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 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粤教版选修3-3学校授课教师课时授课班级授课地点教具教学内容分析本节课的主要教学内容是热力学第一定律。热力学第一定律是描述系统内能变化与外界对系统做功和系统吸收热量之间的关系。具体内容为：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。

教学内容与学生已有知识的联系：学生在学习过程中已经掌握了基本的物理量和单位，如功、热量和内能。同时，学生也学习了能量守恒定律，对能量的转化和守恒有一定的理解。这些已有知识为本节课的理解热力学第一定律提供了基础。核心素养目标分析本节课的核心素养目标主要包括物理观念、科学思维、实验探究和科学态度。

1.物理观念：通过本节课的学习，学生能够建立热力学第一定律的概念，理解内能、功和热量之间的关系，形成正确的物理观念。

2.科学思维：学生需要运用分析、综合、推理等思维方法，探讨热力学第一定律的内涵和外延，培养逻辑思维和科学思维能力。

3.实验探究：学生将通过对实验现象的观察和分析，验证热力学第一定律，提高实验操作能力和观察能力，培养解决问题的能力。

4.科学态度：在学习过程中，学生需要保持好奇心、积极思考、合作交流，对待科学知识持严谨、求实的态度，培养良好的科学态度。学情分析针对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教学内容，本节课旨在帮助学生理解和掌握热力学第一定律的相关知识。在开展教学活动前，对学生的学情进行分析如下：

1.学生层次：本节课面向高中学生，学生已经具备一定的基础知识，如力学、能量守恒定律等。根据学生的学习程度和接受能力，可分为三个层次：基础层、提高层和优秀层。

2.知识、能力、素质方面：

（1）知识方面：大部分学生对基本物理量和单位、能量守恒定律有一定的了解，为基础层学生提供了学习热力学第一定律的基础。提高层和优秀层学生已掌握一定的热力学知识，有利于进一步深入学习。

（2）能力方面：学生具备一定的逻辑思维、分析问题和解决问题的能力。在实验探究环节，学生能熟练操作实验仪器，具备观察和分析实验现象的能力。

（3）素质方面：大部分学生对物理学科具有浓厚的兴趣，学习态度积极。在合作交流方面，学生能够主动参与讨论，与同伴分享想法，体现了良好的团队协作精神。

3.行为习惯：

（1）课前预习：根据调查，部分学生能够自觉进行课前预习，提前了解本节课的基本内容，有利于课堂学习的顺利进行。

（2）课堂参与：学生在课堂上能积极参与，回答问题，与教师互动。但部分学生课堂注意力不够集中，容易受到外界干扰。

（3）课后复习：大部分学生能够认真完成课后作业，对所学知识进行巩固。但部分学生对课后习题的完成质量不高，需要加强对知识点的消化和理解。

4.对课程学习的影响：

（1）基础知识掌握程度：学生对能量守恒定律的了解程度会影响对热力学第一定律的理解。教师需关注基础层学生的学习需求，适当补充相关知识。

（2）思维能力：学生在分析、推理等方面的能力会影响对热力学第一定律的深入学习。教师可通过设计启发性问题和实例，引导学生运用科学思维方法。

（3）行为习惯：学生的课堂参与度和课后复习情况会影响课程学习效果。教师需关注学生的学习态度，激发学习兴趣，提高课堂参与度，并加强对课后复习的指导。

根据以上学情分析，教师在教学过程中应关注学生的基础知识、思维能力、行为习惯等方面的差异，制定针对性的教学策略，以实现本节课的教学目标。教学方法与策略1.教学方法：

针对本节课的教学内容，结合学生的学情分析，本节课将采用讲授法、讨论法、案例研究法和项目导向学习法等教学方法。

（1）讲授法：在导入新课、讲解热力学第一定律的基本概念和原理时，教师采用讲授法，系统、清晰地传授知识，帮助学生建立知识框架。

（2）讨论法：在分析热力学第一定律的应用和实验验证环节，教师组织学生进行小组讨论，激发学生的思维，培养学生的团队协作能力。

（3）案例研究法：教师提供典型的热力学现象案例，引导学生进行分析，培养学生分析问题和解决问题的能力。

（4）项目导向学习法：在课后实践环节，教师布置与热力学第一定律相关的实践项目，引导学生运用所学知识解决实际问题，提高学生的实践能力。

2.教学活动设计：

（1）角色扮演：在讲解热力学第一定律的发现历程时，教师组织学生进行角色扮演，让学生身临其境地感受科学家们的探索过程，激发学生的学习兴趣。

（2）实验：教师安排学生进行热力学第一定律的实验验证，引导学生观察实验现象，分析实验结果，加深对热力学第一定律的理解。

（3）游戏：为了巩固所学知识，教师设计热力学知识问答游戏，让学生在轻松愉快的氛围中巩固知识，提高课堂氛围。

（4）小组讨论：教师提出针对性的问题，组织学生进行小组讨论，鼓励学生发表自己的观点，培养学生的沟通能力和团队协作精神。

3.教学媒体和资源使用：

（1）PPT：教师制作精美的PPT，展示热力学第一定律的基本概念、原理和实例，方便学生直观地理解知识。

（2）视频：教师播放与热力学第一定律相关的实验视频，让学生更直观地观察实验过程，增强学生的实践体验。

（3）在线工具：教师利用在线工具，如互动问答、知识测试等，实时了解学生的学习情况，针对性地进行教学调整。

（4）实践项目：教师为学生提供实际的热力学问题实践项目，引导学生运用所学知识解决实际问题，提高学生的实践能力。教学实施过程1.课前自主探索

教师活动：

-发布预习任务：教师通过在线平台或班级微信群，发布预习资料，包括PPT、视频和文档等，明确预习目标和要求。

-设计预习问题：教师围绕热力学第一定律课题，设计一系列具有启发性和探究性的问题，引导学生自主思考。

-监控预习进度：教师利用平台功能或学生反馈，监控学生的预习进度，确保预习效果。

学生活动：

-自主阅读预习资料：学生按照预习要求，自主阅读预习资料，理解热力学第一定律的基本概念。

-思考预习问题：学生针对预习问题进行独立思考，记录自己的理解和疑问。

-提交预习成果：学生将预习成果（如笔记、思维导图、问题等）提交至平台或老师处。

教学方法/手段/资源：

-自主学习法：教师引导学生自主思考，培养自主学习能力。

-信息技术手段：利用在线平台、微信群等，实现预习资源的共享和监控。

作用与目的：

-帮助学生提前了解热力学第一定律课题，为课堂学习做好准备。

-培养学生的自主学习能力和独立思考能力。

2.课中强化技能

教师活动：

-导入新课：教师通过讲述热力学的发展历程，引出热力学第一定律，激发学生的学习兴趣。

-讲解知识点：教师详细讲解热力学第一定律的数学表达和物理意义，结合实例帮助学生理解。

-组织课堂活动：教师设计小组讨论、角色扮演和实验等活动，让学生在实践中掌握热力学第一定律的应用。

-解答疑问：教师针对学生在学习中产生的疑问，进行及时解答和指导。

学生活动：

-听讲并思考：学生认真听讲，积极思考老师提出的问题。

-参与课堂活动：学生积极参与小组讨论、角色扮演和实验等活动，体验热力学第一定律的应用。

-提问与讨论：学生针对不懂的问题或新的想法，勇敢提问并参与讨论。

教学方法/手段/资源：

-讲授法：教师通过详细讲解，帮助学生理解热力学第一定律的知识点。

-实践活动法：教师设计实践活动，让学生在实践中掌握热力学第一定律的技能。

-合作学习法：通过小组讨论等活动，培养学生的团队合作意识和沟通能力。

作用与目的：

-帮助学生深入理解热力学第一定律的知识点，掌握相关技能。

-通过实践活动，培养学生的动手能力和解决问题的能力。

-通过合作学习，培养学生的团队合作意识和沟通能力。

3.课后拓展应用

教师活动：

-布置作业：教师根据热力学第一定律课题，布置适量的课后作业，巩固学习效果。

-提供拓展资源：教师提供与热力学第一定律相关的拓展资源，如书籍、网站和视频等，供学生进一步学习。

-反馈作业情况：教师及时批改作业，给予学生反馈和指导。

学生活动：

-完成作业：学生认真完成老师布置的课后作业，巩固学习效果。

-拓展学习：学生利用老师提供的拓展资源，进行进一步的学习和思考。

-反思总结：学生对自己的学习过程和成果进行反思和总结，提出改进建议。

教学方法/手段/资源：

-自主学习法：教师引导学生自主完成作业和拓展学习。

-反思总结法：教师引导学生对自己的学习过程和成果进行反思和总结。

作用与目的：

-巩固学生在课堂上学到的热力学第一定律知识点和技能。

-通过拓展学习，拓宽学生的知识视野和思维方式。

-通过反思总结，帮助学生发现自己的不足并提出改进建议，促进自我提升。知识点梳理1.热力学第一定律的基本概念：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.内能的概念：内能是指系统内部的能量，包括分子动能、分子势能、电子动能等。

3.功的概念：功是指力对物体所做的功，是能量转化的量度。

4.热量和热量的单位：热量是指物体吸收或放出的热量，单位为焦耳（J）。

5.热力学第一定律的应用：热力学第一定律可以用来解释物体的温度变化、热量的传递和能量的转化等现象。

6.热力学第一定律的数学表达式：dU=Q+W，其中dU表示系统内能的变化，Q表示系统吸收的热量，W表示外界对系统做的功。

7.热力学第一定律与能量守恒定律的关系：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，两者都是描述能量的转化和守恒的规律。

8.热力学第一定律的实验验证：通过实验验证热力学第一定律，如焦耳实验、比热容实验等，可以加深对热力学第一定律的理解。

9.热力学第一定律与实际生活的联系：热力学第一定律在实际生活中有广泛的应用，如制冷、加热、热能转化等。

10.热力学第一定律与其它物理定律的关系：热力学第一定律与牛顿运动定律、能量守恒定律、麦克斯韦方程组等物理定律有密切的关系。

11.热力学第一定律的局限性：热力学第一定律适用于宏观物体的热力学行为，但对于微观粒子的热力学行为，需要用到量子力学和统计物理等理论来描述。

12.热力学第一定律的扩展：热力学第一定律可以扩展到热力学第二定律和热力学第三定律，进一步描述热力学系统的规律。

13.热力学第一定律与热力学第二定律的区别和联系：热力学第一定律描述了能量的转化和守恒，而热力学第二定律描述了热量传递的方向和热机效率等问题。

14.热力学第一定律在现代科技中的应用：热力学第一定律在现代科技中有广泛的应用，如能源转换、热力学循环、热力学优化等。

15.热力学第一定律在环境保护中的应用：热力学第一定律在环境保护中有重要的应用，如节能减排、热能回收等。作业布置与反馈作业布置：

1.完成课后习题：要求学生独立完成教材或教师提供的课后习题，以巩固本节课所学知识。

2.实验报告：要求学生撰写实验报告，总结实验过程、实验现象和实验结果，分析实验数据，并回答相关问题。

3.思考题：布置一些思考题，引导学生深入思考热力学第一定律的相关问题，提高学生的思维能力。

4.小组讨论报告：要求学生分组进行讨论，探讨热力学第一定律在实际生活中的应用，并撰写讨论报告。

5.自主学习任务：布置一些自主学习任务，如查阅资料、观看视频等，要求学生自主学习，拓宽知识面。

作业反馈：

1.及时批改作业：教师应及时批改学生的作业，指出存在的问题，给出改进建议，帮助学生巩固所学知识。

2.反馈作业中的常见错误：针对学生在作业中出现的常见错误，教师应进行集中反馈，解释错误原因，帮助学生避免重复犯错。

3.个性化反馈：教师应对每个学生的作业进行个性化反馈，针对学生的具体问题提出改进建议，促进学生的学习进步。

4.作业讲评：教师应在课堂上对学生的作业进行讲评，讲解作业中的重点、难点问题，帮助学生更好地理解知识。

5.鼓励优秀作业：对作业完成优秀的学生给予表扬和鼓励，激发学生的学习兴趣和积极性。板书设计①热力学第一定律的概念：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、功和热量的概念及关系：内能是系统内部的能量，功是力对物体所做的功，热量是物体吸收或放出的能量。

③热力学第一定律的数学表达式：dU=Q+W，其中dU表示系统内能的变化，Q表示系统吸收的热量，W表示外界对系统做的功。

④热力学第一定律的应用：解释物体的温度变化、热量的传递和能量的转化等现象。

⑤热力学第一定律的实验验证：如焦耳实验、比热容实验等。

⑥热力学第一定律与能量守恒定律的关系：两者都是描述能量的转化和守恒的规律。

⑦热力学第一定律在实际生活中的应用：如制冷、加热、热能转化等。

2.板书设计条理：

①首先，明确热力学第一定律的概念及其重要性。

②其次，解释内能、功和热量的概念及它们之间的关系。

③然后，展示热力学第一定律的数学表达式，帮助学生理解其物理意义。

④接着，介绍热力学第一定律的应用，使学生了解其在实际生活中的作用。

⑤最后，总结热力学第一定律的实验验证，加深学生对定律的理解。

3.板书设计简洁明了：

①使用简洁的词语和句式，清晰地表达每个知识点。

②避免冗长的解释和复杂