《热力学第一定律》教案2

1、热力学第一定律【教学目的】1、 理解热力学第一定律的形式和内涵，并能用热力学第一定律解决有关问 题2、 掌握能量守恒定律，能从能量守恒定律的角度理解热力学第一定律3、 知道什么是第一类永动机，能从不同的角度解释第一类永动机不能做成 的原因【教学重点】热力学第一定律的内容、符号法则热力学第一定律的应用【教学难点】热力学第一定律的符号法则【教具】“第一类永动机”模型【教学过程】O、引入学生答问：1、物体体积缩小，分子势能可不可能增大？2、热量和内能的区别和联系何在？3、做功和热传递在改变内能方面，实质有何不同？请大家回忆教材P79第（4）题，我们已经做过的作业，如果我们将条件改一下，在热传递的同时

2、，外界也对物体做功（或做功的同时，和外界有热交换），情 形又会怎样，我们应该怎样定量处理这类问题呢？一一一、热力学第一定律我们继续刚才的话题一一续教材P79第题、请大家在下面的表格中填入适当的结果（提示性表述中可用总公司和分公司 的结算关系、国内贸易和对外贸易来类比）:内能改变热传递做功增加20J吸收10J（对物体做功10J）增加20J（吸收10J）对物体做功10J增加20J吸收30J（物体对外界做功10J）增加20J（放出20J）对物体做功40J（不变）放出30J对物体做功30J以上的穷举讨论可不可以上升到理论的高度，用一个精练的式子表达出来呢？学生寻找关系教师提示：符号修正一正式板书一一U

3、 = Q + W符号法则：Q吸热取“+”，放热取“”；W对物体做功取“+”，物体对外界做功取“”；规定了右边的符号法则之后，右边事实上成了一个代数的表达式，根据我们的经验，等式左边也会出现负值。下面我们探讨左边的符号法则，在上表中填加一行-（减少10J）放出30J对物体做功20J由这个补充可知，U的符号法则为（补充板书）U增加取“+”，减少取“”。我们把以上的结论称之为热力学第一定律，它表征的是内能改变、热传递和 做功三者之间的定量关系。下面介绍一个早就被我们所熟知的、 一直把它作为一个重要解题依据的规律二、能量守恒定律学生活动：阅读教材P81的相关内容共同阅读结论虽然从以往的种种事实我们已经

4、知道了能量守恒定律的正确性， 但我们今天 学习了一个新的定律一一热力学第一定律， 大家想一想，从热力学第一定律能不 能看出能量守恒定律的正确性？学生从C和W勺实质认识热力学定律的物理内涵能量守恒定律的地位表达：能量守恒定律是经过人类的长期探索后，在19世纪确立的。恩格斯曾经把这一定律称为“伟大的运动基本定律”，认为它的发现是“19世纪自然科学的三大发现之一”（另两大发现分别是细胞学说和达尔文的 生物进化论）。既然能量守恒定律是伟大的基本定律, 然也是失败的永动机不可能制成我们把违背能量守恒定律的机器成 为“第一类永动机”，因为它希望达到这 样的目的：不消耗任何能量，却可以源 源不断地对外做功。

5、下面是几个永动机 的设计方案教材P82图11-11方案介绍补充介绍右图方案永动机虽然失败了，但科学家们的愿望是美好的，探索的精神是可贵的，付 出的努力也是由价值的。如果没有他们从反面的角度提供这样的素材， 我们也不 足以认识能量守恒定律的伟大。五、小结本节我们学习热力学第一定律和能量守恒定律，内容比较单纯，知识的主线 比较清晰。希望我们能够准确理热力学第一定律，掌握它的符合法则，并能用它 解决一些相关问题。至于能量守恒，基本属于复习性质，但“第一类永动机”这 个概念还是要大家记一记，以便和后面的“第二类永动机”正确地区分。1、“和平号”空间站已于2001年3月23日成功地坠落在南太平洋海域，坠

6、 落过程中可简化为从一个近圆轨道（可近似看作圆轨道）开始，经过与大气摩擦， 空间站的绝大部分经过升温、熔化，最后汽化而销毁，剩下的残片坠入大海。此 过程中，空间站原来的机械能中，除一部分用于销毁和一部分被残片带走外，还有一部分能量E，通过其它方式散失，（不考虑坠落过程中化学反应的能量）。（1）试导出与下列各物理量的符号表示散失能量E/的公式。（2）算出E，的数值（结果保留两位有效数字）那么违背能量守恒定律的人为努力必EK-坠落开始时空间站的质量M= 1.17X105Kg；轨道离地面的高度为h = 146Km；坠落空间范围内重力加速度可看做g = 10 m / s2;入海残片的质量m = 1.2x104Kg；入海残片的温度升高T = 3000K;入海残片的入海速度为声速v = 340m / s空间站材料每1千克升温1K平均所需能量C = 1.0 x103J；每销毁1千克材料平均所需能量 卩=1.0 x10?j。【板书设计】注意“教学过程”的行楷部分，即是板书计划。【教后感】一堂起点很低的课，源于过去高三的学生对热力学第一定律总是理解、使用 出现偏差。希望以最朴素的方式、最朴素的语言，使新生建立好定律的第一印象。 表