热力学第一定律能量守恒定律高品质版

1、高中物理（新人教版）选修3-3第十章第三节热力学第一定律 能量守恒定律教学设计设计教师：刘建川（威海市乳山市第九中学）课题热力学第一定律 能量守恒定律课时1课时课标及考纲要求课标（1）通过有关史实，了解热力学第一定律和能量守恒定律的发现过程，体会科学探索中的挫折和失败对科学发现的意义。（2）认识热力学第一定律。理解能量守恒定律。用能量守恒的观点解释自然现象。体会能量守恒定律是最基本、最普遍的自然规律之一。考纲要求热力学第一定律 能量守恒定律 课标解读在普通高中物理课程标准选修3-3的内容标准中涉及本节内容有：（1）通过有关史实，了解热力学第一定律和能量守恒定律的发现过程，体会科学探索中的挫折和

2、失败对科学发现的意义。该条目要求学生知道热力学第一定律和能量守恒定律的发现过程，并能在有关问题中识别和直接使用它们。（2）认识热力学第一定律。理解能量守恒定律。能用能量守恒的观点解释自然现象，体会能量守恒是最基本、最普遍的自然规律之一。该条目要求学生通过对热力学第一定律和能量守恒定律的学习应达到理解的水平，并能用热力学第一定律和能量守恒定律分析日常生活中的问题，这体现了关注物理与生产、生活的联系。 “热力学第一定律”这一内容体现了做功与热传递对改变系统的内能方面是等效的关系，使系统的热运动状态发生变化，既可以通过做功的方式，也可以通过热传递的方式，并且给出了具体的数学表达形式，教学中应让学生体

3、会运用“等效”思想研究问题是物理学研究中的一种重要方法，锻炼学生在学习物理、研究物理以至于上升到在实际生活中处理、决断一些问题时要全面认真、仔细地思考做到完全无失，对学生的人生发展有很好的正能量做用。课程标准在“热力学第一定律和能量守恒定律”这部分内容对高中生提出的基本要求是学生理解热力学第一定律，能运用热力学第一定律解释自然界能量的转化、转移问题。理解能量守恒定律，知道能量守恒是自然界普遍遵从的基本规律。学生可以从内能的改变的角度理解做功与热传递的等效性，体会等效替代的物理思想。做功和热传递改变系统的内能在日常生活中也随处可见，因此，教学中可以列举一些例子帮助学生理解。课程标准要求的行为动词

4、为“理解”和“知道”，其核心内容是两个定律，因此将这一核心内容分解如下： 1能从做功与热传递对改变系统内能的等效性来理解热力学第一定律，初步体会等效替代的物理思想。 2能运用热力学第一定律解释自然界能量的转化、转移问题。 3理解能量守恒定律，知道能量守恒是自然界普遍遵从的基本规律。 4通过能量守恒定律的学习，认识自然规律的多样性和统一性。5知道第一类永动机并且知道它是不可能实现的及原因。教材分析本节是高中物理（新人教版）选修3-3第十章热力学定律的第三节，在前两节“功和内能”、“热和内能”学习的基础上，引出的。高考中是I级要求，要知道其内容及含义，在有关问题中识别和直接使用就可以了。从内容结构

5、上看，这节课既是前面各节内容的综合和深化，同时又成为这章后面“热力学第二定律”、“能源和可持续发展”涉及到的三节课的内容打好了基础、做好了铺垫。从知识发展的线索来看，本节课要用到的和学到的知识有：功、热、内能，热力学第一定律、能量守恒定律、第一类永动机等。从技能上讲，要用到分析、归纳、总结、辨析、等。从方法上讲，用到猜想与假设的物理方法、等价的物理方法，否定了一切寻找永动机的方法。从思想上来讲，各种能量在一定条件下可以互相转化，转化过程中总能量守恒。这是一个意识的问题，或者说是悟性，从内心深处感觉到总能量不变，这是很重要的物理思想。从过程上讲，教材通过前两节多个具体实例，让学生分析、体验做功和

6、热传递在改变系统的内能上可以总结出什么规律，得出热力学第一定律，使做功和热传递与内能改变的关系，从单一走向整体，由定性过度到定量，使学生对做功和热传递与内能的改变有了更深刻的认识，也萌发了继续探究的兴趣，这样能量守恒定律的得出已经到了“水到渠成”的时候了，在这节课的方法的教学中，教材安排了一定的内容让学生知道第一类永动机不能制成的发现过程，体会“纪念为实现永动机的奋斗而失败的人们”重要意义。从学生物理素养培养线索看，教材是从做功与热传递对改变系统内能的等效关系入手，教材在对实例的分析和讨论时，充分展开学生的思维过程，让学生感受和体会各种形式的能量是可以通过做功相互转化，通过热传递内能转移，最终

7、得出能量守恒定律，让学生的思维在一节课中从等效走向等量，从零散整合到规律，使学生物理素养培养得到很好的锻炼。在探究发现方法的过程中，使学生不仅得到结论，更重要的是让学生体会得到结论是经历过怎样的过程。使用了哪些重要思想和科学方法，这就是重视科学过程的做法，这既是一种教学思路也是一种科学思维之路，因而对培养学生的逻辑思维能力和研究方法大有裨益。教材的问题与练习不仅让学生体会到应用热力学第一定律和能量守恒定律分析解决问题的优点，更能使学生逐渐形成分析解决问题的能力。从重要性上看，本节内容中的热力学第一定律是高中物理热学内容的“基石”，而能量守恒定律则是第一次在极其广阔的领域里把自然界的各种物质运动

8、联系了起来，把各种自然现象用定量的规律联系了起来，是自然界中普遍遵从的规律。此两部分内容在近六年山东高考中每年必考且形式多样，热力学第一定律在选做题的36题中均有涉及，能量守恒定律不是在必做部分中涉及就是在选做部分涉及，且不简不繁、不易不难，能考查出学生这方面的应有的能力。因此这部分内容在高中物理中起着很重要的作用。综合分析：教材对本节安排的主要任务是通过前面两节“功和内能”、“热和内能”的探究活动，总结发现热力学第一定律这一规律，再进一步深化到能量守恒定律这一普遍的自然规律，升华到方法论的高度对第一类永动机进行了盖棺定论。学情分析由于高二学生的形象思维能力较强，抽象思维能力相对较弱的特点。学

9、生在初中和在高一从不同的学科、不同的角度中都已经接触过能量守恒定律，所以学生在学习能量守恒定律时可以说是得心应手、水到渠成比较顺利。这要感谢新课标在内容安排上考虑到学生抽象思维能力相对较弱的特点，把能量守恒这一抽象内容加一分解，提前铺垫。热力学第一定律对学生来讲是很陌生的，直接来接受显得较为突兀，但是新课标对应的新教材处理这一点上做得很到位，把“功和内能”、“热和内能”这两节内容比较少的课，但是安排的时间比较长，让学生有了充分的理解和认识，再进行热力学第一定律，学生掌握起来比较容易。学习目标1通过观看表演、视频、图片等，大胆猜想做功和热传递对改变系统内能方面的关系，通过总结分析，再通过动脑思考

10、、动口表述等，正确归纳并科学表达出结论。 2能利用已储备的前两节课的知识，顺利得出热力学第一定律的内容及数学表达式，在老师设计的问题引导下，通过小组的合作交流，熟练计算做功W、传热Q与内能变化U三者中已知其二得其一。能在以前学习过的能的转化和守恒定律的基础上，进一步体会能量守恒定律的发现发展过程，并能正确的表述，熟练地应用解决相关问题。 3能通过辨析功、热和内能三者之间的关系、热力学第一定律和能量守恒定律之间的关系，加之阅读课本，自主获取热力学第一定律、能量守恒定律和第一类永动机的相关知识。 4能熟练地将生活情景，抽象并建立出物理模型，通过熟练计算做功W、传热Q、内能改变U，观察、分析、归纳、

11、总结出功是能量转化的量度，做功与热传递对改变系统内能是等效的，能量在转化与转移过程中总量是保持不变的这一自然界普遍适用的规律，及第一类永动机是不可能实现的这一具有重大历史意义的结论。评价设计总体评价方案：通过师评、小组互评、学生自评方式进行。 1通过设计问题、师生互动、小组互评、学生自评，90%学生能完成各目标。 2准备采用课堂评价练习的方式，重点检测目标24的达成度。3科学利用评价量表（见附表），组织学生自评。教学重点通过前两节知识归纳总结出热力学第一定律，通过事例的例举得出能量守恒定律。教学难点热力学第一定律数学表达式U= Q + W中各字母正负值的确定是个难点，难就难在物理意义不清楚，教

12、学设计的前半部分都是围绕着这一难点展开的。能正确地辨析功、热、内能三者的关系及热力学第一定律与能量守恒定律是特例与普通的关系也是本节课的难点；同时，第一类永动机有各种各样的设计形式，涉及到一些高二学生还没有学习的知识，由于知识所限，理解起来必然会给学生带来一定的困难。教学资源全自动手表、课件、视频等。附表 学习行为评价点与预设标准能达成预设标准不能达成预设标准原因体验活动1、课堂体验：能上讲台表演使手变热的方法，巩固了上两节课的知识。2、生活体验：能回忆、设想冬天寒冷如何让自己暖起来。归纳热力学第一定律通过观察、分析表演能认识至：做功和热传递都能改变物体的内能。猜想与假设自己能做出如下猜测：做

13、功与热传递对改变物体的内能是等效的，并且内能改变的数值等于两者之和。两种方法表述上有两种方法，并且能理解。内涵与外延1外界对系统做功和系统对外界做功时W的“+”、“-”。2外界向系统传热和系统向外界放热时Q的“+”、“-”。3系统内能增加和系统内能减少时的“+”、“-”。说明：1根据自己的实际，在“能达成预设标准”和“不能预设标准”栏目中画“” 2若确定为不能达成，尽可能写明原因。教学过程教学内容时间教师活动学生活动设计意图引入新课3分钟有请两位同学表演一段双簧：（嗨，大家好，今天我给大家表演一段使手变热的动作，请你猜我是通过什么方式做到的）动作：搓手、呵气、搓手同时呵气其他同学抢答：做功、热

14、传递、既有做功又有热传递。表演的非常精彩，回答的完美。这节课我们将要共同探讨功、热、内能变化的定量关系。1台上的学生能表演出一系列动作。2台下的学生能抢答出相应的方式。3说明学生对本章前面的两节知识掌握很好，也说明这节课也会顺利完成。 由学生双簧表演创设情境，激发学生的好奇心和强烈的求知欲。物理就在生活中，就在身边，学生完表演后震撼很大，在此激励下，学生的学习情绪非常高涨，整堂课的教学气氛也异常活跃，学生的学习兴趣高，学习效果自然也就好。【学习环节一】热力学第一定律。15分钟请学生来看大屏幕：表一（见课件）1提问：表中的二、三行属于什么过程？通过什么方式改变物体的内能？请把这两行补充完整四、五

15、行属于什么过程？通过什么方式改变物体的内能？请把这两行补充完整2追问：如果系统与外界做功和热传递过程同时发生，系统内能增量又等于什么？请学生来看大屏幕：表二（见课件）3提示式提问：做功、热传递改变内能是等价的，尝试把表二补充完整4、思考：表格中的数据可不可以上升到理论高度，用一个精练的式子表达呢？ 5、提示：见课件6、小组讨论得出结果：热力学第一定律的数学表达式和文字描述、热力学第一定律中物理量的符号法则7、区别：功、热量、内能的变化量8【课堂评价】1、关于物体的内能变化，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，内能一定减小C、物体吸收热量，同时对外做功，内能可能

16、不变D、物体放出热量，同时对外做功，内能可能不变2一定量的气体从外界吸收了4.210J的热量，内能增加了2.610 J。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？3思考与讨论：在隔热性能非常好的密闭房间中，把长时间没有工作电冰箱门打开，接通电源，工作一段时间后，该房间内的气温是否会下降？说明理由。1积极思考老师提出的问题并积极回答。2积极参与到学习中来初步理解等效的含义。3理解掌握做功、热传递改变内能是等价的含义。4、5、6积极思考，并比较自己的结论与正确结论的区别及原因。7积极参与教师提出的问题并做出积极的回答。8、积极思考并回答老师提出的问题并积极回答。设置情景，引导学生

17、思考。引导学生思考体会等效替代的物理思想。让学生能利用生活中信手拈来的事例，通过观察分析，再通过动脑思考、动眼观察、动口表述等，正确归纳并科学表达出结论，让学生真正全身心动起来，体现课堂是学生的课堂。通过多观察，多举例，唤醒学生的生活经验，激发学生的学习兴趣，让学生自己探究知识，归纳结论。锻炼学生自己总结得出结论的能力。锻炼学生应用所学的知识独立解决物理问题的能力。大屏幕出示三个题目对这一教学环节进行教学评价。通过一个学生身边的事例，让学生体验做功和热传递的作用，为解决本节课的难点作好铺垫。【学习环节二】能量守恒定律。15分钟观看视频和图片：不同形式的能量可以相互转化和转移。提问：能量在转化和

18、转移中遵循什么规律？阅读课本54页，回答一下问题？1、能量守恒定律的内容？2、能量守恒定律的意义？3、热力学第一定律和能量守恒定律什么关系？课堂评价：奶牛的心脏停止跳动后，大约在1h内体温由37.0降低到33.5。请你由此估算，在这种环境下饲养奶牛，要维持一个体重400Kg奶牛的内能不变，每天喂养奶牛的食物至少要能为它提供多少热量？计算时，可以认为奶牛体内绝大部分为水。（）1积极观看视频和图片。2积极思考体会集体得出的结论。3积极参与思考老师提出的问题，寻找答案，并做出积极的回答。4积极参与回答老师提出的问题并作出很好的回答。通过视频和图片，把握好教学的层次，注意从简单到到复杂，从特殊到一般，

19、降低学生思维和理解的难度。通过引导学生自主学习思考，通过口头抢答，快速思考，小组讨论多种学习方式归纳总在以前的基础上得出能量守恒定律的内容。体现了由简单到复杂，由特殊到一般层层递进的教学方法，学生达到人人收获最大，体现奇效。可能有的学生一时得不出结论，但是有的在认真思考，有的在激烈讨论，有的在查阅课本，总之都动起来了，都在寻找方法，在这里让学生动起来、思维活跃起来，这就足够了。【学习环节三】第一类永动机。3分钟第一类永动机什么是第一类永动机？第一类永动机能制成吗？原因是什么？讨论老师提出的问题，并积极发言回答。学生利用所学知识解决问题，达到巩固知识点的目的，促进学生自主学习能力的培养，同时再次

20、体会物理是一门很重要的科学。【学习环节四】成功体验、评估、交流、小结6分钟请同学们完成下面三个题目：1我们在用打气筒给自行车轮胎打气时，打一会打气筒壁就变热了，请你分析一下变热的原因。2自由摆动的秋千，摆动幅度越来越小，下列说法正确的是（ ）A秋千的机械能守恒B秋千的能量正在消失C只有动能和重力势能的相互转化D减少的机械能转化为内能，但总能量守恒3有一种所谓“全自动”机械手表，既不需要上发条，也不用任何电源，却能不停地走下去。这是不是一种永动机？如果不是，你知道维持表针走动的能量是哪儿来的吗？请同学们自己总结你这节课的收获。1、2学生按要求完成，成功体验并相互交流、评估。3学生交流、点评“全自

21、动”不自动的原因。4自己总结本节课在知识上、方法上及其它方面自己的收获。第1题为自编题目标是检查学生对热力学第一定律的理解。第2题为改编题，易错题，考查学生对能量守恒定律的理解和应用。以上题目情景设置贴近生活实际，将物理生活化，激发学生学习兴趣，加深对概念和规律的理解，达到熟练应用。收获奇效。让学生自主总结，锻炼学生的自主归纳总结的能力。布置作业1搜集生活中哪些地方利用了本节课的等效的思想？哪些地方利用做功和热传递改变系统的内能的知识加以解释？2为测量太阳射到地面的辐射能，某校科技实验小组的同学把一个横截面积是300cm2的矮圆筒的内壁涂黑，外壁用保温材料包裹，内装水0.6Kg。让阳光垂直圆筒

22、口照射2min后，水的温度升高了1。请由此估算在阳光直射时地面上每平方米每分钟接受的太阳能量。（）第1题为自编题，体现物理来源于生活服务与生活的理念。第2题摘自课本，将本节课的知识点几乎全部包含在内并且有一定的锻炼学生科学研究的能力，并且有一定的综合能力评价作用，不失为一经典，精品题很有价值，体现作业的层次性高效性。板书设计10.3热力学第一定律 能量守恒定律一、热力学第一定律：1内容 2公式 3符号法则二、能量守恒定律： 1内容2意义三、第一类永动机：巩固练习1如果铁丝的温度升高了，则（ ）A铁丝一定吸收了热量 B铁丝一定放出了热量C外界可能对铁丝做功 D外界一定对铁丝做功2下列关于热量的说

23、法，正确的是（ ）A温度高的物体含有的热量多B内能多的物体含有的热量多C热量、功和内能的单位相同D热量和功都是过程量，而内能是一个状态量3一定量的气体从外界吸收了2.6105J的热量，内能增加了4.2105J。外界对气体做了多少功？如果内能增加了1.3105J呢？4一定质量的气体从外界吸收了4.2105J的热量，同时气体对外做了6105J的功，问：（1）物体的内能是增加还是减少？变化量是多少？（2）分子势能是增加还是减少？（3）分子的平均动能是增加还是减少？5有一个10m高的瀑布，水流在瀑布顶端时速度为2m/s，在瀑布底与岩石的撞击过程中，有10%的动能转化为水的内能，请问水的温度上升了多少摄

24、氏度？已知水的比热容为4.2103 J/（kg），g取10m/s2。参考答案：1、C。2、CD。3、外界对气体做的功是1.6105J; 气体对外界做功1.3105J。4、（1）气体内能减少了1.8105J。（2）分子势能增加了。（3）分子的平均动能一定减少了。5、2.410-3。对爸爸的印象，从记事的时候，就有了，他留给我的印象就是沉默少言的，但是脸上却始终有微笑，不管家里遇到了什么样的困难，只要有爸爸在，一切都能够雨过天晴的，小时候，家里很穷，可是作为孩子的我们（我和哥哥），却很幸福。爸爸从来不会因为缺钱，而让我们感觉得些许的拮据和紧张，哪怕的低三下气的问人借钱，爸爸都会按时给我们交了学费，

25、从来都不会给我们兄妹俩拖欠学费。爸爸闲下来的时候，就会给我和哥哥讲他们生活的那个年代，很苦很累，还经历过自然灾害，穷的时候，连饭都吃不饱。在我的印象里，最深的一件事情就是过年的时候，不管这一年钱赚的多还是少，爸爸总会让妈妈带着我和哥哥去买新衣服，当然了，妈妈也必须买新的，唯有爸爸，他是家里面唯一一个可以穿旧衣服过新年的人，这就是我关于爸爸的儿时的印象，他爱家人，从来不肯委屈自己的妻子和孩子。成长岁月里的爸爸在我们渐渐成长的的岁月里，作为孩子，我们都有了自己的认知和想法，青春期的叛逆，我们也给爸爸惹了不少祸，但是，不管我们闯的祸有多大，最后都是爸爸出面，来摆平解决一切。在这个渐渐懂事的过程中，爸

26、爸扮演着一位良师的角色，事情过后，爸爸也会趁机好好的教育我们，让我们懂得，我们做的是对的，值得鼓励的，还是不对的，今后需要去改正的。爸爸在社会上经历的多了，懂得的道理也比我们多很多。我们是在跌跌撞撞的认知中去探索这个社会，而爸爸就是这条探索道路的指明灯！在我们长大的青春光阴里，我们在爸爸身上看到了责任、懂得了承担的重要性！爸爸，在我们的生活中，必不可少，他让我们（大哥和我）拥有了正确的人生观和价值观，他教会了我们如何看待这个世界，如何去更好的创造自己想要的生活！渐渐上了年纪的爸爸：我只想用“渐渐上了年纪”来形容现在的爸爸，不想要用已经“老去”来形容爸爸。没错，岁月是真的很无情的，不知不觉间，爸

27、爸的眼角多了些许的皱纹，额头的皱纹也不自觉的来向他报到了，爸爸再伟大，也终究抵不过岁月的蹉跎。两角鬓白的爸爸，让我们看着多了很多的心疼，一向雷厉风行、无所不能的爸爸，渐渐地，变得老了，特别是当我们都成家以后，爸爸也算是把他一生最重要的任务也都完成了，上了年纪的爸爸，更多的心思，留在了妈妈的身上，一路走来，是妈妈的陪伴和默默的奉献，才让爸爸能够在外工作的时候，毫无杂念！妈妈，就是爸爸最为坚强的后盾，而我们，是爸爸努力奋斗的最大动力，如今，爸爸渐渐地老了，作为儿女，我们无法让时光倒流，能做的就是多陪伴他们，让他们的晚年生活能够幸福！爸爸的一生，都在付出，为了家和家人而付出，如今的我们，都已经成家，

28、更加体会到了为人父母的心酸苦楚，我们能做的就是常回家看看！让父母不感到孤独！我们都是母亲身上掉下来的一块肉，我们跟母亲之间的关系，血浓于水，彼此间的那种爱，是神圣而又不可侵犯的，是妈妈给了我们生命，也是妈妈无怨无悔的把我们抚养成人，在我们成长的过程中，不管是好还是不好，妈妈都一味的去包容，去引领着我们我和妈妈的温情小生活，母爱，总是那么的伟大！都说慈母多败儿，其实啊，母亲在我们的生活着，扮演着不可或缺的角色，没有母亲的无私奉献，又怎会有我们的今天呢？更多的时候，是我们忽略了母亲的重要性，甚至是把母亲对我们的关心和爱护变成了理所当然！其实啊，也是因为我们从出生的时候，就拥有了母亲的爱，也就变得不

29、那么的珍惜了！我觉得，我们生活在这个世上，更要好好地对待我们的母亲，在我的记忆深处，母亲总是很慈祥的，她也有属于她自己的小忧愁，但是，却从来都不会让我们知道，不管生活中，遇到了什么困难或者坎坷，她总是自己一个人想办法面对和解决！以至于曾经的我一直觉得母亲是万能的，没有什么困难事情是母亲不能解决的！儿时记忆中，最深刻的一件事情就是那年的的大冬天，下了很厚很厚的雪，我跟哥哥上学的地方是需要骑着自行车去的，妈妈早早的叫醒了我和哥哥，并且告诉我们下大雪了，路上滑，要早点出发，路上慢一点走，当我们吃了早饭准备出发的时候，妈妈也跟着一起出发了。大冬天的，天黑黑的，母亲拿着手电筒，给我和哥哥照明，因为下了雪

30、，有的路段不好走，我们就推着自行车，一路上有说有笑的，时不时的哥哥还会调皮一下，就这样，母亲拿着照明灯，一路护送我和哥哥到了学校，现在回想起来曾经的岁月，满满的回忆，满满的温暖！不知不觉间，我们就都长大了，哥哥也成家了，有自己的孩子，妈妈看着我们生活幸福，她也就是开心满足了，可是，岁月却是那么的无情，不知不觉间，妈妈的眼角就多了些许的皱纹，她在岁月的淘洗中，渐渐地老去了！她没有多么伟大的理想，唯一的希望，就是我们都能够生活的健康，平安，快乐，幸福！母亲，从来都不曾奢望我们能够有多么大的丰功伟绩，最大的心愿就是我们平安快乐，她的一生心血，都在我们这些孩子身上，而对于她自己，似乎总是少了很多的关心，作为儿女，长大后的忙碌，确实忽略了对母亲的爱，当我们真正的意识到母亲老去的时候，岁月一晃已经过去了几十年！母爱，虽然平凡，但是却很伟大，我跟妈妈的温情小生活，那些记忆中的点滴，一直萦绕在脑海中，让我感受到幸福，感受到温暖！爱你，亲爱的妈妈，愿你生活幸福，健康平安！其实也就是平凡的一年，和往常相比较，也没有太多的区别，唯一的不同就是自己就业了，不再是学生了，也不再是那个向父母伸