？②如果物体对外界做的功为W，则它的内能如何变化？变化了多少？2．一个物体，如果外界既没有对物体做功，物体也没有对外界做功，那么：①如果物体吸收热量Q，它的内能如何变化？变化了多少？②如果放出热量Q，它的内能如何变化？变化了多少？［学生解答思考题］教师总结：一个物体，如果它既没有吸收热量也没有放出热量，那么，外界对它做多少功，它的内能就增加多少；物体对外界做多少功，它的内能就减少多少。

热力学第一定律教案教案标题：热力学第一定律教案教案目标：1. 了解热力学第一定律的基本概念和原理；2. 能够应用热力学第一定律解决与能量转化和守恒相关的问题；3. 培养学生的实验设计和数据分析能力。

教案步骤：引入（5分钟）：1. 引导学生回顾能量的基本概念，并与热力学第一定律进行联系。

2. 提出问题：你认为能量是如何转化的？为什么能量转化是有限度的？探究（20分钟）：1. 分组讨论：学生分成小组，讨论并总结能量转化和守恒的基本原理。

2. 指导实验：老师引导学生进行一个简单的实验，例如将一杯温水和一杯冷水混合，观察和记录温度的变化。

3. 实验数据分析：学生根据实验数据，运用热力学第一定律的原理解释实验结果。

知识讲解（15分钟）：1. 讲解热力学第一定律的定义和表达式：ΔU = Q - W，其中ΔU表示系统内能的变化，Q表示系统吸收的热量，W表示系统对外界做功。

2. 解释热力学第一定律的意义和应用：能量守恒的原理，能量转化的限制。

练习与应用（20分钟）：1. 分组讨论：学生分组完成一系列与热力学第一定律相关的问题，例如计算系统内能的变化、吸收的热量或做的功等。

2. 提供案例：老师提供一些实际案例，让学生应用热力学第一定律解决问题，如汽车引擎的工作原理、热水器的工作原理等。

总结与拓展（10分钟）：1. 总结热力学第一定律的核心概念和应用。

2. 引导学生思考：热力学第一定律在日常生活和工程领域中的重要性。

作业：布置相关的练习题，要求学生应用热力学第一定律解决问题，并要求学生设计一个简单的实验来验证热力学第一定律。

教学评估：1. 实验报告：评估学生实验设计和数据分析的能力。

2. 练习题评估：评估学生对热力学第一定律的理解和应用能力。

教学资源：1. 实验器材：温度计、热水杯、冷水杯等。

2. 教学课件：包括热力学第一定律的定义、公式和相关案例。

3. 练习题和参考答案。

教学延伸：1. 鼓励学生进行更复杂的实验设计，探究热力学第一定律在不同条件下的适用性。

热力学第一定律教案热力学第一定律教案一、教学目标1.理解热力学第一定律的定义和内涵，掌握能量守恒定律。

2.能够运用热力学第一定律解释和计算能量的转化和转移问题。

3.培养学生分析和解决问题的能力，发展学生的科学素养和实验技能。

二、教学内容热力学第一定律的内容，以及如何运用热力学第一定律解释和计算能量的转化和转移问题。

三、教学过程1.引入：通过实例引入热力学第一定律，让学生感知能量守恒定律在日常生活和工业生产中的重要性。

2.基本概念的讲解：讲解热量、工作和内能的定义，阐述这些概念在热力学中的重要性。

特别强调热量和工作在能量转化过程中的作用。

3.热力学第一定律的表述：讲解热力学第一定律的具体表述，即能量不能被创造或消失，只能从一种形式转化为另一种形式或从一个物体传递给另一个物体。

让学生理解这个定律的实质是能量守恒。

4.热力学第一定律的应用：通过实例讲解如何运用热力学第一定律解释和计算能量的转化和转移问题。

例如，通过一个加热器将热量转化为机械能，或者通过一个制冷器将机械能转化为热量。

5.实验操作：通过实验活动，让学生亲自操作实验，观察能量的转化和转移过程，体验热力学第一定律。

6.课堂讨论：组织学生进行小组讨论，分享对热力学第一定律的理解和应用，以及在日常生活中找到的能量转化和转移的例子。

7.总结与回顾：回顾热力学第一定律的定义和内涵，总结能量守恒定律的重要性，强调在日常生活和工业生产中保持能量平衡的重要性。

8.作业布置：布置相关练习题，让学生巩固热力学第一定律的内容，并能够灵活运用该定律解释和计算能量的转化和转移问题。

四、教学评价通过提问、小组讨论和作业检查等方式，评价学生对热力学第一定律的理解和应用情况。

同时，鼓励学生通过自主学习和实验操作进一步加深对热力学第一定律的理解。

教学对象：大学物理专业学生教学目标：1. 理解热力学第一定律的基本原理，掌握其表达式；2. 掌握热力学第一定律在理想气体、实际气体以及热化学中的应用；3. 培养学生的科学思维和解决问题的能力。

教学内容：1. 热力学第一定律的基本原理和表达式；2. 热力学第一定律在理想气体中的应用；3. 热力学第一定律在实际气体中的应用；4. 热力学第一定律在热化学中的应用。

教学过程：一、导入1. 提问：什么是能量守恒定律？2. 引入热力学第一定律的概念，强调其在物理学中的重要地位。

二、热力学第一定律的基本原理和表达式1. 介绍热力学第一定律的基本原理：能量守恒定律；2. 推导热力学第一定律的表达式：ΔU = Q - W，其中ΔU表示系统内能的变化量，Q表示系统吸收的热量，W表示系统对外做的功。

三、热力学第一定律在理想气体中的应用1. 介绍理想气体的状态方程：PV = nRT；2. 利用热力学第一定律推导理想气体的内能变化表达式：ΔU = nCvΔT，其中Cv表示定容比热容；3. 分析等温过程、等压过程、等容过程和绝热过程中，理想气体的内能变化和做功情况。

四、热力学第一定律在实际气体中的应用1. 介绍实际气体的状态方程：PV = RT + (n/V) (B + C/V^2)；2. 利用热力学第一定律推导实际气体的内能变化表达式：ΔU = nCvΔT + (n/V) BΔV + (n/V^2) CΔV^2；3. 分析实际气体在等温过程、等压过程、等容过程和绝热过程中，内能变化和做功情况。

五、热力学第一定律在热化学中的应用1. 介绍热化学方程式：ΔH = Q + W；2. 利用热力学第一定律推导热化学方程式：ΔH = nCpΔT + (n/V) (B +C/V^2)ΔV；3. 分析化学反应过程中，反应物和生成物的焓变和做功情况。

六、总结与作业1. 总结热力学第一定律的基本原理、表达式及其在各个领域的应用；2. 布置作业，要求学生完成以下任务：（1）分析一个实际例子，运用热力学第一定律计算系统内能的变化；（2）编写一个程序，模拟理想气体在不同状态变化过程中的内能变化和做功情况。

3.2热力学第一定律教案【教材分析】（一）教材分析通过对上两节课内容的归纳，即做功和热传递都可以改变物体的内能，并且二者是等效的。

在此基础上，提出当外界对物体既做功又热传递时，物体的内能如何改变?通过分析讨论，自然得出热力学第一定律。

通过课本例题的讲解，培养学生运动热力学第一定律分析和解决问题的能力。

【教学目标】（一）教学目标1．理解物体跟外界做功和热传递的过程及W、Q、ΔU的物理意义。

2．理解热力学第一定律ΔU＝W＋Q，会用ΔU＝W＋Q分析和计算有关问题。

3．掌握能量守恒定律，会用能量守恒的观点分析、解决有关问题。

【教学重难点】（一）教学重难点学习重点热力学第一定律的推导与运用学习难点运用热力学第一定律公式时各物理量的正、负号的意义及确定【新课导入】（一）新课导入汽缸内有一定质量的气体，压编气体的同时给汽缸加热。

那么，气体内能的变化会比单一方式(做功或传热)更明显。

这是为什么呢?【新课讲解】（一）热力学第一定律改变内能的两种方式1、做功（外界对物体做功）内能增加（物体对外界做功）内能减少2、热传递（物体从外界吸热）内能增加（物体对外界放热）内能减少思考：如果物体在跟外界同时发生做功和热传递的过程中，内能的变化ΔU与热量Q及做的功W之间又有什么关系呢？一、热力学第一定律及其应用1、表述：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和.2、意义：热力学第一定律反映了功、热量跟系统内能改变之间的定量关系.3、数学表达式：ΔU=Q+W思考讨论：一定质量的气体，膨胀过程中是外界对气体做功还是气体对外界做功？如果膨胀时气体对外做功是135J，同时向外放热85J，气体内能的变化量是多少？内能是增加了还是减少了？请你通过这个例子总结功和热量取正、负值的物理意义。

定律中各量的正、负号及含义课堂练习110J,内能增加4.3×510J.在这一过程中，是气体对外做一定量的气体，从外界吸收热量2.7×5功，还是外界对气体做功？做了多少功？10J；ΔU=+4.3×510J由ΔU＝W+Q得：W=1.6×510＞0即外界对气体做解析：Q=+2.7×5功。

第 3 节热力学第必然律目标导航1．知道热力学第必然律的内容及其表达式2．理解能量守恒定律的内容3．认识第一类永动机不能能制成的原因诱思导学1.热力学第必然律（1）. 一个热力学系统的内能增量等于外界向它传达的热量与外界对它所做的功的和。

这个关系叫做热力学第必然律。

其数学表达式为：U=W+Q（ 2）. 与热力学第必然律相般配的符号法规做功 W热量Q内能的改变U系统从外界吸取外界对系统做功系统的内能增加热量取负值系统对外界做功系统向外界放出系统的内能减少“－”热量（3）热力学第必然律说了然做功和热传达是系统内能改变的量度，没有做功和热传达就不能能实现能量的转变或转移，同时也进一步揭穿了能量守恒定律。

（4）应用热力学第必然律解题的一般步骤：①依照符号法规写出各已知量（ W、Q、 U）的正、负；②依照方程U=W+Q求出未知量；③再依照未知量结果的正、负来确定吸热、放热情况或做功情况。

2.能量守恒定律⑴. 自然界存在着多种不相同形式的运动，每种运动对应着一种形式的能量。

如机械运动对应机械能；分子热运动对应内能；电磁运动对应电磁能。

⑵. 不相同形式的能量之间能够互相转变。

摩擦能够将机械能转变成内能；火热电灯发光能够将电能转变成光能。

⑶. 能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转变成另一种形式，也许从一个物体转移到其余物体，在转变或转移的过程中其总量不变。

这就是能量守恒定律。

(4). 热力学第必然律、机械能守恒定律都是能量守恒定律的详尽表现。

(5). 能量守恒定律合用于任何物理现象和物理过程。

(6).能量守恒定律的重要意义第一，能量守恒定律是支配整个自然界运动、发展、变化的宽泛规律，学习这个定律，不能够满足一般理解其内容，更重要的是，从能量形式的多样化及其互相联系，互相转变的事实出发去认识物质世界的多样性及其宽泛联系，并的确成立能量既不会凭空产生，也不会凭空消失的见解，作为今后学习和生产实践中办理一的确责问题的基本指导思想之一。

3热力学第一定律能量守恒定律教学目的1．理解、掌握物体跟外界做功和热传递的过程中W、Q、ΔU的物理意义．2．会确定W、Q、ΔU的正负号．3．理解热力学第一定律ΔU＝W＋Q．4．会用ΔU＝W＋Q分析和计算问题．5．理解、掌握能量守恒定律及重要性．6．会用能量守恒的观点分析、解决有关问题，明确它的优越性．7．知道第一类永动机不可能成功的原因．教具柴油机模型、电动机、灯泡、打气筒、多媒体．教学过程引入新课我们在前面学习了改变内能的两种方法：做功和热传递，那么它们之间有什么数量关系呢？以前我们还学习过电能、化学能等各种形式的能，它们在转化过程中遵守什么样的规律呢？今天我们就来研究这些问题．【板书】一、做功W、热传递Q、内能变化ΔU的物理意义1．做功：做功使物体内能发生变化，本质是能量的转化，是一种形式的能向另一种形式的能转化，功是能量转化的量度．2．热传递：是能量的转移，内能由一个物体传递给另一个物体，传递的能量用热量Q 表示．3．内能的改变：是物体内所有分子动能和势能之和发生了变化，宏观表现在温度变化和体积变化．【板书】二、W、Q、ΔU正负号确定1．W，外界对物体做功，W取正；物体对外界做功，W取负．2．Q，物体吸热，Q取正；物体放热，Q取负．3．ΔU，物体内能增加，ΔU取正；物体内能减少，ΔU取负．【板书】三、W、Q、ΔU三者之间关系在一般情况下，如果物体跟外界同时发生做功和热传递的过程，它们遵守下列关系：ΔU＝W＋Q这就是势力学第一定律，它表示了功、势量跟内能改变之间的定量关系．例：一定量的气体从外界吸收了2.6×105J的热量，内能增加了4.2×105J．是气体对外界做了功，还是外界对气体做了功？做了多少焦耳的功？启发学生讨论：1．引起物体内能变化的物理过程有哪两种？2．物体内能增加量大于物体从外界吸收的热量是什么原因？3．怎样找W、Q、ΔU的正负值．引起物体内能变化的物理过程有两种，做功和热传递；物体内能增加量大于物体从外界吸收的热量，是由于还有做功，一定是外界对气体做了功．W＝？，Q＝2.6×105J，ΔU＝4.2×105J，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，代入 4.2×105＝2.6×105＋W ∴W＝(4.2－2.6)×105＝1.6×105(J)W为正值，说明是外界对气体做了1.6×105J的功．观看柴油机模型，用热力学第一定律解释柴油机正常工作时压燃的原理．活塞压缩气体，活塞对气体做功，由于时间很短，散热可忽略，机械能转化为气体内能，温度升高，达到柴油燃点，可“点燃”柴油．做功和热传递能使物体内能改变，能量在转化或转移过程中守恒．不仅机械能，其它形式的能也可以与内能相互转化，如电流通过灯泡钨丝变热发光，电能转化为内能和光能(出示电灯泡)．燃料燃烧生热，化学能转化成内能，实验证明：在这些转化过程中，能量都是守恒的．【板书】四、能量守恒定律同学们看课文再看一段录像：风力发电、电动机带动水泵抽水，汽车在公路上行驶，水电站、植物生长等，同时利用投影仪打出讨论题目：1．能量守恒定律的内容？2．各种机器的作用是什么？3．风力发电是什么能转化成什么能？4．化学上电解食盐的过程，是什么能转化成什么能？5．为什么说：能量守恒定律是伟大的运动基本规律？6．第一类永动机为什么不能成功？7．举出一些生活中能量守恒的实例．讨论总结：1．见课本．2．各种机械都是能量转化器．3．是机械能转化为电能．4．是电能转化成化学能．5．能够把各个领域联系起来，具有共同语言．6．因为它违背了能量守恒定律．7．举不胜举．能量守恒是自然界最普遍的规律之一．能量守恒，就是能量既不会多，也不会少，总量不变．巩固练习1．某一家庭用高压锅煮饭，由于皮垫用久了，当水煮沸时跑气了，大量的热气喷到了距高压锅2米以外的小张手上，但并没有烫伤，为什么？2．一定质量的气体，从外界吸收了2.6×105J的热量，内能只增加了1.6×105J，做功情况如何？3．进入冬季，教室与教研室采暖设计一样，但教室温度比教研室高，为什么？作业1．复习本节课文．2．读一些课外科普读物．3．课上把练习六做完．。

热力学第一定能量守恒定教学目标（1）知道热力学第一定律，理解能量守恒定律（2）对热力学第一定律的数学表达式有简单认识（3）知道永动机是不可能的教学建议教材分析分析一：本节由改变物体内能的两种方式引出热力学第一定律及其数学表达式，在此基础上结合以往的知识总结出能量守恒定律，最后通过能量守恒定律阐述永动机是不可能的．分析二：根据热力学第一定律知，物体内能的改变量，运用此公式时，需要注意各物理量的符号：物体内能增加时，为正，物体内能减少时，为负；外界对物体做功时，为正，物体对外界做功时，为负；物体吸收热量时，为正，物体放出热量．分析三：各种形式的能量在转化和转移过程中保持总量不变，无任何附加条件，而某种或几种能的守恒是要有条件的（例如机械能守恒需要对于系统只有重力或弹力做功）．教法建议建议一：在讲完热力学第一定律后，给出其表达式，为增进学生对其理解，最好能举出实际例子，应用热力学第一定律计算或解释．建议二：在讲能量守恒定律后，最好能用它对以往所学知识进行一个简单的总结．要使学生认识到能量守恒定律是一个普遍的规律，热力学第一定律是其一个具体表达形式．另外，为激发学生学习兴趣，阐述能量守恒定律的重要意义，可以简单介绍一下19世纪自然科学的三大发现．教学设计示例教学重点：热力学第一定律和能量守恒定律教学难点：永动机一、热力学第一定律改变物体内能的方式有两种：做功和热传递．运用此公式时，需要注意各物理量的符号：物体内能增加时，为正，物体内能减少时，为负；外界对物体做功时，为正，物体对外界做功时，为负；物体吸收热量时，为正，物体放出热量时，为负．例1：下列说法中正确的是：A、物体吸收热量，其内能必增加B、外界对物体做功，物体内能必增加C、物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能减少D、物体温度不变，其内能也一定不变答案：C评析：在分析问题时，要求考虑比较周全，既要考虑到内能包括分子动能和分子势能，又要考虑到改变内能也有两种方式：做功和热传递．例题2：空气压缩机在一次压缩中，空气向外界传递的热量2.0 ×105J，同时空气的内能增加了1.5 ×105J. 这时空气对外做了多少功？解：根据热力学第一定律知1.5 ×105J -2.0 ×105J = -0.5 ×105J所以此过程中空气对外做了0.5 ×105J的功．二、能量守恒定律1、复习各种能量的相互转化和转移2、能量守恒定律：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为别的形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中其总量不变．（学生看书学习能量守恒定律内容）．3、能量守恒定律的历史意义．三、永动机永动机的原理违背了能量守恒定律，所以是不可能的．举例说明几种永动机模型四、作业探究活动题目：永动机组织：分组方案：收集有关永动机的材料，并运用所学知识说明永动机是不可能的评价：材料的丰富性。