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 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新人教版选修3-3科目授课时间节次--年—月—日（星期——）第—节指导教师授课班级、授课课时授课题目（包括教材及章节名称）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新人教版选修3-3教学内容本节课的教学内容来自于2024-2025学年高中物理第10章《热力学定律》中的3《热力学第一定律能量守恒定律》。本节课的主要内容包括：

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.能量守恒定律：在一个封闭系统中，能量不会凭空消失或产生，只会从一种形式转化为另一种形式，系统的总能量始终保持不变。

3.热力学第一定律的应用：通过示例分析，引导学生运用热力学第一定律解决实际问题，如热机效率的计算等。

4.能量守恒定律在现实生活中的应用：举例说明能量守恒定律在能源利用、环境保护等方面的意义。

5.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现象中的具体体现。核心素养目标本节课的核心素养目标包括：

1.物理观念：使学生理解并掌握热力学第一定律和能量守恒定律，形成正确的物理观念。

2.科学思维：培养学生运用热力学第一定律分析和解决实际问题的能力，提升学生的科学思维水平。

3.科学探究：通过实验和问题探究，培养学生的观察、分析和解决问题的能力。

4.科学态度与责任：培养学生对能源利用和环境保护的关注，增强学生的科学态度和责任感。教学难点与重点1.教学重点

（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）能量守恒定律：在一个封闭系统中，能量不会凭空消失或产生，只会从一种形式转化为另一种形式，系统的总能量始终保持不变。

（3）热力学第一定律的应用：通过示例分析，引导学生运用热力学第一定律解决实际问题，如热机效率的计算等。

（4）能量守恒定律在现实生活中的应用：举例说明能量守恒定律在能源利用、环境保护等方面的意义。

（5）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现象中的具体体现。

2.教学难点

（1）热力学第一定律的微观解释：学生难以理解系统内能的变化与分子运动的关系，以及外界功和热量对系统内能的影响。

（2）能量守恒定律的适用范围：学生容易混淆能量守恒定律和热力学第一定律的适用范围，难以把握能量守恒定律在非封闭系统中的运用。

（3）热力学第一定律在实际问题中的应用：学生难以将热力学第一定律应用于实际问题，如热机效率的计算等。

（4）能量守恒定律在现实生活中的应用：学生难以将能量守恒定律与现实生活中的能源利用、环境保护等问题联系起来。

（5）热力学第一定律与能量守恒定律的关系：学生难以理解热力学第一定律与能量守恒定律之间的内在联系。

针对以上难点，教师可以采取以下教学方法：

1.采用动画、图片等直观教学手段，生动展示分子运动和能量转换过程，帮助学生理解热力学第一定律的微观解释。

2.通过实例分析，让学生感受能量守恒定律在非封闭系统中的应用，如太阳能热水器的原理等。

3.设计具有启发性的问题，引导学生运用热力学第一定律解决实际问题，提高学生的应用能力。

4.组织课堂讨论，让学生分享能量守恒定律在现实生活中的应用实例，增强学生的实践意识。

5.通过对比分析，引导学生发现热力学第一定律与能量守恒定律之间的联系，加深学生对两个定律的理解。教学方法与策略1.选择适合教学目标和学习者特点的教学方法

针对本节课的内容，将采用讲授法、讨论法和案例研究法相结合的教学方法。讲授法用于向学生传授热力学第一定律和能量守恒定律的基本概念和原理；讨论法用于引导学生探讨热力学第一定律在实际问题中的应用，以及能量守恒定律在现实生活中的体现；案例研究法用于让学生通过分析具体案例，深入理解热力学第一定律和能量守恒定律的实际意义。

2.设计具体的教学活动

（1）导入新课：通过播放一段关于能量守恒定律在自然界中的应用的视频，激发学生的兴趣，引出本节课的主题。

（2）讲授基本概念：教师运用PPT展示热力学第一定律和能量守恒定律的定义和表述，同时配合生动形象的图示，帮助学生理解两个定律的基本原理。

（3）小组讨论：将学生分成若干小组，每组分配一个实际问题，如热机效率的计算等，让学生运用热力学第一定律进行分析和解决，讨论结果在全班进行分享。

（4）案例分析：教师提供几个关于能量守恒定律在现实生活中的应用的案例，让学生进行独立分析，深入理解能量守恒定律的实际意义。

（5）课堂总结：教师引导学生总结本节课所学内容，帮助学生巩固知识点。

3.确定教学媒体和资源的使用

（1）PPT：教师制作精美的PPT，用于展示热力学第一定律和能量守恒定律的基本概念、图示和案例分析，增强课堂教学的直观性和生动性。

（2）视频：播放关于能量守恒定律在自然界中的应用的视频，激发学生兴趣，引出本节课的主题。

（3）在线工具：利用在线工具进行小组讨论和案例分析，方便学生交流和分享，提高课堂教学的互动性。教学流程（一）课前准备（预计用时：5分钟）

学生预习：

发放预习材料，引导学生提前了解热力学第一定律和能量守恒定律的学习内容，标记出有疑问或不懂的地方。

设计预习问题，激发学生思考，为课堂学习热力学第一定律和能量守恒定律的内容做好准备。

教师备课：

深入研究教材，明确热力学第一定律和能量守恒定律的教学目标和重难点。

准备教学用具和多媒体资源，确保热力学第一定律和能量守恒定律教学过程的顺利进行。

设计课堂互动环节，提高学生学习热力学第一定律和能量守恒定律的积极性。

（二）课堂导入（预计用时：3分钟）

激发兴趣：

提出问题或设置悬念，引发学生的好奇心和求知欲，引导学生进入热力学第一定律和能量守恒定律的学习状态。

回顾旧知：

简要回顾上节课学习的热力学第一定律和能量守恒定律的内容，帮助学生建立知识之间的联系。

提出问题，检查学生对旧知的掌握情况，为热力学第一定律和能量守恒定律的新课学习打下基础。

（三）新课呈现（预计用时：25分钟）

知识讲解：

清晰、准确地讲解热力学第一定律和能量守恒定律的知识点，结合实例帮助学生理解。

突出重点，强调难点，通过对比、归纳等方法帮助学生加深记忆。

互动探究：

设计小组讨论环节，让学生围绕热力学第一定律和能量守恒定律的问题展开讨论，培养学生的合作精神和沟通能力。

鼓励学生提出自己的观点和疑问，引导学生深入思考，拓展思维。

技能训练：

设计实践活动或实验，让学生在实践中体验热力学第一定律和能量守恒定律知识的应用，提高实践能力。

在热力学第一定律和能量守恒定律的新课呈现结束后，对知识点进行梳理和总结。

强调重点和难点，帮助学生形成完整的知识体系。

（四）巩固练习（预计用时：5分钟）

随堂练习：

随堂练习题，让学生在课堂上完成，检查学生对热力学第一定律和能量守恒定律知识的掌握情况。

鼓励学生相互讨论、互相帮助，共同解决热力学第一定律和能量守恒定律问题。

错题订正：

针对学生在随堂练习中出现的错误，进行及时订正和讲解。

引导学生分析错误原因，避免类似错误再次发生。

（五）拓展延伸（预计用时：3分钟）

知识拓展：

介绍与热力学第一定律和能量守恒定律相关的拓展知识，拓宽学生的知识视野。

引导学生关注学科前沿动态，培养学生的创新意识和探索精神。

情感升华：

结合热力学第一定律和能量守恒定律的内容，引导学生思考学科与生活的联系，培养学生的社会责任感。

鼓励学生分享学习热力学第一定律和能量守恒定律的心得和体会，增进师生之间的情感交流。

（六）课堂小结（预计用时：2分钟）

简要回顾本节课学习的热力学第一定律和能量守恒定律的内容，强调重点和难点。

肯定学生的表现，鼓励他们继续努力。

布置作业：

根据本节课学习的热力学第一定律和能量守恒定律的内容，布置适量的课后作业，巩固学习效果。

提醒学生注意作业要求和时间安排，确保作业质量。教学资源拓展（一）拓展资源

1.科普读物：推荐学生阅读一些关于热力学定律的科普读物，如《热力学的故事》、《能量守恒定律的发现》等，以增进学生对热力学定律历史的了解和对知识的理解。

2.在线课程：推荐学生参加一些在线开放课程，如Coursera、edX等平台上的热力学定律相关课程，让学生更系统地学习热力学知识。

3.科学实验视频：为学生提供一些科学实验视频，如分子运动实验、能量转换实验等，帮助学生直观地理解热力学定律的原理。

4.学术论文：引导学生阅读一些关于热力学定律的研究论文，让学生了解热力学定律在学术研究中的应用和发展。

5.现实生活中的案例：提供一些现实生活中的热力学定律应用案例，如太阳能热水器、热机等，让学生了解热力学定律在实际生活中的重要性和意义。

（二）拓展建议

1.学生可以利用课后时间阅读推荐的科普读物，了解热力学定律的历史背景和发展过程，增强对知识的深入理解。

2.学生可以参加在线开放课程，系统学习热力学定律相关知识，提高自己的学术水平。

3.学生可以观看科学实验视频，通过实验操作和观察，加深对热力学定律的理解和记忆。

4.学生可以阅读学术论文，了解热力学定律在学术研究中的最新进展，拓宽自己的知识视野。

5.学生可以关注现实生活中的热力学定律应用案例，了解热力学定律在实际生活中的重要作用，提高自己的实践能力。

6.学生可以结合课堂所学，进行一些热力学定律相关的实践活动，如设计一个小型的热机等，将理论知识应用于实际操作中，提高自己的创新能力。板书设计1.重点知识点：

①热力学第一定律：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能量守恒定律：在一个封闭系统中，能量不会凭空消失或产生，只会从一种形式转化为另一种形式，系统的总能量始终保持不变。

③热力学第一定律的应用：通过示例分析，引导学生运用热力学第一定律解决实际问题，如热机效率的计算等。

④能量守恒定律在现实生活中的应用：举例说明能量守恒定律在能源利用、环境保护等方面的意义。

⑤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现象中的具体体现。

（二）关键词句：

①系统内能的变化=外界功+系统吸收的热量

②封闭系统：能量守恒

③能量转化：能量守恒定律的适用范围

④热力学第一定律：能量守恒定律在热现象中的具体体现

⑤热力学第一定律的应用：热机效率的计算

⑥能量守恒定律在现实生活中的应用：能源利用、环境保护

（三）板书布局：

①标题：热力学第一定律与能量守恒定律

②板书主体：以上重点知识点、关键词句

③板书设计：采用图文并茂的形式，将知识点和关键词句以图表、公式等形式展现，使板书条理清楚、重点突出、简洁明了。

④板书艺术性：板书设计中加入一些趣味性的插图、颜色等元素，激发学生的学习兴趣和主动性。

⑤板书互动：在板书设计中留有空白，鼓励学生在课堂上积极参与，提出自己的观点和疑问，促进师生互动。重点题型整理1.题型一：热力学第一定律的微观解释

题目：请用分子运动的观点解释系统内能的变化。

答案：系统内能的变化可以通过分子运动的观点来解释。当外界对系统做功时，相当于分子的平均动能增加，从而使系统内能增加。当系统吸收热量时，分子之间的平均势能增加，同样使系统内能增加。因此，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.题型二：能量守恒定律的适用范围

题目：请判断下列情况是否符合能量守恒定律。

（1）一个物体在平地上滚动，最终停止。

（2）一个物体在斜面上下滑，最终停止。

答案：（1）不符合。物体在平地上滚动时，动能转化为内能，系统的总能量发生变化，因此不符合能量守恒定律。

（2）不符合。物体在斜面上下滑时，机械能转化为内能，系统的总能量发生变化，因此不符合能量守恒定律。

3.题型三：热力学第一定律的应用

题目：一个热机在吸热过程中吸收了1000J的热量，对外做了200J的功，求该热机的效率。

答案：热机的效率是指热机对外做的功与吸收的热量之比。根据热力学第一定律，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。因此，该热机的效率为200J/1000J=0.2，即20%。

4.题型四：能量守恒定律在现实生活中的应用

题目：太阳能热水器的工作原理是否符合能量守恒定律？

答案：太阳能热水器的工作原理符合能量守恒定律。太阳能热水器通过吸收太阳辐