第三节热力学第一定律能量守恒定律

教学课题：第三节热力学第一定律能量守恒定律课时：一课时教师：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第一定律及其公式表达，公用△U=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、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=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其公式表达，会用△U=W+Q分析和计算问题。2、学会用能量转化和守恒的观点分析物理现象。3、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。教学过程[投影学习目标和学法指导]（一）学习目标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=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、复习引入[复习]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]热力学第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、根据教材P71第1-3段作答：热力学第一定律的内容是什么？它的公式?物理意义如何?外界对物体所做的功W加上物体从外界吸收的热量Q等于物体内能的增加△U。其公式为△U=W+Q×105×105×105J，情况又如何？利用公式可得△U=W+Q，W×105×105J同理算得第二种情况下W×105×105J3、讨论公式△U=W+Q中各量的正负的物理意义△U＞0内能增加△U＜0内能减少;W＞0外界对物体做功,W＜0物体对外界做功;Q＞0物体吸收热量,Q＜0物体放出热量。课堂练习：练习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，内能可能不变D．物体放出热量，同时对外做功，内能可能不变练习2、一定质量的气体膨胀做功100J,同时对外放出40J的热量,求气体内能增量?×105×105J,说明什么?[结合导学提纲进行自主学习][抽查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、△U的变化判断从宏观量具体体现是怎么样的？[教师点拨和小结]A、热力学第一定律的基本知识点①内容：物体内能的增量等于外界对物体所做的功和物体吸收的热量的总和②表达式：△U=W+Q。意义：表示功、热量、内能改变之间的定量关系。③各物理量正负号的意义：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；△U为正值，表示内能增加，△U为负值，表示内能减少。B、关于学生可能提出的问题解答①功的正负判断：a、由功的定义，判断cosθ的正负（FScosθ=W）。b、对气体而言，V增加，对外做功，W＜0；V减小，外界对它做功，W＞0。c、由W=△U-Q判定，已知△，确定W的正负。②Q正负的判断：a、高温到低温，放热Q＜0b、绝热，Q=0c、由Q-=△U-W进行判断。（已知△U、W）③△U正负的判断：a、由△U=W+Q判断。（已知W、Q）b、根据能量守恒观点判断。（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)能量守恒定律的发现，有何意义？(3)什么样的机器第一类永动机？它为什么没有被制造出来？以P56、说一说为例，说明第一类永动机为什么不能制成？[学生结合导学提纲自主学习][学生互动探究释疑][教师点拨与小结]1、能量守恒定律内容：能量即不会凭空产生，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保持不变。这就是能量守恒定律关键词：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、敢于创新是新年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。说明：在资本主义发展初期，为了满足生产对于动力日益增加的要求，许多人致力于生产一种机器，这种机器不需要任何燃料，却能不断地对外做功，史称第一类“永动机”问：以P56、说一说为例、说明第一类永动机为什么不能制成？（小钢球在转动过程中，转轴要发热，要克服空气阻力做功，导致机器地动能减少，一段时间以后，机器不能做完整的圆周运动了）问：第一类永动机不可制成，原因是什么？（违反了能量守恒定律）热力学第一定律、能量守恒定律根据能量守恒定律，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。（三）针对性练习1、课本练习五1、2、3、5、2、如图所示，用力F压缩气缸中的空气，力F对空气做了1800J的功，同时气缸向外放热2000J，问空气的内能改变了多少？3、关于物体内能的变化，以下说法中正确的是……（）FA、物体吸收热量，内能一定增大FB、物体对外做功，内能一定减少C、物体吸收热量，同时对外做功，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：△U=W+Q得：+1800J+（-2000）J=△U所以△U=-200J即空气内能减少了200J3、解析：根据热力学第一定律△U=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少，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错；若物体吸收热量与对外做功相等山野内能不变，C正确；而放热与对外做功使物体内能减小，所以D错。（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]U=W+Q→能量守恒定律→永动机不可制成（第一类）W重点Q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、板书设计表达式：△U=Q+W意义：反映W、Q、△U的定量关系热力学第一定律W+外界对物体做功热力学第一定律W-物体对外界做功正、负号Q+物体吸收热量正、负号Q-物体放出热量△U申引+内能增加△U申引-内能减少内容不会凭空产生、消失，只会转化或转移内容能量守恒定律总量不变能量守恒定律意义19世纪的三大发现之一意义第一类永动机的不可制造本节优化训练设计(文科做1-4题，平行班做1-6题，实验班做5-8题)1.试说明下列能源利用的方式中能量转化过程：2.关于物体内能变化，下列说法正确的是.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，同时对外做功，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3.对一定质量的气体加热，气体吸收了420J的热量，它受热膨胀后对外做的功是300J，气体的内能发生下列哪种变化A.增加720JB.减少720JC.增加120JD.减少120J4.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点的过程是.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，一飞行的子弹射入沙箱后合为一体，共同摆起一定高度，则下列有关能的转化说法中正确的是.D.子弹的动能一部分转化为沙箱和子弹的内能，另一部分转化成了沙箱和子弹的机械能AJ,在外界对它做了J的功后，它放出了J的热量，系统在整个过程中内