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3教科版选修3-3

PAGE3-热力学第肯定律教学目的：1.知道变更内能的两种方法。2.通过焦耳试验的探究，培育学生的科学探究精神。3.理解热力学第肯定律，会应用定律说明自然界的能量的转化和守恒问题教学重点：变更内能的方法教学难点：内能的概念的构建过程教学过程：问题倒入播放视频“英雄的中国机长机灵返航”的故事，设问：为什么飞机在高空舷窗玻璃脱落后驾驶室内气温会快速降温到零下四五十度？定性探究1.探究问题：变更物体的内能的方法有哪些呢？现在你的桌上有长铁丝，火柴，砂纸等器材，请你和你的小组成员一起试着用不同的方法使得铁丝中部温度上升到烫手程度。2.学生分组试验探究五分钟，然后沟通和共享变更物体内能的方法。3.学生变更铁丝内能的方法：1.弯折铁丝，2.摩擦铁丝，3敲打铁丝，4.给铁丝通电，5.用火柴给铁丝加热，6.将铁丝放在阳光下暴晒，7将铁丝放在开水中浸泡4.师生一起整合变更铁丝的方法：1-4是通过做功来变更铁丝的内能的，5-7是通过热传递来变更物体的内能变更物体内能的方式有：做功和热传递。假如不做说明你将无法区分变烫的铁丝是通过哪种方式使其内能增加的，所以做功和热传递在变更内能方面具有等效性，这一点在初中物理课中已经做过探讨，在中学课本中内能的变更给出了一个定量的关系：∆U=W+Q,叫做热力学第肯定律。三．定量探究在热力学的发展过程中热力学第肯定律的建立却经验了漫长的过程，因为当时内能的概念还没有建立，做功和热传递的单位也不统一，两者之间有怎样的关联也还处于未知状态，很多科学家通过严谨的试验做了很多探究，其中焦耳在这方面做了重大的贡献。学生阅读‘焦耳试验的探究’，了解试验的设计方法和试验的结论。分组探讨焦耳试验焦耳热功当量试验1结论：只要重力所做的功相同，容器内水温上升的数值就相同，即系统的状态变更相同焦耳热功当量试验2 结论：对同一个系统，在绝热过程中，只要所做的电功相等，系统温度上升的数值就相同，即系统的状态变更相同．内能概念的建立的：在各种不同的绝热过程中，要使系统的状态发生变更，做功的数量只由过程的始末两个状态确定，而与做功的方式无关．任何一个热力学系统都必定存在一个只依靠于系统自身状态的物理量定义：任何一个热力学系统都必定存在一个只依靠于系统自身状态的物理量，这个物理量在两个状态间的差别与外界在绝热过程中对系统所做的功相联系．我们把这个物理量称为系统的内能。热力学第肯定律：ΔU=W+Q四、热力学第肯定律的意义1.促进了热机应用的蓬勃发展：蒸汽机-内燃机-燃气轮机-火箭发动机展示我国热机发展进程中的优秀产品：太行发动机，长征火箭增加民族骄傲感。2.热力学第肯定律探讨与得出，也为能量的转化与守恒定律奠定了坚实的试验基础五．习题训练1.如右图所示，某同学将空的薄金属筒开口向下压入水中．设水温匀称且恒定，筒内空气无泄漏，不计气体分子间的相互作用，则被沉没的金属筒在缓缓下降过程中，筒内空气体积减小()A．外界对气体做功 B．内能增大C．向外界放热 D．内能不变2.封闭在导热气缸内的志向气体经验了右图所示的变更过程，则下列说法正确的是：A.ca过程外界对物体做功。B.bc过程气体对外做功。C.ca过程气体内能减小。D.ab过程气体肯定汲取热量。六．作业1.问题：有一种全自动手表，既不须要上发条，也不用任何电池，只要你戴在手腕上就能不停地走下去，这是不是一种永动机呢？假如不是，你知道维持指针走动的能量是从哪