2024-2025学年高中物理 第三章 热力学基础 第1节 内能 功 热量教学实录 粤教版选修3-3

2024-2025学年高中物理第三章热力学基础第1节内能功热量教学实录粤教版选修3-3课题：科目：班级：课时：计划1课时教师：单位：一、教学内容2024-2025学年高中物理第三章热力学基础第1节内能功热量教学实录粤教版选修3-3

本节课主要围绕内能、功和热量这三个基本概念展开，旨在让学生理解内能、功和热量之间的相互关系，以及它们在热力学过程中的作用。具体内容包括：内能的概念、内能的计算方法；功的定义和计算；热量的传递方式及其影响因素。通过实例分析和实验演示，使学生掌握这些概念，为后续学习打下坚实基础。二、核心素养目标1.提升科学思维能力，通过分析内能、功和热量之间的关系，培养学生的抽象思维能力。

2.增强实验探究能力，通过实验操作和数据分析，培养学生的科学探究精神。

3.培养科学态度与责任，引导学生正确理解能量转换和守恒原理，树立科学的能源观。三、教学难点与重点1.教学重点

①内能的概念及其与温度、状态的关系；

②功的概念及其计算方法，特别是非平衡状态下的功的计算；

③热量的传递方式，包括传导、对流和辐射，以及影响热量传递的因素。

2.教学难点

①内能微观解释，即分子动能和势能的转化与热力学第一定律的关系；

②功和热量在能量转换过程中的区分，特别是在实际物理现象中的应用；

③热力学第一定律的应用，如何通过内能的变化来分析功和热量的关系。四、教学方法与手段教学方法：

1.讲授法：系统讲解内能、功和热量的基本概念，帮助学生建立知识框架。

2.讨论法：组织学生讨论能量转换和守恒的实际案例，提高分析问题的能力。

3.实验法：通过实验演示热量传递和功的测量，增强学生的动手操作和观察分析能力。

教学手段：

1.多媒体展示：利用PPT展示内能、功和热量相关的图像和动画，直观展示物理现象。

2.互动软件：使用教学软件进行模拟实验，让学生在虚拟环境中体验能量转换过程。

3.教学视频：播放相关教学视频，帮助学生理解复杂概念和实验过程。五、教学流程1.导入新课

-详细内容：利用生活中的实例引入，如冬天暖气的作用、夏天电风扇的工作原理等，引导学生思考能量转换的现象。提问学生：“你们能观察到哪些能量转换的现象？这些现象背后有什么规律？”通过提问激发学生的兴趣，引出本节课的主题——内能、功和热量。

2.新课讲授

-详细内容：

1.内能的概念及其与温度、状态的关系：首先讲解内能的定义，然后通过实验演示，如加热水使其沸腾，让学生观察水蒸气的形成过程，理解内能的增加与温度升高的关系。

2.功的概念及其计算方法：通过实例讲解功的定义，如推车、拉绳子等，引导学生理解功的物理意义。接着，介绍功的计算公式，并通过练习题让学生巩固计算方法。

3.热量的传递方式及其影响因素：讲解传导、对流和辐射三种热量传递方式，通过实验演示和动画展示，让学生直观理解热量传递的过程。

3.实践活动

-详细内容：

1.实验操作：分组进行实验，如测量水的温度变化，观察热量传递的现象，让学生亲自体验热量传递的过程。

2.案例分析：给出实际案例，如汽车发动机工作原理，让学生分析能量转换的过程，提高学生的分析能力。

3.互动游戏：设计一个与热量传递相关的互动游戏，让学生在游戏中巩固所学知识。

4.学生小组讨论

-3方面内容举例回答：

1.内能的增加是否只与温度有关？举例说明。

2.功的计算公式在哪些情况下适用？举例说明。

3.热量传递的三种方式在生活中的应用有哪些？举例说明。

5.总结回顾

-内容：对本节课所学内容进行总结，强调内能、功和热量之间的关系，以及它们在能量转换过程中的作用。通过提问和解答，帮助学生巩固重难点。最后，布置课后作业，让学生运用所学知识解决实际问题。

用时：45分钟

1.导入新课：5分钟

2.新课讲授：

-内能的概念及其与温度、状态的关系：10分钟

-功的概念及其计算方法：10分钟

-热量的传递方式及其影响因素：10分钟

3.实践活动：

-实验操作：10分钟

-案例分析：5分钟

-互动游戏：5分钟

4.学生小组讨论：10分钟

5.总结回顾：5分钟六、教学资源拓展1.拓展资源：

-热力学第一定律的应用：介绍热力学第一定律在不同物理系统中的应用，如热机、热泵等，以及如何通过内能的变化来分析能量转换效率。

-不同状态下的内能变化：探讨物态变化（如熔化、汽化、凝固、液化）过程中的内能变化，以及这些变化与温度、压强的关系。

-热力学中的理想气体模型：介绍理想气体状态方程（PV=nRT）及其在计算气体压强、体积、温度变化中的应用。

-热力学中的热力学第二定律：简要介绍热力学第二定律的基本概念，如熵增原理，以及其在能量转换和效率分析中的应用。

2.拓展建议：

-学生可以阅读关于热力学基础理论的科普文章，如《热力学的故事》、《热力学原理》等，以加深对热力学概念的理解。

-鼓励学生参与物理实验，通过实际操作来验证热力学定律，如设计实验来测量不同条件下水的沸腾温度，或研究不同材料的热传导性能。

-提供一些在线资源，如教育平台上的视频教程，帮助学生可视化地理解热力学概念，如《热力学动画演示》系列视频。

-建议学生参与小组项目，通过研究热力学在实际生活中的应用，如家庭节能措施、汽车发动机效率等，来提高解决问题的能力。

-推荐阅读一些关于能源转换和环境保护的书籍，如《能源危机与可持续发展》、《绿色能源技术》等，以培养学生的社会责任感和环保意识。

-鼓励学生参加科学竞赛或科技创新活动，通过设计和实施与热力学相关的项目，如太阳能热水器、节能灯等，来提升实践能力和创新思维。七、教学评价与反馈1.课堂表现：

-课堂参与度：观察学生在课堂上的发言次数、提问频率和参与讨论的积极性，以评估学生对课堂内容的兴趣和参与度。

-观察学生在实验操作中的注意力集中程度，以及是否能按照实验步骤正确操作，以评估学生的实验技能和注意力。

2.小组讨论成果展示：

-小组讨论的参与度：评估学生在小组讨论中的发言质量、合作精神和解决问题的能力。

-小组报告的质量：通过小组报告的内容组织、逻辑性和准确性来评估学生对知识的掌握程度和应用能力。

-小组讨论的成果：评估小组是否能将所学知识应用于解决实际问题，以及是否能提出创新性的观点。

3.随堂测试：

-知识点的掌握情况：通过随堂测试，评估学生对内能、功和热量等基础概念的理解程度。

-能力应用：测试学生在实际问题中应用所学知识的能力，如计算热量传递、分析能量转换效率等。

-试卷分析：对随堂测试的试卷进行批改和分析，找出学生的普遍问题和个体差异，为后续教学提供依据。

4.学生自评与互评：

-学生自评：鼓励学生在课后进行自我反思，评估自己在课堂上的表现和知识的掌握情况。

-互评：组织学生之间相互评价，以促进学生之间的交流和学习，同时也能够让学生从他人的反馈中看到自己的不足。

5.教师评价与反馈：

-针对学生的课堂表现：教师应给予正面鼓励和具体指导，对于积极参与的学生给予表扬，对于表现不足的学生提出改进建议。

-针对小组讨论成果：教师应关注小组合作的效果，对于讨论深入、成果显著的小组给予肯定，对于讨论不够充分的小组提出改进策略。

-针对随堂测试结果：教师应根据测试结果调整教学计划，对于普遍存在的问题进行重点讲解，对于个体差异进行针对性辅导。

-针对学生自评与互评：教师应引导学生正确对待评价，鼓励学生从评价中学习，同时教师也应给予适当的引导和反馈，帮助学生正确认识自己。

教学评价与反馈的目的是为了更好地了解学生的学习情况，调整教学策略，提高教学效果。教师应确保评价的公正性、客观性和及时性，以便及时给予学生反馈，帮助他们不断进步。八、板书设计1.知识点：

①内能：物体内部所有分子无规则运动的动能和分子间势能的总和。

②功：物体在力的作用下发生位移时，力对物体所做的功。

③热量：能量传递的一种形式，通过热传递使物体温度发生变化。

2.关键词：

①系统内能

②温度

③状态量

④功的公式：W=F*s

⑤热量传递

⑥传导

⑦对流

⑧辐射

3.句子：

①内能是状态量，与物体的温度和状态有关。

②功是过程量，与力和位移有关。

③热量传递需要温度差，可以通过传导、对流和辐射三种方式进行。

④热力学第一定律：ΔU=Q-W，表示系统内能的变化等于吸收的热量减去对外做的功。

⑤热力学第二定律：熵增原理，表示孤立系统的总熵不会减少。典型例题讲解例题1：

一物体质量为2kg，从静止开始沿水平面滑行，受到的摩擦力为10N。如果物体在5秒内滑行了10m，求物体受到的摩擦力所做的功。

解答：

根据功的计算公式W=F*s，其中F为力，s为位移。

代入数据得：W=10N*10m=100J

答：物体受到的摩擦力所做的功为100焦耳。

例题2：

一物体质量为0.5kg，从高度h=10m处自由落下，不计空气阻力。求物体落地时动能和势能的变化量。

解答：

动能的变化量等于势能的减少量，因为机械能守恒。

势能变化量：ΔU=m*g*h

代入数据得：ΔU=0.5kg*9.8m/s²*10m=49J

答：物体落地时动能增加49焦耳，势能减少49焦耳。

例题3：

一物体在水平面上受到一个恒定的摩擦力F=5N，物体的质量为m=2kg，初速度v0=3m/s，求物体停止所需的时间。

解答：

根据牛顿第二定律F=m*a，可以求出加速度a。

a=F/m=5N/2kg=2.5m/s²

物体停止所需的时间t可以用以下公式计算：

v=v0+a*t，其中v为最终速度，v=0。

0=3m/s+(-2.5m/s²)*t

t=3m/s/2.5m/s²=1.2s

答：物体停止所需的时间为1.2秒。

例题4：

一个物体在热力学过程中吸收了热量Q=200J，同时对外做了功W=100J。求物体的内能变化量ΔU。

解答：

根据热力学第一定律ΔU=Q-W。

代入数据得：ΔU=200J-100J=100J

答：物体的内能增加了100焦耳。

例题5：

一物体在温度T=300K时具有内能U1=500J，当温度升高到T=400K时，内能变为U2=700J。求物体的比热容c。

解答：

内能的变化量ΔU