2024-2025学年高中物理 第10章 热力学定律 1 功和内能教案2 新人教版选修3-3

2024-2025学年高中物理第10章热力学定律1功和内能教案2新人教版选修3-3课题：科目：班级：课时：计划1课时教师：单位：一、教学内容分析本节课的主要教学内容选自2024-2025学年高中物理第10章“热力学定律”中的第1节“功和内能”，新人教版选修3-3。内容涉及热力学第一定律的表述与应用，重点探讨功与内能之间的关系。学生将学习如何通过物理过程计算系统能量的变化，以及这种变化如何影响系统的内能。

教学内容与学生已有知识的联系在于，学生已在先前的课程中学习了能量守恒定律，理解了能量在不同形式间的转换与守恒。在此基础上，本节课将引导学生将这一概念具体应用于热力学系统，理解功作为能量转移的一种方式，与内能变化的密切关系。通过这一过程，学生将能够将之前学到的能量守恒原理与热力学第一定律联系起来，深化对能量守恒与能量转换过程的认识。二、核心素养目标本节课旨在培养学生的物理学科核心素养，特别是科学思维与科学探究能力。通过学习热力学第一定律，学生将能够发展以下核心素养：

1.掌握能量守恒的基本原理，并能将其应用于热力学系统，分析功与内能之间的关系，提升科学思维能力。

2.能够运用物理知识进行科学探究，通过实验与数据分析，理解并解释热力学过程中的能量变化，培养科学探究能力。

3.增强对物理学研究方法的了解，学会运用科学方法论解决问题，提高解决问题的策略与创新能力。

4.通过对热力学定律的学习，培养跨学科综合分析能力，认识到物理学在解决实际问题和促进社会发展中的作用。三、重点难点及解决办法重点：热力学第一定律的理解与应用，特别是功与内能关系的计算。

难点：如何将能量守恒原理与热力学过程相结合，解决实际问题。

解决办法与突破策略：

1.通过直观的物理模型和动画演示，帮助学生形象理解热力学过程中能量的转化与守恒。

2.设计课堂讨论环节，鼓励学生运用已有知识分析具体案例，如气体膨胀做功、热传递等，加深对功与内能关系的理解。

3.提供实际例题，引导学生逐步掌握计算方法，通过问题解决过程中的错误分析与反思，提升解题能力。

4.开展小组合作学习，让学生在交流与合作中发现问题、解决问题，互相借鉴解题思路，共同突破难点。四、教学方法与策略为了有效达成教学目标，充分考虑学习者的特点，本节课将采用以下教学方法与策略：

1.讲授法：教师通过清晰、生动的语言，对热力学第一定律的基本概念和理论进行讲解，确保学生能够准确理解功与内能的关系。

-教师在讲解过程中，结合实际生活中的例子，如汽车引擎工作原理，使学生能够将抽象的理论与具体实际相结合。

2.讨论法：鼓励学生参与到课堂讨论中，针对特定的热力学问题进行思考、分析和交流。

-设计具有挑战性的问题，如“在等温过程中，系统的内能如何变化？”引导学生展开小组讨论。

-教师巡回指导，适时给予提示和引导，帮助学生深入理解问题。

3.案例研究：通过分析具体的热力学案例，使学生能够将理论知识应用于实际问题的解决。

-提供典型热力学案例，如理想气体在不同过程中的能量变化，让学生分析并总结规律。

-组织课堂分享，让学生展示自己的分析过程和结论，促进相互学习。

4.项目导向学习：设计热力学相关的项目任务，激发学生的探究兴趣，培养其独立分析和解决问题的能力。

-设定项目主题，如“设计一个节能的热交换系统”，引导学生运用所学知识进行项目研究和设计。

-提供必要的指导和支持，鼓励学生进行创新，将理论知识转化为实际应用。

5.实验法：组织学生进行热力学实验，通过实际操作验证理论，提高学生的实践能力。

-设计实验环节，如测量气体膨胀做功时内能的变化，让学生亲身体验热力学过程。

-引导学生观察实验现象，分析数据，总结实验规律。

6.教学媒体和资源使用：

-使用PPT展示教学内容、案例和实验步骤，便于学生理解和记录。

-播放热力学相关的教学视频，帮助学生直观感受热力学过程。

-利用在线工具，如模拟软件，让学生在虚拟环境中探索热力学定律。

-提供相关教材、拓展阅读材料和在线资源，便于学生自主学习。五、教学实施过程1.课前自主探索

教师活动：

-发布预习任务：通过学校在线学习平台，提供预习PPT和热力学第一定律的相关视频资料，明确预习目标和要求。

-设计预习问题：围绕“功与内能的关系”，设计问题如“什么是内能？功如何影响内能？”引导学生自主思考。

-监控预习进度：通过平台跟踪学生的预习活动，确保每位学生都做好课前准备。

学生活动：

-自主阅读预习资料：学生按照要求，自学预习资料，初步理解热力学第一定律。

-思考预习问题：学生尝试回答预习问题，记录自己的理解及疑问。

-提交预习成果：学生将预习笔记、问题等提交至在线平台，供教师查阅。

教学方法/手段/资源：

-自主学习法：培养学生的自主学习习惯。

-信息技术手段：利用在线平台，实现资源共享和进度监控。

作用与目的：

-帮助学生提前接触热力学第一定律的概念，为课堂学习打下基础。

-培养学生自主学习和独立思考的能力。

2.课中强化技能

教师活动：

-导入新课：通过一个关于汽车引擎工作的视频，引出热力学第一定律的重要性。

-讲解知识点：详细讲解热力学第一定律，结合实例解释功与内能的关系。

-组织课堂活动：设计小组讨论“气体膨胀做功”的案例，进行角色扮演，模拟热力学过程。

-解答疑问：针对学生的问题，及时解答，帮助学生澄清误解。

学生活动：

-听讲并思考：积极参与课堂，对教师提出的问题进行思考。

-参与课堂活动：在小组讨论和角色扮演中，应用所学知识，体验理论的实际应用。

-提问与讨论：对不懂的问题进行提问，与同学和教师进行讨论。

教学方法/手段/资源：

-讲授法：确保学生对热力学第一定律的理解。

-实践活动法：通过案例研究和角色扮演，加深学生对功与内能关系的理解。

-合作学习法：促进学生之间的交流和合作。

作用与目的：

-帮助学生深入理解热力学第一定律，掌握功与内能的计算。

-通过实践活动，提高学生的问题解决能力。

-培养学生的团队合作和沟通能力。

3.课后拓展应用

教师活动：

-布置作业：根据本节课内容，布置相关的习题和思考题，巩固学习成果。

-提供拓展资源：推荐相关的学术文章和在线教育资源，供学有余力的学生进一步探索。

-反馈作业情况：及时批改作业，给予学生反馈，指导其改进。

学生活动：

-完成作业：认真完成作业，巩固课堂所学。

-拓展学习：利用拓展资源，进行更深入的学习。

-反思总结：对自己的学习过程进行反思，提出改进措施。

教学方法/手段/资源：

-自主学习法：鼓励学生自主完成作业，进行拓展学习。

-反思总结法：帮助学生识别自身学习中的不足，促进自我提升。

作用与目的：

-巩固学生对热力学第一定律的理解，提高解题能力。

-拓宽学生的学术视野，激发其深入研究的兴趣。

-通过反思，培养学生自我监控和自我调整的能力。六、教学资源拓展1.拓展资源：

-学术文章：推荐阅读与热力学第一定律相关的学术文章，如《热力学第一定律在工程中的应用》等，帮助学生深入理解功与内能的关系，以及其在实际工程中的应用。

-教学视频：提供额外的教学视频，涵盖热力学第一定律的不同案例，如热机工作原理、热力学循环等，以便学生能够从多角度理解热力学过程。

-实验演示：收集一些热力学实验演示的视频或动画，如理想气体等温膨胀、等压膨胀等，让学生直观感受气体的功与内能变化。

-在线模拟软件：介绍可用于模拟热力学过程的在线工具，让学生能够在虚拟环境中探索热力学定律的原理和应用。

-历史背景资料：提供热力学发展史的相关资料，介绍热力学定律的发现过程，帮助学生了解科学史，增强学习的兴趣。

-相关习题集：推荐含热力学第一定律习题的习题集，涵盖不同难度层次，以供学生在课后进行自我检测和巩固。

2.拓展建议：

-阅读拓展：鼓励学生阅读拓展资料，尤其是学术文章，以提高对热力学第一定律理论深度和实际应用的理解。

-观看视频：建议学生观看教学视频和实验演示，通过视觉和听觉的结合，加深对热力学过程的理解。

-动手实践：引导学生使用在线模拟软件，进行虚拟实验，通过交互式学习，增强对热力学定律的认识。

-学习历史：提议学生了解热力学发展的历史背景，从科学家的探索中汲取灵感，培养科学探究精神。

-自主练习：鼓励学生利用习题集进行自主练习，通过解题过程，检验自己的学习成果，并及时发现和弥补知识盲点。

-小组讨论：建议学生组成学习小组，共同探讨拓展资料中的问题，通过合作学习，提高解决问题的能力。七、内容逻辑关系-重点知识点：能量守恒定律、内能、功、热量

-关键词：能量守恒、内能变化、做功、热传递

-重点句子：热力学第一定律表述了系统的内能变化等于系统所吸收的热量与对外做的功的代数和。

2.功与内能的关系

-重点知识点：系统内能的变化、外界对系统做功、系统对外做功

-关键词：内能变化、做功、系统

-重点句子：当外界对系统做功时，系统的内能增加；当系统对外做功时，系统的内能减少。

3.热力学第一定律的应用

-重点知识点：热力学第一定律在工程、生活中的应用

-关键词：应用、工程、生活

-重点句子：热力学第一定律在工程中广泛应用于热机设计、热交换器等设备，在生活中体现在日常能源的使用和节能措施。

板书设计：

1.热力学第一定律的基本概念

-能量守恒定律

-内能

-功

-热量

-热力学第一定律的表述

2.功与内能的关系

-内能变化

-外界对系统做功

-系统对外做功

3.热力学第一定律的应用

-工程应用

-生活应用八、课后拓展1.拓展内容：

-阅读材料：《热力学原理与应用》中的相关章节，详细介绍了热力学第一定律的理论基础和实际应用，帮助学生深入理解热力学定律的内涵。

-视频资源：提供一些热力学实验演示视频，如气体膨胀、热机工作原理等，让学生直观感受热力学过程。

-学术文章：推荐阅读与热力学第一定律相关的学术文章，如《热力学第一定律在工程中的应用》等，帮助学生深入理解功与内能的关系，以及其在实际工程中的应用。

-在线模拟软件：介绍可用于模拟热力学过程的在线工具，让学生能够在虚拟环境中探索热力学定律的原理和应用。

-历史背景资料：提供热力学发展史的相关资料，介绍热力学定律的发现过程，帮助学生了解科学史，增强学习的兴趣。

-相关习题集：推荐含热力学第一定律习题的习题集，涵盖不同难度层次，以供学生在课后进行自我检测和巩固。

2.拓展要求：

-阅读拓展：鼓励学生阅读拓展资料，尤其是学术文章，以提高对热力学第一定律理论深度和实际应用的理解。

-观看视频：建议学生观看教学视频和实验演示，通过视觉和听觉的结合，加深对热力学过程的理解。

-动手实践：引导学生使用在线模拟软件，进行虚拟实验，通过交互式学习，增强对热力学定律的认识。

-学习历史：提议学生了解热力学发展的历史背景，从科学家的探索中汲取灵感，培养科学探究精神。

-自主练习：鼓励学生利用习题集进行自主练习，通过解题过程，检验自己的学习成果，并及时发现和弥补知识盲点。

-小组讨论：建议学生组成学习小组，共同探讨拓展资料中的问题，通过合作学习，提高解决问题的能力。

-反思总结：要求学生对拓展学习过程进行反思和总结，提出自己的疑问和收获，以促进知识的内化。

-教师支持：教师提供必要的支持和指导，如解答学生的疑问、组织小组讨论、提供拓展资料等，以确保学生能够有效地进行拓展学习。作业布置与反馈作业布置：

1.选择合适的题目类型，如计算题、应用题等，以巩固学生对热力学第一定律的理解。

2.设