2024-2025学年高中物理 第三章 热力学基础 第2节 热力学第一定律教案1 粤教版选修3-3

2024-2025学年高中物理第三章热力学基础第2节热力学第一定律教案1粤教版选修3-3课题：科目：班级：课时：计划1课时教师：单位：一、教学内容本节课的教学内容来自2024-2025学年高中物理第三章热力学基础的第2节，主题是“热力学第一定律”。本节课的主要内容包括：

1.理解热力学第一定律的表述和含义；

2.掌握系统内能的变化与外界对系统做功和系统吸收的热量之间的关系；

3.能够运用热力学第一定律解决实际问题。

教学内容紧密围绕教材，注重理论联系实际，旨在提高学生的物理素养和解决实际问题的能力。二、核心素养目标本节课的核心素养目标包括：

1.理解能力：使学生能够理解热力学第一定律的表述和含义，掌握系统内能的变化与外界对系统做功和系统吸收的热量之间的关系；

2.应用能力：培养学生能够运用热力学第一定律解决实际问题的能力；

3.科学思维：培养学生运用科学思维方法，分析问题、解决问题的能力；

4.科学态度：培养学生对物理学科的兴趣和热情，培养其积极探究、勇于实验的科学态度。三、学习者分析1.学生已经掌握了哪些相关知识：学生在进入本节课之前，应该已经掌握了基本的物理学知识，包括力学、电磁学等，同时也应该对能量守恒定律有一定的了解。此外，学生应该具备一定的数学基础，能够进行简单的数学推导和计算。

2.学生的学习兴趣、能力和学习风格：学生在学习本节课的内容时，可能会对热力学第一定律在实际生活中的应用产生兴趣。在学习能力方面，学生需要具备一定的逻辑思维能力和抽象思维能力，能够理解和掌握热力学第一定律的表述和含义。在学习风格上，学生可能更倾向于通过实验和实际例子来理解和掌握理论知识。

3.学生可能遇到的困难和挑战：学生在学习本节课的内容时，可能会对热力学第一定律的表述和含义产生困惑，难以理解系统内能的变化与外界对系统做功和系统吸收的热量之间的关系。此外，学生可能在对热力学第一定律进行实际应用时，遇到难以将理论知识与实际问题相结合的挑战。四、教学资源准备1.教材：确保每位学生都有本节课所需的教材或学习资料，包括《2024-2025学年高中物理第三章热力学基础第2节热力学第一定律》的相关内容。

2.辅助材料：准备与教学内容相关的图片、图表、视频等多媒体资源，以帮助学生更好地理解和掌握热力学第一定律的概念和原理。例如，可以准备一些动画或实验视频，展示系统内能的变化过程，以及外界对系统做功和系统吸收热量的实际情况。

3.实验器材：如果涉及实验，确保实验器材的完整性和安全性。可以准备一些热力学实验器材，如温度计、热量计、气体容器等，让学生亲自动手进行实验，观察和记录实验结果，从而加深对热力学第一定律的理解。

4.教室布置：根据教学需要，布置教室环境，如分组讨论区、实验操作台等。可以将学生分成小组，每个小组配备相应的实验器材和多媒体资源，以便学生进行小组讨论和实验操作。

5.教学工具：准备投影仪、计算机、白板等教学工具，以便教师展示和讲解教学内容，同时也方便学生进行笔记和复习。

6.教学指导资料：教师应该准备一份详细的教学指导资料，包括教学目标、教学内容、教学步骤、教学资源等，以便教师在教学过程中进行参考和指导。

7.学习评估工具：准备一些学习评估工具，如习题、测验等，以帮助教师了解学生对热力学第一定律的理解程度，并及时进行反馈和指导。五、教学流程一、导入新课（用时5分钟）

同学们，今天我们将要学习的是《热力学第一定律》这一章节。在开始之前，我想先问大家一个问题：“你们在日常生活中是否遇到过能量转化或能量守恒的情况？”（举例说明）这个问题与我们将要学习的内容密切相关。通过这个问题，我希望能够引起大家的兴趣和好奇心，让我们一同探索热力学第一定律的奥秘。

二、新课讲授（用时10分钟）

1.理论介绍：首先，我们要了解热力学第一定律的基本概念。热力学第一定律是能量守恒定律的一种表述，它指出在一个封闭系统中，系统的内能变化等于外界对系统做的功加上系统吸收的热量。

2.案例分析：接下来，我们来看一个具体的案例。这个案例展示了热力学第一定律在实际中的应用，以及它如何帮助我们解决问题。

3.重点难点解析：在讲授过程中，我会特别强调内能的变化与外界对系统做功和系统吸收的热量之间的关系这个重点。对于内能的定义和计算这个难点部分，我会通过举例和比较来帮助大家理解。

三、实践活动（用时10分钟）

1.分组讨论：学生们将分成若干小组，每组讨论一个与热力学第一定律相关的实际问题。

2.实验操作：为了加深理解，我们将进行一个简单的实验操作。这个操作将演示内能的变化过程。

3.成果展示：每个小组将向全班展示他们的讨论成果和实验操作的结果。

四、学生小组讨论（用时10分钟）

1.讨论主题：学生将围绕“热力学第一定律在实际生活中的应用”这一主题展开讨论。他们将被鼓励提出自己的观点和想法，并与其他小组成员进行交流。

2.引导与启发：在讨论过程中，我将作为一个引导者，帮助学生发现问题、分析问题并解决问题。我会提出一些开放性的问题来启发他们的思考。

3.成果分享：每个小组将选择一名代表来分享他们的讨论成果。这些成果将被记录在黑板上或投影仪上，以便全班都能看到。

五、总结回顾（用时5分钟）

今天的学习，我们了解了热力学第一定律的基本概念、重要性和应用。同时，我们也通过实践活动和小组讨论加深了对热力学第一定律的理解。我希望大家能够掌握这些知识点，并在日常生活中灵活运用。最后，如果有任何疑问或不明白的地方，请随时向我提问。六、教学资源拓展六、教学资源拓展

1.拓展资源：

(1)科普文章：为学生提供一些关于热力学第一定律的科普文章，如《热力学第一定律与能量守恒》、《热力学第一定律在生活中的应用》等，帮助学生更好地理解和应用所学知识。

(2)在线课程：推荐一些与热力学第一定律相关的在线课程，如Coursera上的《热力学导论》、edX上的《热力学基础》等，让学生深入了解热力学第一定律的原理和应用。

(3)学术文章：为学生提供一些关于热力学第一定律的学术文章，如《热力学第一定律的数学表述及其在物理化学中的应用》、《热力学第一定律与热力学第二定律的关系》等，帮助学生扩展知识面。

(4)实验视频：为学生提供一些关于热力学第一定律实验的视频，如YouTube上的“HotAirBalloonExperiment”等，让学生更直观地了解实验原理和操作过程。

2.拓展建议：

(1)学生可以利用课后时间阅读科普文章，了解热力学第一定律在生活中的应用，提高学习的兴趣和实际应用能力。

(2)学生可以选修在线课程，深入了解热力学第一定律的原理和应用，提高自己的学术素养。

(3)学生可以阅读学术文章，了解热力学第一定律的数学表述及其在物理化学中的应用，提高自己的知识水平。

(4)学生可以观看实验视频，更直观地了解热力学第一定律的实验原理和操作过程，提高实验操作能力。

(5)学生可以参加学术讲座或研讨会，与专业人士交流热力学第一定律的相关知识，提高自己的学术能力和人际交往能力。七、板书设计1.本文重点知识点：

①热力学第一定律的表述：系统内能的变化等于外界对系统做的功加上系统吸收的热量。

②内能的变化与外界对系统做功和系统吸收的热量之间的关系。

③热力学第一定律在实际问题中的应用。

2.关键词：

①热力学第一定律

②内能

③外界做功

④吸收热量

⑤应用

3.重点句子：

①热力学第一定律指出，系统内能的变化等于外界对系统做的功加上系统吸收的热量。

②内能的变化与外界对系统做功和系统吸收的热量之间存在直接关系。

③热力学第一定律在实际问题中的应用可以帮助我们更好地理解和解决问题。

板书设计要求简洁明了，重点突出，以便于学生理解和记忆。同时，为了激发学生的学习兴趣和主动性，板书设计应具有艺术性和趣味性。可以通过使用生动的图示、形象的文字和色彩的搭配来吸引学生的注意力，使板书更具吸引力。例如，可以使用图示来表示内能的变化过程，或者用不同颜色标注外界做功和系统吸收热量的部分，以增加板书的趣味性和艺术性。八、反思改进措施（一）教学特色创新

1.引入案例教学：通过引入与生活实际紧密相关的案例，激发学生的学习兴趣，提高他们对热力学第一定律的理解和应用能力。

2.利用多媒体资源：运用多媒体资源，如动画、视频等，直观地展示热力学第一定律的原理和应用，帮助学生更好地理解和掌握知识点。

3.分组讨论与实验操作：组织学生进行分组讨论和实验操作，培养学生的合作能力和实践能力，加深他们对热力学第一定律的理解。

（二）存在主要问题

1.教学管理：在教学过程中，发现学生在课堂上的注意力不够集中，需要加强课堂管理，提高学生的学习兴趣和参与度。

2.教学组织：在组织分组讨论和实验操作时，发现部分学生参与度不高，需要优化分组方式和实验操作的组织，提高学生的参与度和积极性。

3.教学方法：在讲授过程中，发现部分学生对热力学第一定律的理解存在困难，需要改进教学方法，如增加实例讲解、问题引导等，帮助学生更好地理解和掌握知识点。

（三）改进措施

1.加强课堂管理：通过设置课堂规则，引导学生积极参与课堂讨论，提高他们的学习兴趣和参与度。

2.优化分组方式和实验操作：根据学生的能力和兴趣，合理分组，提供更多的实验操作机会，激发学生的学习兴趣和主动性。

3.改进教学方法：通过增加实例讲解、问题引导等教学方法，帮助学生更好地理解和掌握知识点，提高他们的学习效果。课后作业1.请解释热力学第一定律的表述，并说明它与能量守恒定律的关系。

2.请举例说明热力学第一定律在生活中的应用，如热能转化为电能的过程。

3.请计算一个系统的内能变化，已知系统对外界做的功为100J，系统吸收的热量为200J。

4.请分析一个封闭系统的内能变化，已知系统吸收的热量为150J，系统对外界做的功为50J。

5.请设计一个实验来验证热力学第一定律，并简要说明实验原理和操作步骤。

补充说明：

1.热力学第一定律的表述是系统内能的变化等于外界对系统做的功加上系统吸收的热量。它与能量守恒定律的关系是，能量守恒定律指出在一个封闭系统中，能量不能被创造或销毁，只能从一种形式转化为另一种形式。热力学第一定律则进一步描述了能量在封闭系统中的具体变化规律。

2.生活中的应用例子有很多，如汽车发动机中燃料燃烧产生的热能转化为机械能，电热水壶中电能转化为热能等。

3.计算内能变化的问题，可以通过热力学第一定律的公式U=Q+W来解决。其中U表示内能变化，Q表示系统吸收的热量，W表示外界对系统做的功。

4.分析封闭系统的内能变化问题时，可以通过热力学第一定律的公式U=U0+Q+W来解决。其中U0表示初始内能，Q表示系统吸收的热量，W表示外界对系统做的功。

5.设计实验验证热力学第一定律时，可以考虑使用一个热源对一个物体进行加热，同时测量物体对外界做的功，如推动一个滑轮。通过比较物体吸收的热量和对外界做的功，可以验证热力学第一定律的正确性。课堂小结，当堂检测课堂小结：

1.热力学第一定律的表述：系统内能的变化等于外界对系统做的功加上系统吸收的热量。

2.内能的变化与外界对系统做功和系统吸收的热量之间的关系：内能的变化等于外界对系统做的功加上系统吸收的热量。

3.热力学第一定律在实际问题中的应用：热力学第一定律可以帮助我们更好地理解和解决问题，如能量转换、热能利用等。

当堂检测：

1.请解释热力学第一定律的表述，并说明它与能量守恒定律的关系。

2.请举例说明热力学第一定律在生活中的应用，如热能转化为电能的过程。

3.请计算一个系统的内能变化，已知系统对外界做的功为100J，系统吸收的热量为200J。

4.请分析一个封闭系统的内能变化，已知系统吸收的热量为150J，系统对外界做的功为50J。

5.请设计一个实验来验证热力学第一定律，并简要说明实验原理和操作步骤。

答案：

1.热力学第一定律的表述是系统内能的变化等于外界对系统做的功加上系统吸收的热量。它与能量守恒定律的关系是，能量守恒定律指出在一个封闭系统中，能量不能被创造或销毁，只能从一种形式转化为另一种形式。热力学第一定律则进一步描述了能量在封闭系统中的具体变化规律。

2.生活中的应用例子有很多，如汽车发动机中燃料燃烧产生的热能转化为机械能，电热水壶中电能转化