2024-2025学年高中物理 第四章 能量守恒与热力学定律 2 热力学第一定律教案1 教科版选修3-3

2024-2025学年高中物理第四章能量守恒与热力学定律2热力学第一定律教案1教科版选修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教学内容分析本节课的主要教学内容是热力学第一定律。热力学第一定律指出，一个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。本节课将引导学生理解并掌握热力学第一定律的表述、意义及其应用。

教学内容与学生已有知识的联系：在学习本节课之前，学生已经学习了力学中的功和能量概念，对能量的转化和守恒有了初步的认识。本节课将在此基础上，引入热力学第一定律，使学生能够将已有的力学知识扩展到热力学领域，形成对能量守恒与转化更全面的理解。核心素养目标本节课的核心素养目标包括：

1.科学思维：通过学习热力学第一定律，培养学生运用科学思维方法分析和解决问题的能力，使其能够从实验现象中抽象出热力学第一定律的一般性结论。

2.科学探究：引导学生通过观察实验现象、分析数据，探索并理解热力学第一定律的表述和意义，培养学生的科学探究能力。

3.科学态度与价值观：通过学习热力学第一定律，使学生认识到自然界中能量守恒的重要性，培养学生的科学态度和价值观。

4.科学交流：鼓励学生在课堂上积极发言，与同学进行讨论，培养学生的科学交流能力。教学难点与重点1.教学重点：

（1）热力学第一定律的表述：一个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）热力学第一定律的意义：揭示了能量守恒在热力学领域的应用，表明能量不能被创造或消灭，只能从一种形式转化为另一种形式。

（3）热力学第一定律的应用：能够运用热力学第一定律分析实际问题，如热机效率、热传递等。

2.教学难点：

（1）内能的概念：内能是指系统内部所有分子无规则运动的动能和分子势能的总和。学生需要理解内能的微观意义，并能够将其与宏观现象联系起来。

（2）功的计算：在热力学中，功包括系统对外做功和外界对系统做功。学生需要掌握功的计算方法，并能正确判断系统对外做功或外界对系统做功。

（3）热量传递的微观机制：学生需要理解热量是由于分子间的热运动而传递的，温度越高，分子热运动越剧烈。

（4）热力学第一定律在实际问题中的应用：学生需要学会将热力学第一定律应用于解决实际问题，如热机效率的计算、热传递过程的分析等。

（5）学生的直观感知与微观解释的衔接：学生往往难以将直观感知的热现象与微观层面的分子运动联系起来。教师需要采取有效的教学方法，如动画演示、实验观察等，帮助学生建立起宏观与微观之间的联系。教学方法与策略1.教学方法：

（1）讲授法：在课堂上，教师将运用讲授法，系统地传授热力学第一定律的相关知识，引导学生理解热力学第一定律的表述、意义及其应用。

（2）案例研究：通过分析具体的案例，使学生能够将热力学第一定律应用于解决实际问题，提高学生的应用能力。

（3）项目导向学习：组织学生进行小组项目，让学生在实践中探究热力学第一定律的相关问题，培养学生的团队合作能力和解决问题的能力。

2.教学活动设计：

（1）实验观察：安排学生进行热力学实验，观察实验现象，引导学生从实验中发现热力学第一定律的规律。

（2）小组讨论：在讲授过程中，教师将组织学生进行小组讨论，分享彼此的思考和感悟，促进学生的思维碰撞和深度学习。

（3）角色扮演：设计角色扮演活动，让学生模拟科学家发现热力学第一定律的过程，增强学生对知识的理解和记忆。

3.教学媒体和资源使用：

（1）PPT：教师将制作精美的PPT，通过图文并茂的形式，直观地展示热力学第一定律的相关知识和实例。

（2）视频：播放实验操作视频，让学生更清晰地了解实验过程，提高学生的实验操作能力。

（3）在线工具：利用在线工具，如互动问答平台，让学生随时随地提出问题、解决问题，提高学生的学习兴趣和主动性。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的情况？”（举例说明）比如，冬天使用暖气时，室内的热量是如何从暖气片传递到我们身上的？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在热力学领域的具体表现，它指出一个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。比如，通过热力学第一定律，我们可以分析暖气系统的效率，从而提出改进意见。

3.重点难点解析：在讲授过程中，我会特别强调内能的概念和功的计算这两个重点。对于内能的概念，我会通过举例和比较来帮助大家理解。对于功的计算，我会详细解释系统对外做功和外界对系统做功的计算方法。

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。这个操作将演示热力学第一定律的基本原理。

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。教学资源拓展1.拓展资源：

（1）热力学第一定律的发现史：为学生提供热力学第一定律的发现史，如焦耳实验、卡诺循环等，帮助学生了解热力学第一定律的研究背景和发展过程。

（2）热力学第一定律在现代科技领域的应用：介绍热力学第一定律在现代科技领域中的应用，如热机效率的提高、制冷技术的改进等，帮助学生了解热力学第一定律的实际意义。

（3）热力学第一定律的相关论文和书籍：推荐一些与热力学第一定律相关的论文和书籍，供学生进一步深入学习。

2.拓展建议：

（1）让学生通过查阅资料，了解热力学第一定律的发现史，加深对热力学第一定律的理解和认识。

（2）组织学生进行小组讨论，探讨热力学第一定律在现代科技领域的应用，提高学生的实际应用能力。

（3）鼓励学生阅读与热力学第一定律相关的论文和书籍，提高学生的学术素养和研究能力。

（4）开展课外实践活动，如自制热机、制冷装置等，让学生亲自动手操作，体验热力学第一定律在实际生活中的应用。

（5）组织学生参加学术讲座、竞赛等活动，拓宽学生的知识视野，提高学生的学术素养。

（6）引导学生关注热力学第一定律在热点问题中的应用，如全球气候变化、能源危机等，培养学生的社会责任感。教学反思与改进在讲授《热力学第一定律》这一章节后，我计划进行一系列的反思活动，以评估教学效果并识别需要改进的地方。

首先，我会回顾课堂上的讲授内容和教学方法。我将会考虑是否清晰地解释了热力学第一定律的概念，以及是否有效地引导学生理解了这个定律的实际意义。此外，我还会思考是否提供了足够的实例和案例来帮助学生将理论应用于实际问题。

接着，我会考虑课堂上的互动和学生的参与程度。我将会反思是否有效地鼓励学生提出问题、分享想法，并与其他同学进行讨论。我还会思考是否为学生提供了足够的机会来实践和应用他们所学的知识，例如通过实验和小组讨论。

此外，我还会考虑学生的反馈和理解程度。我将会反思学生是否能够正确地解释热力学第一定律，并能够将其应用于解决实际问题。我还会思考是否有部分学生对某些概念或应用仍然存在困惑，以及是否需要对这些学生提供额外的支持和辅导。

基于这些反思，我将会制定一些改进措施，并计划在未来的教学中实施。例如，如果我发现学生对某个概念理解不够深入，我可能会设计更多的案例分析和实际应用活动，以帮助学生更好地理解和应用热力学第一定律。如果我发现学生在小组讨论中参与度不高，我可能会采取更多的互动式教学方法，如小组竞赛、角色扮演等，以激发学生的兴趣和参与度。

此外，我还会在未来的教学中注重学生的个性化学习。根据学生的反馈和理解程度，我会提供不同难度的学习材料和活动，以满足不同学生的学习需求。我还会鼓励学生积极参与课堂和课外活动，以提高他们的学习动力和实践能力。课堂小结，当堂检测课堂小结：

今天，我们学习了热力学第一定律，它揭示了能量守恒在热力学领域的应用。我们了解到，一个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。通过学习，我们知道了热力学第一定律的重要性，它不仅解释了自然界中能量的变化规律，而且在实际应用中也有着广泛的应用。例如，我们可以用它来分析热机的效率、热传递过程等。

当堂检测：

1.解释热力学第一定律的表述及其意义。

2.计算一个系统的内能变化，已知外界对系统做的功为500J，系统吸收的热量为300J。

3.分析一个热传递过程，判断是外界对系统做功还是系统对外做功。

4.解释内能的概念及其与宏观现象的关系