2024-2025学年高中物理 第十章 热力学定律 2 热和内能（2）教学实录 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（2）教学实录新人教版选修3-3主备人备课成员教学内容分析1.本节课的主要教学内容：热力学第一定律，包括热和功的关系，内能的变化。

2.教学内容与学生已有知识的联系：本节课内容基于学生已掌握的分子运动论和热力学第一定律的基本概念，通过实例分析，加深对热和内能关系的理解。教材章节为新人教版选修3-3第十章热力学定律中的2热和内能（2）。核心素养目标培养学生科学探究能力，通过实验和计算，理解热力学第一定律；提升科学思维，学会运用能量守恒原理分析热和内能的转换；增强科学态度与责任，认识到能量转换在现实生活中的重要性；加强科学、技术、社会、环境（STEM）意识，理解热力学定律在工程应用中的意义。学习者分析1.学生已经掌握了哪些相关知识：

学生在此前学习过程中已经掌握了分子运动论的基本概念，包括分子的无规则运动、温度与分子动能的关系等。此外，学生对能量守恒定律有初步的认识，能够理解能量在不同形式之间的转换。

2.学生的学习兴趣、能力和学习风格：

学生对物理学科普遍保持较高的兴趣，尤其对与日常生活相关的物理现象感兴趣。在能力方面，学生具备一定的抽象思维能力，能够通过观察和实验现象归纳出物理规律。学习风格上，学生倾向于通过实验和直观演示来理解抽象概念。

3.学生可能遇到的困难和挑战：

学生在理解热力学第一定律时可能遇到的困难包括：将热力学第一定律与能量守恒定律相结合，理解热和功在能量转换中的作用；内能的概念较为抽象，学生可能难以直观把握；在计算过程中，学生可能对热量、功和内能的单位换算和计算步骤感到困惑。此外，学生可能对热力学定律在现实生活中的应用缺乏直观感受，这也是一个挑战。学具准备Xxx课型新授课教法学法讲授法课时第一课时师生互动设计二次备课教学资源-软硬件资源：多媒体教学设备（投影仪、电脑）、实验器材（温度计、压力计、热量计等）

-课程平台：学校内部教学平台，用于发布教学资料和在线作业

-信息化资源：热力学第一定律相关动画演示视频、在线计算器、物理公式数据库

-教学手段：实物模型、实验演示、课堂讨论、小组合作学习教学过程1.导入（约5分钟）

-激发兴趣：通过展示生活中常见的热现象图片或视频，如热水壶加热、冰箱制冷等，引导学生思考这些现象背后的物理原理。

-回顾旧知：简要回顾分子运动论和能量守恒定律的基本概念，提醒学生这些知识在本节课中的重要性。

2.新课呈现（约30分钟）

-讲解新知：

-详细讲解热力学第一定律的基本内容，包括热和功的关系，内能的变化。

-通过公式和实例，阐述热力学第一定律在具体情境中的应用。

-举例说明：

-举例说明热力学第一定律在热机、制冷设备等实际应用中的体现。

-通过实例分析，帮助学生理解热和内能的转换过程。

-互动探究：

-引导学生分组讨论，针对具体问题提出假设，并通过实验验证假设。

-鼓励学生提出问题，共同探讨解决方法。

3.巩固练习（约20分钟）

-学生活动：

-学生独立完成课后习题，加深对热力学第一定律的理解。

-学生分组进行实验，观察并记录实验数据，分析实验结果。

-教师指导：

-教师巡视课堂，解答学生在练习过程中遇到的问题。

-教师针对学生的练习情况，给予个别指导，帮助学生克服困难。

4.总结与反思（约5分钟）

-教师总结本节课的主要知识点，强调热力学第一定律在物理学科中的重要性。

-学生分享自己的学习心得，总结本节课的收获。

-教师针对学生的反馈，进行教学反思，为后续教学提供改进方向。

5.课后作业（约10分钟）

-布置课后习题，巩固学生对热力学第一定律的理解。

-布置实验报告，要求学生总结实验过程和结果，提高学生的实验能力。

6.教学评价（约5分钟）

-教师通过课堂观察、学生作业、实验报告等方式，评价学生的学习效果。

-教师根据评价结果，调整教学策略，提高教学效果。教学资源拓展1.拓展资源：

-热力学第一定律的历史背景介绍，包括热力学第一定律的提出者、发展历程等。

-不同类型热机的能量转换效率比较，如蒸汽机、内燃机、燃气轮机等。

-热力学第一定律在环境科学中的应用，例如温室效应、气候变化等。

-热力学第一定律在工程领域的应用案例，如热泵、热交换器等。

2.拓展建议：

-学生可以通过阅读相关的科普书籍或学术论文，了解热力学第一定律的历史发展和科学背景。

-鼓励学生参观能源博物馆或科技馆，通过实物展示和互动体验，加深对热力学第一定律的理解。

-学生可以参与或模拟设计一个小型的热机模型，通过实际操作，体验热和功的转换过程。

-鼓励学生关注环境问题，通过研究热力学第一定律在环境保护中的应用，如节能减排、可再生能源等。

-学生可以参与科学社团或兴趣小组，与同学一起讨论和探究热力学第一定律在实际生活中的应用。

-建议学生利用网络资源，如在线课程、教育视频等，进行自主学习和拓展。

-学生可以尝试进行一些简单的家庭实验，如使用温度计测量热水和冷水混合后的温度变化，以验证热力学第一定律。

-鼓励学生参与科学竞赛或创新项目，将热力学第一定律的知识应用于解决实际问题。

-学生可以阅读关于热力学第二定律的资料，了解热力学定律的完整体系，以及它们在物理学中的地位。板书设计①热力学第一定律基本概念

-热力学第一定律

-能量守恒原理

-内能

-热量

-功

②热力学第一定律公式

-ΔU=Q+W

-ΔU：内能变化

-Q：吸收的热量

-W：外界对系统做的功

③热力学第一定律应用

-热机效率

-热泵原理

-制冷设备工作原理

④热力学第一定律与日常生活

-热水壶加热过程

-电冰箱制冷过程

-人体体温调节

⑤内能的概念

-分子动能

-分子势能

-内能与温度的关系

⑥热量和功的转换

-热量与温度的关系

-功与机械能的关系

-热量与功的单位换算

⑦热力学第一定律实验验证

-热量计实验

-功的计算实验

-热力学第一定律实验步骤课堂1.课堂评价

-提问环节：通过设计一系列与热力学第一定律相关的问题，评估学生对知识的掌握程度。问题应涵盖基础知识、应用能力和思维深度，如“请解释内能和热量之间的关系”、“如何通过实验验证热力学第一定律？”等。

-观察学生参与度：注意学生在课堂上的参与情况，包括是否积极回答问题、是否主动参与讨论和实验活动。通过观察，可以了解学生的兴趣点和学习难点。

-实时反馈：在讲解过程中，通过学生的反馈来调整教学节奏和深度。例如，如果学生对于某个概念表示困惑，可以暂停讲解，重新解释或通过直观演示来帮助学生理解。

-小组讨论：通过小组讨论的形式，评估学生之间的协作能力和对知识的理解。观察学生是否能够提出有见地的观点，是否能够倾听他人的意见，并在此基础上达成共识。

-实验操作：在实验环节，评估学生的实验技能和安全意识。观察学生是否能够正确操作实验器材，是否能够准确记录实验数据，以及是否能够分析实验结果。

2.学生活动评价

-课堂练习：通过学生的课堂练习，了解学生对知识点的实际应用能力。练习题目应设计得既能够检测学生的基础知识，又能够考察学生的分析问题和解决问题的能力。

-互动问答：在课堂问答环节，评估学生的思维敏捷性和知识广度。鼓励学生提出问题，并对学生的回答进行评价，以激发学生的思考。

3.作业评价

-作业批改：对学生的作业进行细致的批改，包括选择题、填空题、计算题和论述题等。批改时要注意作业的准确性、完整性和创新性。

-及时反馈：在作业批改后，及时将批改结果反馈给学生，指出错误的原因和改进方法。对于优秀作业，要给予表扬，以鼓励学生继续努力。

-反思总结：鼓励学生对自己的作业进行反思，总结学习过程中的成功经验和不足之处，为后续学习做好准备。

4.形成性评价与总结性评价相结合

-形成性评价：通过课堂评价和作业评价，及时了解学生的学习动态，对学生的学习过程进行监控和指导。

-总结性评价：在课程结束后，通过测试或考试的形式，对学生的学习成果进行总结性评价，以检验学生对热力学第一定律的全面掌握程度。

5.评价结果的应用

-个性化教学：根据评价结果，调整教学策略，为不同层次的学生提供个性化的教学支持。

-教学反思：教师根据评价结果，反思自己的教学方法和内容，不断优化教学设计，提高教学效果。

-学生成长：通过评价，帮助学生认识到自己的学习成果和不足，激发学生的学习动力，促进学生的全面发展。教学反思教学反思

今天这节课，我们学习了热力学第一定律，感觉挺有意思的。但是，在回顾和总结的过程中，我发现了一些问题，也想和大家分享一下我的思考。

首先，我觉得课堂上的互动挺重要的。我发现，当我在课堂上提出问题时，学生们都能积极地回答，但是在深入讨论和思考的时候，有些学生就显得有些沉默。这可能是因为他们对某些概念还不够熟悉，或者是对问题的理解不够深入。所以，我想在今后的教学中，多设计一些能够激发学生思考的问题，让他们在课堂上能够更加活跃地参与进来。

其次，我在讲解内能和热量的时候，感觉学生们对这两个概念的理解还是有些模糊。我知道，内能和热量是热力学中的基本概念，但是它们之间的关系和区别，对于学生来说可能还是有点难以把握。因此，我打算在下一节课中，通过一些简单的实验来帮助学生直观地理解这两个概念。比如，我们可以用温度计来观察热水和冷水混合后的温度变化，这样他们就能更直观地看到热量是如何传递的。

再来说说实验环节。我发现，在实验过程中，有些学生对于实验步骤和操作不太熟悉，导致实验结果出现了一些偏差。这说明，我们在实验前的准备工作做得还不够充分。今后，我会在实验前进行更详细的讲解和示范，确保每个学生都能掌握实验的步骤和注意事项。

另外，我觉得课堂上的时间分配还可以更加合理。有时候，为了讲解某个知识点，我会占用较多的时间，导致其他内容的讲解不够深入。今后，我会更加注重时间的分配，确保每个知识点都能得到充分的讲解和学生的理解。

还有一点，我在课后反思中发现了学生的作业情况。有些学生的作业完成得很好，但是也有一些学生的作业质量不高，甚至有些地方出现了错误。这说明，我在作业布置和批改方面还需要加强。我会在今后的教学中，更加注重作业的反馈和指导，帮助学生及时纠正错误，提高作业质量。课后作业1.计算题

-已知一个理想气体在等压过程中，温度从T1升高到T2，求气体吸收的热量Q。

-解：根据热力学第一定律，ΔU=Q-W，等压过程中W=PΔV，而ΔU=nCpΔT（n为物质的量，Cp为定压比热容，ΔT为温度变化）。

-因此，Q=ΔU+W=nCpΔT+PΔV。

-由于等压过程中体积V与温度T成正比，所以ΔV=V(T2-T1)。

-最终，Q=nCpΔT+PΔV=nCpΔT+P(T2-T1)。

2.应用题

-一个电热水壶在加热过程中，从室温25℃加热到100℃，需要吸收多少热量？假设水的质量为2kg，水的比热容为4.18kJ/(kg·℃)。

-解：Q=mcΔT，其中m为水的质量，c为水的比热容，ΔT为温度变化。

-Q=2kg×4.18kJ/(kg·℃)×(100℃-25℃)=2kg×4.18kJ/(kg·℃)×75℃=6270kJ。

3.分析题

-分析以下情况中，系统内能的变化、热量和功的关系：

a)一个物体在水平面上受到外力作用，沿水平方向移动了一段距离。

b)一个物体在真空中自由下落。

c)一个物体在等温条件下被压缩。

-解：

a)系统内能不变，因为温度没有变化，但外界对系统做了功，所以W>0。

b)系统内能增加，因为物体下落过程中重力做功，W>0，而系统没有与外界交换热量，Q=0。

c)系统内能增加，因为外界对系统做了功，W>0，同时系统可能吸收了热量，Q>0。

4.实验题

-设计一个实验来验证热力学第一定律，并记录实验步骤和结果。

-解：

实验步骤：

1.准备一个热量