2024-2025学年高中物理 第10章 热力学定律 3 热力学第一定律 能量守恒定律教案4 新人教版选修3-3

2024-2025学年高中物理第10章热力学定律3热力学第一定律能量守恒定律教案4新人教版选修3-3授课内容授课时数授课班级授课人数授课地点授课时间课程基本信息1.课程名称：高中物理——热力学第一定律

2.教学年级和班级：高三年级1班

3.授课时间：2024年5月10日

4.教学时数：1课时（45分钟）核心素养目标1.理解热力学第一定律的基本概念和原理，掌握能量守恒定律在实际问题中的应用。

2.培养学生的实验观察能力和科学思维，能够运用热力学第一定律解释和分析热现象。

3.提高学生的物理逻辑推理能力，能够运用热力学第一定律进行问题的分析和解决。

4.培养学生的团队合作意识和沟通交流能力，在小组讨论和实验中能够与他人合作，共同解决问题。学情分析1.学生层次：

本节课的对象是高三年级的学生，他们已经学习了物理的基础知识，对于热力学的基本概念和原理有一定的了解。在学习热力学第一定律之前，他们已经掌握了能量守恒定律和热力学基本概念，如温度、热量等。学生们的物理知识水平参差不齐，部分学生对物理概念的理解不够深入，需要通过实例和实验来加深理解。

2.知识、能力、素质方面：

学生们已经具备了一定的物理知识和实验技能，能够进行简单的物理实验和观察。在学习热力学第一定律的过程中，他们需要进一步理解热力学定律的基本概念和原理，并能够运用到实际问题中。此外，学生们需要提高自己的逻辑推理能力和科学思维，能够运用热力学第一定律进行问题的分析和解决。

3.行为习惯：

学生们在学习物理的过程中，部分学生对物理实验和观察不够积极，容易忽视实验现象的重要性。在进行小组讨论和实验时，部分学生缺乏团队合作意识和沟通交流能力，这对于学习热力学第一定律会产生一定的影响。因此，在教学过程中，需要注重培养学生的实验观察能力、团队合作意识和沟通交流能力。

4.对课程学习的影响：

学生们对热力学第一定律的知识点和原理已经有一定的了解，这对于本节课的学习起到了基础性的作用。然而，学生们在知识运用、逻辑推理和实验技能方面存在差异，需要在教学过程中进行针对性的引导和辅导。此外，学生的行为习惯和团队合作能力对课程学习也有一定的影响，需要在教学过程中注重培养和引导。教学方法与手段1.教学方法：

（1）讲授法：在课堂上，教师可以通过清晰、生动的讲解，向学生传授热力学第一定律的基本概念和原理。结合具体的例子和实际问题，帮助学生理解和掌握热力学第一定律的应用。

（2）讨论法：组织学生进行小组讨论，让学生们针对热力学第一定律的应用问题进行交流和探讨。通过讨论，培养学生的逻辑推理能力和团队合作意识，提高他们对热力学第一定律的理解和运用能力。

（3）实验法：安排实验课程，让学生亲身参与实验观察和数据分析。通过实验，使学生更加直观地理解热力学第一定律的原理，提高他们的实验技能和观察能力。

2.教学手段：

（1）多媒体设备：利用多媒体课件和教学视频，生动形象地展示热力学第一定律的原理和应用。通过视觉、听觉的结合，提高学生的学习兴趣和理解程度。

（2）教学软件：运用教学软件进行课堂互动和练习，让学生在互动中巩固热力学第一定律的知识，及时发现和纠正学生的错误。

（3）在线资源：引导学生利用网络资源进行自学，拓展他们对热力学第一定律相关知识的理解。鼓励学生查阅学术文章、案例分析等资料，提高他们的自主学习能力。

（4）实体模型和教具：使用实体模型和教具，直观地向学生展示热力学第一定律的原理和应用。通过触摸和操作模型，让学生更加深刻地理解热力学第一定律。

（5）小组合作活动：组织学生进行小组合作活动，如小组讨论、实验探究等。通过合作，培养学生的团队协作能力和沟通交流能力，提高他们对热力学第一定律的理解和应用能力。教学过程设计1.导入新课（5分钟）

目标：引起学生对热力学第一定律的兴趣，激发其探索欲望。

过程：

开场提问：“你们知道热力学第一定律是什么吗？它与我们的生活有什么关系？”

展示一些关于热力学第一定律的图片或视频片段，让学生初步感受热力学第一定律的魅力或特点。

简短介绍热力学第一定律的基本概念和重要性，为接下来的学习打下基础。

2.热力学第一定律基础知识讲解（10分钟）

目标：让学生了解热力学第一定律的基本概念、组成部分和原理。

过程：

讲解热力学第一定律的定义，包括其主要组成元素或结构。

详细介绍热力学第一定律的组成部分或功能，使用图表或示意图帮助学生理解。

3.热力学第一定律案例分析（20分钟）

目标：通过具体案例，让学生深入了解热力学第一定律的特性和重要性。

过程：

选择几个典型的热力学第一定律案例进行分析。

详细介绍每个案例的背景、特点和意义，让学生全面了解热力学第一定律的多样性或复杂性。

引导学生思考这些案例对实际生活或学习的影响，以及如何应用热力学第一定律解决实际问题。

4.学生小组讨论（10分钟）

目标：培养学生的合作能力和解决问题的能力。

过程：

将学生分成若干小组，每组选择一个与热力学第一定律相关的主题进行深入讨论。

小组内讨论该主题的现状、挑战以及可能的解决方案。

每组选出一名代表，准备向全班展示讨论成果。

5.课堂展示与点评（15分钟）

目标：锻炼学生的表达能力，同时加深全班对热力学第一定律的认识和理解。

过程：

各组代表依次上台展示讨论成果，包括主题的现状、挑战及解决方案。

其他学生和教师对展示内容进行提问和点评，促进互动交流。

教师总结各组的亮点和不足，并提出进一步的建议和改进方向。

6.课堂小结（5分钟）

目标：回顾本节课的主要内容，强调热力学第一定律的重要性和意义。

过程：

简要回顾本节课的学习内容，包括热力学第一定律的基本概念、组成部分、案例分析等。

强调热力学第一定律在现实生活或学习中的价值和作用，鼓励学生进一步探索和应用热力学第一定律。

布置课后作业：让学生撰写一篇关于热力学第一定律的短文或报告，以巩固学习效果。知识点梳理1.热力学第一定律的定义：热力学第一定律，又称能量守恒定律，指出在一个封闭系统中，能量不会凭空产生也不会凭空消失，只会从一种形式转换为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体。

2.热力学第一定律的数学表达式：热力学第一定律可以用数学表达式表示为ΔU=Q-W，其中ΔU表示系统内能的变化，Q表示系统吸收的热量，W表示系统对外做的功。

3.热力学第一定律的应用：热力学第一定律广泛应用于各个领域，如热机、热泵、制冷机等，是理解和分析这些设备工作原理的基础。

4.内能的概念：内能是指物体内部所有分子做无规则运动所具有的动能和分子势能的总和，是物体的一种宏观量。

5.热量和功的概念：热量是指在热传递过程中，由于温度差引起的能量转移，功是指力对物体做的位移乘以力的大小。

6.热力学第一定律的实验验证：通过实验可以验证热力学第一定律的正确性，如通过测量物体在吸收或释放热量时的温度变化，以及物体对外做功的情况，来验证能量守恒的原理。

7.热力学第一定律与生活实际的联系：在日常生活中，我们可以观察到许多热力学第一定律的实例，如烧水时水温升高、用暖气时房间温度升高等。

8.热力学第一定律的拓展：热力学第一定律是热力学的基础，进一步的学习可以涉及到热力学第二定律和热力学第三定律，这些定律分别描述了熵的增加和热力学过程的可逆性。

9.热力学第一定律在科技中的应用：热力学第一定律在航空航天、能源转换、环境保护等领域有着重要的应用，对于提高能源利用效率、保护环境具有重要意义。

10.热力学第一定律的哲学意义：热力学第一定律揭示了自然界中能量守恒的普遍规律，反映了物质世界的客观实在性，对于认识世界的本质具有重要的哲学意义。课堂1.课堂评价：

（1）提问：在课堂上，教师可以通过提问的方式了解学生的学习情况。针对热力学第一定律的相关知识，教师可以设计一些开放性问题，如“热力学第一定律在实际生活中有哪些应用？”、“你能举例说明内能的概念吗？”等，鼓励学生积极思考和回答。通过提问，教师可以了解学生对知识点的理解和掌握程度。

（2）观察：教师应时刻关注学生的学习状态，观察他们在课堂上的行为表现，如是否专心听讲、是否能与同学进行良好的互动等。对于表现出色的学生，可以给予及时的表扬和鼓励；对于有困难的学生，教师应及时提供帮助和指导。

（3）测试：在课堂上，教师可以安排一些小测试，如选择题、填空题等，用来检测学生对热力学第一定律知识的掌握情况。通过测试，教师可以了解学生在理解、记忆和应用方面的表现，为下一步的教学提供依据。

2.作业评价：

（1）认真批改：教师应对学生的作业进行认真批改，注意学生的解题思路、方法和创新点。对于正确的解答，教师可以给予肯定和鼓励；对于存在的问题，教师应及时指出并给予指导。

（2）点评和反馈：在作业评价中，教师应尽量给出具体的点评和反馈，让学生明白自己的优点和不足之处。如在学生的作业中，如果表现出对热力学第一定律的理解较为深入，教师可以表扬其“理解深刻”；如果学生在解题过程中存在误区，教师应指出“此处应注意热量和功的区分”。

（3）鼓励学生继续努力：在作业评价中，教师应注重激发学生的学习兴趣和自信心。对于表现优秀的学生，教师可以鼓励他们“继续保持，相信你会取得更好的成绩”；对于暂时遇到困难的学生，教师应鼓励他们“不要气馁，相信你一定能够克服困难”。

3.综合评价：

（1）学生自评：教师可以鼓励学生进行自我评价，让学生思考自己在学习热力学第一定律过程中的优点和不足，从而激发他们的自我改进意识。

（2）同伴评价：学生之间可以相互评价，互相学习和借鉴。在小组讨论和实验过程中，学生可以相互观察和评价对方的表现，从而提高自己的学习效果。

（3）教师评价：教师应根据学生的课堂表现、作业完成情况和测试成绩等方面进行综合评价，全面了解学生的学习情况。重点题型整理1.题型一：内能变化计算

题干：一个封闭系统吸收了1000J的热量，对外做功200J，求系统的内能变化。

答案：根据热力学第一定律，系统的内能变化为Q-W，即1000J-200J=800J。

2.题型二：热量和功的区分

题干：一个物体吸收了2000J的热量，对外做功1000J，问物体内能的变化。

答案：由于热量和功是两种不同的能量形式，它们不能直接相加。因此，物体内能的变化等于吸收的热量减去对外做的功，即2000J-1000J=1000J。

3.题型三：热力学第一定律的实际应用

题干：一个热机吸收了3000J的热量，对外做功1500J，求热机的效率。

答案：热机的效率是做功与吸收的热量之比，即1500J/3000J=0.5或50%。

4.题型四：热力学第一定律与生活实际的联系

题干：解释为什么烧水时水温会升高。

答案：烧水时，水吸收了热量，根据热力学第一定律，水温升高是因为吸收的热量超过了对外做的功，导致水内能增加。

5.题型五：热力学第一定律的拓展

题干：解释热力学第二定律和热力学第三定律与热力学第一定律的关系。

答案：热力学第二定律描述了熵的增加原理，即在自然过程中，熵总是趋向于增加，这与热力学第一定律相辅相成，共同构成了热力学的基础。热力学第三定律则描述了热力学过程的可逆性，即在绝对零度时，所有物质的熵都为零，这是热力学第一定律的进一步延伸。教学反思与改进1.设计反思活动

在本节课结束后，我将组织学生进行反思活动，以评估教学效果并识别需要改进的地方。具体活动如下：

（1）学生自我评价：让学生填写一份自我评价表，内容包括对本节课学习内容的掌握程度、学习过程中的困难及原因等。

（2）小组讨论：将学生分成小组，讨论本节课的优点和不足，以及如何改进教学方法和手段。

（3）教师反馈：向学生收集意见和建议，了解他们对本节课的看法和期望。

2.制定改进措施

根据学生的反馈和教学效果，我将制定以下改进措施：

（1）增加实例和实验：在讲解热力学第一定律时，增加更多实际案例和实验，帮助学生更好地理解和应用知识。

（2）加强互动和讨论：鼓励学生积极参与课堂讨论，提出问题并分享自己的观点，提高学生的参与度和兴趣。

（3）利用多媒体教学：利用多媒体课件和教学视频，生动形象地展示热力学第一定律的原理和应用，提高教学效果。

（4）提供课后辅导：为学生提供课后辅导，帮助他们在学习中遇到的困难和问题，提高他们的学习效果。

（5）鼓励学生自主学习：引导学生利用网络资源进行自学，拓展他们对热力学第一定律相关知识的理解，提高他们的自主学习能力。板书设计（1）目的明确，紧扣教学内容：

-热力学第一定律的基本概念

-热力学第一定律的数学表达式：ΔU=Q-W

-内能的概念和计算方法

-热量和功的概念及其区别

-热力学第一定律的应用实例

（2）结构清晰，条理分明：

-引入新课