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教科版选修1《热力学第一定律》评课稿一、引言教科版选修1《热力学第一定律》是高中物理课程中的一篇重要的选修内容，主要介绍了热力学的基本概念和热力学第一定律的原理。
本评课稿对该教材进行了全面的评估和分析，以期为教师们提供参考和改进意见。
二、教材整体结构教科版选修1《热力学第一定律》分为以下几个部分：1. 导学篇导学篇为该教材的引子部分，旨在帮助学生了解热力学的基本概念和研究对象，引发学生的兴趣并建立前期的认知基础。
2. 热力学第一定律篇该篇章是本教材的重点部分，详细介绍了热力学第一定律的基本概念、表达方式和应用场景。
学生将通过该篇章的学习和探究，逐步理解能量守恒的原理和热量、功的转化关系。
3. 熵篇熵是热力学中一个重要的概念，该篇章主要介绍了熵的基本概念和熵变的计算方法，并通过实例让学生了解熵在自然界中的普遍性和趋势。
4. 理想气体篇理想气体是热力学研究的一个重要领域，该篇章主要介绍了理想气体的状态方程和理想气体的基本性质，以及理想气体的过程和变化规律。
5. 热力学第一定律的应用篇该篇章以典型的例题和问题，展示了热力学第一定律在实际问题中的应用。
学生将通过解题过程，巩固对热力学第一定律的理解，并培养应用热力学知识解决实际问题的能力。
三、教材优点1. 结构合理，层次清晰教材从热力学的基本概念和研究对象开始，逐步引导学生理解热力学第一定律的原理，再到熵的概念和计算方法，最后介绍理想气体和热力学第一定律的应用。
教材的结构合理，知识层次清晰，能够循序渐进地引导学生建立知识体系，有利于学生的学习和理解。
2. 突出实例，注重应用教材通过大量的实例和案例，将热力学第一定律的原理和应用与实际问题相结合，帮助学生将理论知识应用于实际解决问题的过程。
这种注重实例和应用的教学方法，能够提高学生的问题解决能力和创新思维。
3. 突出思辨，培养思维能力教材在讲解热力学的基本概念和定律时，注重引导学生进行思考和探究，培养学生的思辨能力和科学素养。
关于热力学第一定律的剖析与讲解作者：刘国珍仇杰臧涛成来源：《课程教育研究》2017年第09期【摘要】热力学基础是《大学物理》课程的重要教学章节。
热力学第一定律是热力学基础的重点和难点之一，是学习热力学第二定律的基础。
作者从教学内容设计环节开展了积极的教学改革实践，从方法论和数学推导等方面落实教学内容，激发学生的学习兴趣和热情，该教学成果对同类课程设计具有借鉴意义。
【关键词】热力学第一定律热量功内能大学物理【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2017）09-0135-02现有教材刚性规定了热量、功和内能增量三个基础物理量的符号，而没有给出详细的解释，造成学生在接受的过程中，心存疑问。
作者设计了三个物理过程，借助数学推导讲解内能增量、功和热量符号的规定原则，并采用归纳法介绍了热力学第一定律。
一、从生活中寻找例子，活跃课堂气氛冬天摸到冰块，手感觉寒冷，这是因为我们手的温度高于冰块的温度，人手的热量传递到冰块上了。
这个过程是热量从高温物体自发传递到低温物体的过程，是热力学第零定律描述的过程。
二、借助内能表达式，规定内能增量的符号内能E是系统所有动能和势能的总和，内能的数学表达式：对于一特定的某种理想气体，气体的摩尔数ν，自由度数目i和气体常数R都是定值，气体的内能E是温度T的单值函数。
令理想气体的初始温度为Ti，末态温度为Tf，温度改变量ΔT = Tf - Ti，则气体内能的改变量可以表示为。
当气体温度升高，ΔT为正值，故内能改变量ΔE为正值；当温度降低，ΔT为负值，故内能改变量ΔE为负值。
三、借助绝热过程，规定功的符号根据牛顿力学基本知识，学生已经对功建立直观的理解，认识到功是力在空间的积累效应，力对任意质点做功可以表示为。
力对带有轻质活塞的绝缘密闭理想气体做功，是力对活塞做功，然后活塞把能量传递给理想气体的过程。
活塞在外力的推动下，极其缓慢向前移动Δl 的距离，并压缩理想气体，在这个过程中外力做功可以表示为。
物理化学热力学第一定律总结热力学第一定律是热力学中最基本的定律之一，并且与能量守恒原理密切相关。
它陈述了一个闭合系统内部的能量转换过程。
根据热力学第一定律，能量是不能从真空中产生的，也不能消失，它只能在系统内部进行转化。
该定律可以用以下公式表达：ΔU=Q-W其中，ΔU表示系统内部能量的变化，Q表示系统吸收的热量，W表示系统对外界做的功。
这个公式说明了能量的守恒，即系统吸收的热量和对外界做的功之和等于系统内部能量的变化。
当系统从外界吸收热量时，其内部能量会增加，而当系统对外界做功时，其内部能量会减少。
这种能量的转化是一个相互依存的过程，可以通过热力学第一定律进行描述。
热力学第一定律的应用十分广泛，并且在实际问题中具有重要的意义。
以下是热力学第一定律在不同领域的应用：1.在化学反应中，热力学第一定律可以用来计算反应的焓变。
通过测量反应前后系统吸收或释放的热量，可以计算出反应的焓变，从而了解反应的能量转化和方向。
2.在工程领域，热力学第一定律常用于能量转换设备的设计和优化中。
例如，蒸汽轮机、内燃机和制冷机等能量转换系统的效率可以通过热力学第一定律进行评估和计算。
3.在生物学领域，热力学第一定律可以用于研究生物体内的能量转化过程。
例如，通过测量生物体吸收的热量和对外界做的功，可以计算出生物代谢的能量转换效率。
热力学第一定律的重要性在于揭示了能量守恒的基本原理，为能量转化和能量利用提供了基础理论支持。
它对于研究和解决实际问题具有重要指导意义。
热力学第一定律的应用可以帮助我们评估能量转换过程的效率，优化能量利用方式，并促进可持续发展。
总之，物理化学热力学第一定律表述了能量守恒的原则，描述了能量转化和能量守恒的过程。
它在化学、工程、生物等领域具有广泛的应用，并对能量转换和利用提供了理论支持。
热力学第一定律的理解和应用可以帮助我们更好地理解能量转换过程，优化能量利用方式，并实现可持续发展的目标。
热力学第一定律教学设计【教学目标】1.知识与技能目标（1）理解热力学第一定律，明确W、Q、ΔU正负号的意义。
掌握热力学第一定律能用其分析解决实际问题（2）理解能量守恒定律，能依据能量守恒的观点用能量守恒定律解释相关现象。
（3）知道第一类永动机不可能成功的原因。
2.过程与方法目标（1）经历热力学第一定律的探究过程，理解做功和热传递对内能的影响。
（2）运用生活实际，结合自身体会，理解能量守恒定律是自然科学的基本定律之一。
（3）从实际出发，体会永动机的不可能性。
3.情感态度与价值观目标（1）通过热力学第一定律的学习，确立能量的输入、输出思想。
（2）认识能量守恒，认识自然界规律的多样性和统一性。
（3）培养树立能量守恒的观点，逐步构建能量转化和守恒的物理思维方法。
【教学过程】一、做功与热传递1.一个系统在绝热过程中：（1）如果外界对系统做的功为Ｗ，则它的内能如何变化？变化了多少？（2）如果系统对外界做的功为Ｗ，则它的内能如何变化？变化了多少？结论：在无热交换情况下，外界对气体做功为W，物体内能变化为△U，△U＝W，由此可知：外界对气体做功，内能增加，气体对外界做功，内能减少。
2.一个系统在单纯传热过程中：（1）如果系统吸收热量Ｑ，它的内能如何变化？变化了多少？（2）如果系统放出热量Ｑ，它的内能如何变化？变化了多少？结论：在没有做功情况下，物体与外界间传递热量Q，物体内能变化为△U，则△U＝Q，由此可知：物体吸热，内能增加，放热，内能减少。
3.做功和热传递的区别（1）做功改变内能的实质：其它形式的能和内能之间的转化（2）热传递改变内能的实质：各系统间内能的转移（3）做功和热传递在改变内能的效果是等效的二、热力学第一定律1.内容：一个热力学系统内能的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.表达式：ΔU＝W + Q3.ΔU = W + Q中各量的正、负号及含义例题：在一个标准大气压下，水在沸腾时，1g的水由液态变成同温度的水蒸气，其体积由1.043 cm3变为1676cm3,已知水的汽化热为2263.8 J/g.求：气体增加的内能ΔU.解：取1 g水为研究对象，大气视为外界，1 g 沸腾的水变成同温度的水蒸气需要吸收热量，同时由于体积膨胀，系统要对外做功，所以有ΔU＜Q吸.气体在等压下膨胀做功：W=p(V2-V1)=1.013×105×(1676-1.043)×10-6 J=169.7 J.气体吸热：Q=mL=1×2263.8J=2263.8J.根据热力学第一定律：ΔU=Q+W=2263.8 J+(-169.7)J=2094.1 J4.应用热力第一定律解题步骤：（1）首先确定研究对象是哪一个物体或哪一个热力学系统（2）分别列出物体或系统吸收或放出的热量；外界对物体（系统）所做的功或物体（系统）对外做功。
物理化学知识点解析物理化学是化学学科的一个重要分支，它运用物理学的原理和方法来研究化学现象和过程。
下面让我们一起来深入解析一些关键的物理化学知识点。
一、热力学第一定律热力学第一定律，也就是能量守恒定律，表明在任何热力学过程中，能量的总量保持不变。
可以用数学表达式ΔU ＝ Q ＋ W 来表示，其中ΔU 是系统内能的变化，Q 是系统吸收或放出的热量，W 是系统对外界做功或外界对系统做功。
比如说，在一个绝热容器中进行的化学反应，如果反应对外做功，那么系统的内能就会减少；反之，如果外界对系统做功，系统的内能就会增加。
这个定律告诉我们，能量不会凭空产生或消失，只是在不同形式之间相互转化。
二、热力学第二定律热力学第二定律有多种表述方式，常见的克劳修斯表述是：热量不能自发地从低温物体传递到高温物体。
开尔文表述则是：不可能从单一热源吸取热量，使之完全变为有用功而不产生其他影响。
从微观角度来看，热力学第二定律反映了系统的混乱度或熵的增加趋势。
熵是一个用来描述系统混乱程度的热力学函数。
在一个孤立系统中，熵总是趋向于增加，直到达到平衡态。
举个例子，把一滴墨水滴入一杯清水中，墨水会逐渐扩散，最终使整杯水变得均匀，这个过程就是熵增的过程。
而要让墨水重新聚集回到原来的一滴，是几乎不可能自发发生的。
三、化学平衡当一个化学反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等，反应物和生成物的浓度不再发生变化，这时就达到了化学平衡。
化学平衡常数 K 是衡量化学平衡的一个重要参数。
它只与温度有关，而与反应物和生成物的浓度、压力等无关。
通过平衡常数，可以判断反应进行的程度和方向。
例如，对于一个可逆反应 A ＋ B ⇌ C ＋ D ，其平衡常数 K ＝ CD／ AB 。
如果 K 值很大，说明反应倾向于生成产物；如果 K 值很小，则反应倾向于保持反应物的状态。
四、相平衡相平衡研究的是物质在不同相之间的平衡关系。
常见的相有气相、液相和固相。
相律是描述相平衡系统中自由度、组分数和相数之间关系的规律。
·19·热力学第一定律教学研究及难点释疑印安宏（南京市第三高级中学，江苏 南京 210000）物理学的生命力在于它的不断发展，19世纪物理学家焦耳的工作使人们认识到物体内能中与分子热运动相关的那部分能量，建立了能的概念以及热力学第一定律。
内能和热力学第一定律的学习使学生对能量的认识从力学拓展到热现象，跨出了这一步，就容易理解电磁能、核能等，就能领悟能量的多样性，体会能量概念及其所遵循的规律在人类认识和利用自然中的重要地位。
本文就热力学第一定律的教学研究作一些探讨。
1、热力学第一定律的表述（1）文字表述：自然界一切物体都具有能量，能量有各种不同形式，它能从一种形式转化为另一种形式，从一个物体传递给另一个物体，在转化和传递中能量的数量保持不变。
该定律就称为热力学第一定律，也称为能量转换与守恒定律。
（2）数学表述：Q W U +=∆从能量守恒原理知：系统吸热，内能应增加；外界对系统做功，内能也增加。
若系统既吸热，外界又对系统做功，则内能增加应等于这两者之和。
为了对内能做出定量的定义，先考虑一种较为简单的情况——绝热过程，即系统既不吸热也不放热的过程。
焦耳做了各种绝热过程的实验，其结果是：一切绝热过程中使水升高相同的温度所需要做的功都是相等的。
这一实验事实说明，系统在从同一初态变为同一末态的绝热过程中，外界对系统做的功是一个恒量，这个恒量就被定义为内能的改变量，即W U U =-12，因为W 仅与初态、末态有关，而与中间经历的是怎样的绝热过程无关。
若将W U U =-12推广为非绝热过程，系统内能增加还可来源于从外界吸热Q ，则Q W U +=∆。
这就是热力学第一定律的数学表达式。
前面已讲到，做功与热传递都与所经历的过程有关，它们不是态函数，但二者之和却成了仅与初末状态有关、而与过程无关的内能改变量了。
2、热力学第一定律的应用（1）焦耳实验理想气体的内能仅是温度的函数， 即)(t U U =这一规律称为焦耳定律，是一个很重要的定律。
物理化学知识点总结(热力学第一定律).doc物理化学知识点总结（热力学第一定律）摘要：热力学第一定律是热力学的基础之一，它描述了能量守恒的原理。
本文将对热力学第一定律进行详细的阐述，包括其定义、数学表达式、应用以及在物理化学中的重要作用。
关键词：热力学第一定律；能量守恒；物理化学；系统；状态函数一、引言热力学是研究能量转换和能量传递规律的科学。
热力学第一定律，也称为能量守恒定律，是理解和分析热力学过程的关键。
二、热力学第一定律的定义热力学第一定律指出，能量既不能被创造也不能被消灭，只能从一种形式转换为另一种形式，或者从一个系统转移到另一个系统。
在封闭系统中，能量的总量保持不变。
三、热力学第一定律的数学表达式对于一个封闭系统，热力学第一定律可以用以下数学表达式表示：[ \Delta U = Q - W ]其中，( \Delta U ) 是系统内能的变化，( Q ) 是系统吸收的热量，( W ) 是系统对外做的功。
四、系统与状态函数在热力学中，系统是指我们研究的对象，它可以是封闭的或开放的。
状态函数是描述系统状态的物理量，如温度、压力、体积等，它们只与系统的状态有关，而与系统状态变化的过程无关。
五、热力学第一定律的应用理想气体的等体过程在等体过程中，体积保持不变，系统对外不做功，热力学第一定律简化为 ( \Delta U = Q )。
理想气体的等压过程在等压过程中，压力保持不变，系统对外做膨胀功，热力学第一定律可以表示为 ( \Delta U = Q + W )。
理想气体的等温过程在等温过程中，温度保持不变，理想气体的内能不发生变化，热力学第一定律简化为 ( 0 = Q - W )。
六、热力学第一定律与能量转换热力学第一定律不仅适用于热能和机械能之间的转换，还适用于其他形式的能量，如电能、化学能等。
七、热力学第一定律在物理化学中的应用化学反应在化学反应中，热力学第一定律用于计算反应热，即反应过程中系统吸收或释放的热量。
多方过程的实用解析摘要：气体的多方过程是热力学中具有重要应用价值的课题，天空和星球上的气团运动大都属于多方过程，多方过程是以多方指数而不是以热容量为基准定义的.关键词：物理化学教材编写理想气体多方过程星球气团创新思维高等教材编写的方向应该要更多地与实际应用相结合。
在编写物理化学教材的过程中深感与实际联系的迫切，写出一些更新教材与化学工作者分享，在这里也希望化学界的专家学者多提宝贵意见和建议，积极加入到我们的行列中来。
在讲到热力学第一定律的应用时，理想气体的多方过程是一个难点，目前的物理化学教材对这一专题都没有作进一步的深入和展开，这样极大地限制了读者的想象空间，也不利于培养创新意识。
教材编写应始终把挖掘创新能力放在首位，对教材中的一些重点和难点进行适度的深入和展开，为拓展初学者的思维空间铺平道路。
[2]在热力学第一定律一章中，现有物理化学教材都对理想气体的等值（等温等压等容以及绝热）过程进行了充分的讨论，但是气体发生的实际过程大都不是这几个等值过程，而是介于等值之间的复杂过程，热力学上称这种过程为多方过程.研究理想气体的多方过程具有重要的实用价值，能够用来解决热力工程上的许多实际问题，天空和星球上的气团运动也大都属于多方过程，这在气象学和天体物理学中具有重要意义。
[3]多方过程类似于理想气体的绝热过程，下面先来建立这一过程方程.低压下的气体一般都可以视为理想气体，并假定过程是可逆的，因而有式中K、K、K为积分常数，称热容差比，又称多方指数（polytropic exponent），多方的含义是指方程中的某个物理量（T、P or V）具有多次方的形式.上述方程是多方过程的定义式，即只有满足上述方程的过程才为多方过程，推导上述方程时引入了理想气体、过程可逆以及多方指数为常数的限定条件，下面逐一分析这些条件的意义。
低压下的气体一般可视为理想气体，这一限定条件使得多方方程只适用于低压气体，大气中的气团运动满足理想气体的条件，内燃机气缸内的压力较高，与理想气体所得结果相差较大.过程可逆意味着过程进行得很慢是准静态的，如果一个实际过程进行得很快，严格说来不能视为多方过程.另外，如果气体的各种热容量都是常数，那么多方指数也一定是常数，这满足多方过程的定义.但是有些教材中以热容量为常数来定义多方过程却是不妥的，因为一般说来，理想气体的定压热容量Cp、定容热容量Cv以及多方热容量C都不是常数，但只是温度的函数.对于单原子分子理想气体而言，各种热容量基本上不随温度变化；而对于多原子分子理想气体而言，若温度变化范围不是很大，也可以近似地将热容量视为常数；而且即使热容量C随温度变化明显，有时也可以满足（C-Cv）或（C-Cp）或比值为常数，即多方指数λ基本上不随温度变化的条件，这时仍然可以推导出多方方程.可见，多方过程应是低压气体（也可以是其他非凝聚系统）在温度变化范围不是很大的情况下发生的比较缓慢的一切实际过程.由多方方程可见，各种等值过程都可以看作是多方过程的几个特例，λ=0：等压过程，λ=1：等温过程，λ=γ：绝热（等热容）过程，：等容过程.最具有实用价值的多方过程是介于等温线和绝热线之间的过程，这时：1R，因而有1<γ<2，一般地有γ～1.5.根据多方指数的不同取值，可以将多方过程划分成不同的四种类型.1、星球气团这是介于等温线与等压线之间的多方过程，多方指数：0<λ<1 ，热容量最大：，多方过程的热容量见图1.正过程是升温膨胀的吸热过程，逆过程是降温压缩的放热过程.这种情形多属自然现象，天空或星球上的气团变化就属于此种情形.白天气团吸收热量，温度升高，向外膨胀；夜间向外界放出热量，温度降低，同时向内收缩.2、制冷原理多方指数介于1和绝热指数之间：1<λ<γ，即多方过程介于等温线与绝热线之间。
