2024-2025学年高中物理 第十章 热力学定律 2 热和内能（1）教案 新人教版选修3-3

2024-2025学年高中物理第十章热力学定律2热和内能（1）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学年高中物理第十章热力学定律2热和内能（1）教案新人教版选修3-3教材分析本节课为人教版选修3-3《物理》第十章“热力学定律”第二节“热和内能（1）”。该节内容主要涉及热力学第一定律，内能的概念，以及内能与热量、功的关系。学生需掌握内能的定义，理解热力学第一定律的表述，并能运用其解释实际问题。

教学目标：

1.理解内能的概念，掌握热力学第一定律的表达式；

2.能运用热力学第一定律分析简单热力学问题；

3.培养学生的实验操作能力，提高学生分析问题和解决问题的能力。

教学重点：

1.内能的概念；

2.热力学第一定律的表达式及应用。

教学难点：

1.内能的微观解释；

2.热力学第一定律在实际问题中的应用。

教学方法：

1.采用讲授法讲解内能的概念、热力学第一定律及其应用；

2.利用实验法让学生直观地感受内能的变化；

3.运用讨论法引导学生探讨内能与热量、功的关系。

教学过程：

1.导入：回顾上节课的内容，引导学生思考热力学定律的意义；

2.新课讲解：讲解内能的概念，通过示例让学生理解内能的微观意义；阐述热力学第一定律的表达式，并通过实例让学生掌握其应用；

3.实验环节：安排学生进行内能实验，观察并记录实验数据；

4.课堂练习：布置相关习题，让学生巩固所学知识；

5.总结：对本节课内容进行总结，强调重点知识点；

6.作业布置：布置适量作业，让学生进一步巩固内能和热力学第一定律的知识。

教学反思：

本节课结束后，教师应认真反思教学效果，针对学生的掌握情况，调整教学策略，以提高学生对内能和热力学第一定律的理解与应用能力。同时，关注学生的学习兴趣，激发学生对物理学科的热爱。核心素养目标本节课旨在培养学生的物理核心素养，主要包括以下方面：

1.科学思维：通过讲解内能的概念和热力学第一定律，培养学生的逻辑思维能力，使其能够运用科学原理分析问题、解决问题。

2.科学探究：通过实验环节，培养学生的实验操作能力、观察能力和数据分析能力，使其能够主动探究物理现象，提高实践能力。

3.科学态度与价值观：通过学习内能和热力学第一定律，使学生认识到物理知识在生活中的重要性，培养其对物理学科的热爱和责任感。

4.科学交流：通过课堂讨论和作业练习，培养学生的表达能力、倾听能力和合作能力，使其能够有效地与他人交流物理知识，提高团队协作能力。教学难点与重点1.教学重点

（1）内能的概念：物体内部所有分子由于热运动而具有的动能和分子之间势能的总和。

（2）热力学第一定律的表达式：ΔU=Q+W，其中ΔU表示内能的变化，Q表示热量的传递，W表示外界对系统做的功。

（3）内能与热量、功的关系：内能的变化可以通过热量传递和做功来实现。

（4）应用热力学第一定律分析实际问题：通过实例让学生掌握如何运用热力学第一定律解释和解决实际问题。

2.教学难点

（1）内能的微观解释：理解分子动能和分子之间势能的概念，以及它们如何构成物体的内能。

（2）热力学第一定律在实际问题中的应用：如何正确地运用热力学第一定律分析实际热力学问题，涉及到功的计算、热量传递等。

（3）内能的测量：通过实验测量内能的变化，涉及到实验操作、数据处理等。

（4）热力学第一定律与能量守恒定律的关系：理解热力学第一定律与能量守恒定律的联系与区别。

针对以上重点和难点，教师在教学过程中应采取有针对性的讲解和强调，如通过微观模型、实例分析、图形演示等方式帮助学生理解和掌握内能的概念和热力学第一定律的应用。同时，安排充足的实验环节和练习题，让学生在实践中突破难点，巩固所学知识。教学资源准备1.教材：确保每位学生都有《物理》选修3-3教材，以便于学生跟随教学进度进行学习和复习。

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，如内能微观模型图、热力学第一定律示意图等，以直观地展示内能的概念和热力学第一定律的表达式。

3.实验器材：准备内能实验所需的实验器材，如温度计、热量计、实验药品等，并确保实验器材的完整性和安全性。此外，还需准备实验操作指导书或实验原理讲解视频，以便于学生了解实验步骤和操作方法。

4.教室布置：根据教学需要，将教室布置为分组讨论区和实验操作区。在分组讨论区，设置便于学生交流讨论的桌椅布局；在实验操作区，安排实验操作台和实验器材，确保学生有足够的空间进行实验操作。

5.教学软件：提前准备好教学课件、习题库等教学软件，以便于教师在课堂上进行教学演示和练习巩固。

6.网络资源：确保教学过程中可以正常使用网络，以便于查找和分享与教学内容相关的网络资源，如学术文章、在线实验模拟等。

7.安全措施：针对实验环节，制定实验安全规程，并进行安全教育，确保学生在实验过程中的人身安全和实验器材的安全。

8.教学反馈表：准备教学反馈表，以便于课后收集学生对课堂教学的意见和建议，以便于教师改进教学方法和提高教学质量。教学流程1.课前准备（5分钟）

教师提前准备好教学资源，如教材、辅助材料、实验器材等。同时，检查教学软件和网络资源是否正常可用。在班级群内向学生发送课程预习通知，要求学生预习本节课内容，并完成预习作业。

2.课程导入（5分钟）

教师通过提问方式引导学生回顾上节课所学内容，如热力学定律的意义。然后，提出本节课的主题“热和内能”，激发学生的学习兴趣。

3.新课讲解（15分钟）

（1）内能的概念：教师通过讲解和举例，让学生理解内能是指物体内部所有分子由于热运动而具有的动能和分子之间势能的总和。

（2）热力学第一定律的表达式：教师引导学生学习热力学第一定律的表达式ΔU=Q+W，并解释其含义。

（3）内能与热量、功的关系：教师讲解内能的变化可以通过热量传递和做功来实现，并给出实例进行分析。

4.实验环节（10分钟）

教师组织学生进行内能实验，如热传递实验或做功实验。学生在实验过程中观察并记录数据，以便于后续分析。

5.课堂练习（5分钟）

教师布置相关习题，让学生巩固所学知识。学生独立完成习题，教师巡回辅导，解答学生疑问。

6.总结与反思（5分钟）

教师对本节课内容进行总结，强调重点知识点，并提醒学生注意内能、热量和功的关系。学生分享自己在课堂上的收获和感受，提出疑问和建议。

7.课后作业（5分钟）

教师布置适量作业，让学生进一步巩固内能和热力学第一定律的知识。同时，鼓励学生进行课后自主学习，深入了解热力学定律在实际应用中的重要性。

整个教学流程共计45分钟。在教学过程中，教师要注意关注学生的学习情况，针对重难点内容进行有针对性的讲解和强调。同时，充分利用实验环节和课堂练习，让学生在实践中突破难点，巩固所学知识。教学资源拓展1.拓展资源

（1）书籍推荐：《热力学导论》（IntroductiontoThermodynamics），作者：H.C.vanNess、M.M.microphone；本书深入浅出地介绍了热力学的基本概念、定律和应用，适合作为大学物理或工程热力学的教材。

（2）学术文章：推荐学生阅读《自然》或《科学》等期刊上发表的有关热力学和内能的研究文章，了解热力学在科学研究中的应用和最新进展。

（3）在线课程：建议学生参加Coursera、edX等在线教育平台上的热力学课程，如MIT的《固态物理：热力学与统计力学》等，以加深对热力学知识的理解。

（4）科普文章：推荐学生阅读《环球科学》等科普杂志上有关热力学的科普文章，以通俗易懂的方式了解热力学的原理和应用。

2.拓展建议

（1）让学生结合自己的生活经验，思考热力学定律在生活中的应用，如空调、暖气等，并撰写一篇小论文。

（2）组织学生参加学校或社区的科学讲座，邀请物理学专家讲解热力学相关知识，拓宽学生的知识视野。

（3）鼓励学生进行热力学实验设计，如自制热机模型等，培养学生的创新能力和实践能力。

（4）引导学生关注热力学在能源、环保等领域的应用，了解热力学知识对社会发展的贡献。板书设计1.目的明确：板书设计应紧扣教学内容，突出本节课的重难点，帮助学生理解和掌握内能和热力学第一定律的知识。

2.结构清晰：板书内容应按照教学流程的逻辑顺序进行排列，分为课前准备、课程导入、新课讲解、实验环节、课堂练习、总结与反思和课后作业等部分。

3.简洁明了：板书设计应简洁明了，用词准确，避免冗长的句子和复杂的词汇。板书中的公式、图表和示意图应清晰易懂，一目了然。

4.突出重点：板书应突出本节课的重点知识点，如内能的概念、热力学第一定律的表达式及其应用等。可以通过加粗、划线或使用特殊符号等方式来强调重点内容。

5.准确精炼：板书内容应准确无误，避免出现错误的信息或表达。同时，板书应尽量精炼，避免过多的文字描述，以免分散学生的注意力。

6.概括性强：板书设计应具有概括性强，能够简洁地概括本节课的主要内容和知识点，方便学生复习和记忆。

7.艺术性和趣味性：板书设计可以具有一定的艺术性和趣味性，如使用彩色粉笔、图表、示意图等，以激发学生的学习兴趣和主动性。

具体的板书设计示例：

标题：热和内能（1）

课前准备：

-教材、辅助材料、实验器材等

-预习作业

课程导入：

-回顾上节课内容

-提出本节课主题

新课讲解：

-内能的概念

-热力学第一定律的表达式

-内能与热量、功的关系

实验环节：

-内能实验介绍

-实验操作步骤

-实验结果观察与记录

课堂练习：

-习题布置

-学生独立完成

-教师巡回辅导

-总结本节课重点知识点

-强调内能、热量和功的关系

课后作业：

-作业布置

-学生课后巩固练习课后拓展1.拓展内容

（1）阅读材料：《物理学进展》期刊上发表的关于热力学和内能的最新研究文章，了解热力学在科学研究中的应用和最新进展。

（2）视频资源：《TED演讲》中有关热力学的科普视频，如《热力学之美》等，通过生动有趣的方式了解热力学的基本原理和应用。

（3）在线课程：参加Coursera、edX等在线教育平台上的热力学课程，如MIT的《固态物理：热力学与统计力学》等，以加深对热力学知识的理解。

（4）科普书籍：《热力学的故事》，作者：费曼，介绍热力学的发展历程和重要人物，激发学生对热力学的兴趣。

2.拓展要求

（1）鼓励学生利用课后时间阅读拓展材料，了解热力学和内能的最新研究动态和应用领域。

（2）要求学生观看拓展视频，通过生动有趣的方式加深对热