高中物理人教大纲版第二册：115热力学第一定律、能量守恒定律1

1、第五节 热力学第一定律 能量守恒定律从容说课本节包括两大部分内容，一是热力学笫一定律，二是能量守恒定律.是在讲述改变内能的两种 方式的基础上直接得出，为能量守恒定律的学习作了一个很好的铺垫.对于能量守恒定律，首 先应明确它的重要性，可以说贯穿整个高屮物理，因此在教学屮应该使学生切实掌握这个定 律，理解这个定律的意义.据教材的特点和地位，本节的目标定位如下：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，会用公式厶u二w+q分析和计 算问题.2. 能综合运用学过的知识，通过各知识点的内在逻辑联系，建立能量守恒定律的观点，并能 应用动量守恒定律进行有关计算，分析、解决有关问题.3. 通过

2、实例进行辩证唯物主义教育、爱国主义教育.本节课的教学重点定位于对 u二w+q的理解和应用，以及能量守恒定律的观点建立、计算、 分析、解决有关问题.木节课的教学难点定位于如何用能量转化和守恒的观点分析物理现象，如何综合运用学过 的知识解决问题.结合本节教材的特点，为了突出重点，突破难点，教学中采用互动探究式的教学方法，使学 生参与到教学活动中，在适当的时候教师进行点拨和小结，以充分突出学生的主体地位，使学 生真正成为学习的主人.本节课的教学程序如下：复习引入一提出新的问题一学生探究一猜想、验证一解释现象一得出结论一点拨升华 -小结本节内容.教学目标一、知识目标1. 能够从能量转化的观点理解热力学

3、第一定律及其公式表达，会用二w+q分析和计算 问题。2. 常握能量守恒定律，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彖。3. 了解第一类永动机不可能制成的原因。二、能力目标1. 会用热力学第一定律 u二w+q分析和计算问题.2. 会用能量转化和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.三、德育渗透目标学习众多科学家孜孜以求，通过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。教学重点1. 能够从能量转化的观点理解热力学第一定律及期公式表达，会用 u=w

4、+q分析和计算 问题。1. 学会用能量转化和守恒的观点分析物理现象。2. 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.教学难点如何用能量转化和守恒的观点分析物理现象，如何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。教学方法分析归纳法、问题解决法、互动探究法.教学用具投影仪、投影片、cat课件.教学过程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 u二w+q分析和计算 问题。2. 能综合运用学过的知识，用能量守恒定律来进行有关的分析、计算.（二）学法指导1. 结合导学提纲先以学习小组自学本节内容，并互相讨论.2. 选派代表解释现

5、象、说明问题、理解规律，其他同学补充证实.学习目标完成过程一、复习导入复投影练习题1. 改变物体内能的方式有和它们的实质分别是和.（做功 热传递 其他形式能和内能的转化 内能在物体间的转移）2. 如果外界对物体做功，物体的内能会，如果物体对外界做功，物体的内能会;如果物体吸收热量，物体的内能会，如果物体放出热量，物体的内 能会 （增加减少增加减少）3. 在只有一种形式改变内能的过程中，做了多少功，就有能量发生转化；传递了多少热量，就有内能发生转移，是 关系。（多少 多少 对应）引入如果物体跟外界同时发生做功和热传递的过程，那么内能的变化与热量及做的功 之间又有什么关系呢？这节课我们来学习.板书

6、热力学笫一定律能量守恒定律二、新课教学（一）热力学第一定律投影导学提纲1. 热力学第一定律的意义.2. 热力学第一定律的表达式。3. 热力学第一定律表达式中各物理量正负号的物理意义.结合导学提纲进行自主学习抽査学生代表给全体同学叙述热力学第一定律，明确定律的各个方面其他同学结合自己的学习程度提出各种问题，大家互动学习附：同学可能提出的问题：1. w、q的具体判断.即什么情况下，w为正值，什么情况下为负值；吸热、放热又怎么 分析？2. 的变化判断从宏观量具体体现是怎么样的？教师点拨与小结a. 热力学第一定律的基本知识点 意义：表示功、热量、内能改变之间的定量关系. 表达式：二q+w 各物理量正负

7、号的意义：q为正值，表示物体吸收热量，q为负值，表示物体放出热 量；w为正值，表示外界对物体做功，w为负值，表示物体对外做功；au为正值，表 示内能增加，au为负值，表示内能减少.b. 关于学生可能提出的问题解答 功的正负判断：a. 由功的定义,判断cos（）的正负（fscos 0 =w）b. 对气体而言，v增加，对外做功，w0； v减小，外界对它做功，w>0.c. 由w=au-q判定，己知u.q,确定w的正负. q正负的判断：a. 高温到低温，放热q0b. 绝热，q=0c. 由q二u-w进行判断.（已知!）、w） au正负的判断：a. 由厶u二w+q判断.（已知w、q）b. 根据能量守

8、恒观点判断（二）能量守恒定律的理解投影导学提纲1. 能量守恒定律的内容、意义是什么？2. 第一类永动机违背了什么规律，我们应该从屮得到什么启迪？学生结合导学提纲自主学习学生互动探索释疑师生互动讨论教师点拨与小结1. 能量守恒定律内容的关键词：不会；只能形式转化，物体转移，总量不变.2. 能量守恒定律的意义：第一是19世纪自然科学的三大发现之一；第二宣告了第一类 永动机的必然失败.3. 永动机的失败主要是因为它违反了能量守恒定律.4. 从中我们可以得出敢于开拓、敢于创新是新世纪中学生的主题思路，然而一定要尊重 客观规律,否则只凭热情和“妄想”，只能收获失败的苦果.探究活动一课本介绍的那个永动机失

9、败的原因何在？学生探究结合力矩知识以及能量守恒知识來探究.学生汇报探究结果它持续运动不可能的原因：虽然右边每个球产生的力矩大，但是球的个数少，左边每个球 产生的力矩虽然小，但是球的个数多，于是轮子不会持续转动下去而对外做功，只会摆动儿下, 便停下来了.根据能量守恒定律，任何一部机器，只能使能量从一种形式转化为另一种形式，而不能 无中生有地制造能量，因此第一类永动机违背了这一定律，也是不可能制成的./仏（三）拓展应用1. 课本练习五1、2、3、52. 如图所示.用力f压缩气缸中的空气，力f对空气做了 1800 j的功，同吋气 缸向外放热2000 j,问空气的内能改变了多少？3. 关于物体内能的变

10、化，以下说法中正确的是（）a. 物体吸收热量，内能一定增大b. 物体对外做功，内能一定减少c. 物体吸收热量，同吋对外做功，内能可能不变d. 物体放出热量，同时对外做功,内能可能不变参考解答：2. 解：由热力学第一定律：au二w+q得：+1800 j+（ 2000）j=au 所以au二一 200j即空气内能减少了 200 j3. 解析：根据热力学第一定律 u二w+q,物体内能的变化与外界对气体做功（或气体对 外界做功），气体从外界吸热（或向外界放热）两种因素有关，物体吸收热量，但有可能同时对外做 功，故内能有可能不变甚至减小，故a错；同理,物体对外做功的同时有可能吸热，故内能不一 定减小，故b

11、错；若物体吸收热量与对外做功相等，则内能不变，c正确；而放热与对外做功 使物体内能减小，所以d错.所以本题正确答案为c.（四）答疑采用答记者问的方式进行现场解答；鼓励同学们的参与热情，锻炼大家的胆量，拓展同学 们的思路.三、小结1. 学生自结,要求写出小结提纲.2. 学生对照学习目标，检查自己的学习程度是否达标.3. 找出该节的重点和核心.抽查投影小结提纲和重点核心投影弓i申u=w+q 能量守恒定律一永动机不可制成（第一类）重点的正、负确定u核心：能量守恒的观点.四、作业1. 课本、习题a组5, b组3.2. 思考题（动手操作）试着按照课本介绍去创造“永动机”.3. 预习下一节.五、板书设计意

12、义：反映w、q、mj的定量关系热力学第一定律w正负号2外界对物体做功 物体对外界做功 物体吸收热量 物体放出热量内能增加内能域少内容能守恒定律v意义不会凭空产生消失只会转化或转移 总it不变19世纪的三大发现之一第一类永动机的不可制造六、本节优化训练设计1试说明下列能源利用的方式中能量转化过程（）a. 水力发电b.柴油机车牵引列车前进c. 电动水泵抽水d.核电站发电机发电e. 风力发电机发电f.火箭发射人造卫星2. 物体沿粗糙斜面下滑，则下列说法中正确的是（）a. 机械能不变，内能不变b.机械能增加，内能不变c.机械能减少，内能减少d.机械能减少，内能增加3. 对一定质暈的气体加热，气体吸收了

13、 420j的热量，它受热膨胀后对外做的功是300 j, 则气体的内能（）a.增加720j b.减少720j c.增加120j d.减少120 j4. 金属制成的气缸中有柴油和空气的混合物，有可能使气缸中柴油达到燃烧点的过程是 （）a.迅速向里推活塞b.迅速向外拉活塞c.缓慢向里推活塞d.缓慢向外拉活塞5. 汽车关闭发动机后恰能沿斜坡匀速运动，在这个过程中（）a. 汽车的机械能守恒b. 汽车的动能和势能相互转化c. 机械能逐渐转化为内能，总能量逐渐减小d. 机械能逐渐转化为内能，总能量不变6. 如图为冲击摆实验装置,一飞行的子弹射人沙箱后合为一体，共同摆起 一定高度，则下列有关能的转化说法中正确

14、的是（）a. 子弹的动能转化为沙箱和子弹的动能b. 子弹的动能转化为沙箱和子弹的势能c. 子弹的动能转化为沙箱和子弹的内能d. 子弹的动能-部分转化为沙箱和子弹的内能，另一部分转化为沙箱 和子弹的机械能aa7. 某系统初状态具有内能aj,在外界对它做了仝j的功后，它放出了仝j的热量，系统在25整个过程中内能的增量为j.&物体在水平地面上运动，当它的速度rt!9m/s减少到7m/s的过程中内能增量是某-定值.现让它继续运动，当这物体速度减为m/s时，它将产生与上面相等的内能增量.b9. 如图所示，a、b容器中各有一个可自由移动的轻活塞，活塞下面 是水，上方为空气，大气压恒定.a、b底部由

15、带有阀门k的管道相连，整个x 装置与外界绝热.原先a屮水面比b屮高，打开阀门，使a屮的水逐渐向 b中流,最后达到平衡，则在这个过程屮，大气压力对水做功是,水的内能增加为（设水的密度为p,活塞面积分别为sa、sb，原来a、b中高度差为h)10. 如图所示，直立容器内部有被隔板隔开的a、b两部分气体,a的密度 小,b的密度大，抽去隔板，加热气体，使两部分气体均匀混合，设在此过程屮 气体吸热q，气体内能增量为au,则（）a. au=q b. uvq c. uq d.无法比较参考答案1. a机械能转化为内能；b化学能转化为内能,内能转化为机械能；c电能转化为机械能;d核能转化为内能 e机械能转化为电能f化学能转化为内能，内能又转化为机械能.2. d 3. c 4. a 5. d6. d 7. a 8.9. 打开阀门k后，根据连通器原理，最后a、b两管中的水面将相平，即a中的水面下降， b屮的水而上升，设a中水面下降hi，b管水面上升的距离为h2,由于水的总体积保持不变， 故：sahi： sbh2a管中的水受到向下的大气压力，与水面下降的方向相同，所以大气压力对水做正功，设 大气压强为po,对水做的功为w”贝9：w|二 fh二 posahib管屮的水也受到向下的大气