粤教版 (2019)选择性必修 第三册第三章 热力学定律第一节 热力学第一定律教案配套

粤教版(2019)选择性必修第三册第三章热力学定律第一节热力学第一定律教案配套学校授课教师课时授课班级授课地点教具设计意图本节课旨在通过引导学生学习热力学第一定律，使其理解能量守恒与转换的基本原理，培养其科学思维和探究能力。通过实验和案例分析，让学生掌握热力学第一定律的应用，为后续学习打下坚实基础。核心素养目标分析培养学生科学探究精神，通过实验探究热力学第一定律，提高观察、分析、推理和解决问题的能力。强化科学思维，理解能量守恒和转换的重要性，增强对科学知识的认同感和责任感。同时，提升学生科学态度与责任，认识到热力学原理在现实生活中的应用价值。教学难点与重点1.教学重点

-理解热力学第一定律的内容：明确内能、功和热量之间的关系，能够运用公式ΔU=Q-W进行能量转换的分析。

-掌握能量守恒原理：理解能量不能被创造或消灭，只能从一种形式转化为另一种形式，培养学生对能量守恒的理解。

-应用热力学第一定律解决实际问题：例如，分析热机的工作过程，计算热机效率。

2.教学难点

-内能概念的理解：内能是微观粒子运动和相互作用的总和，学生可能难以从宏观现象中抽象出内能的概念。

-功和热量在能量转换中的区分：学生需要理解功和热量在能量传递过程中的不同作用，以及它们在能量守恒公式中的角色。

-复杂系统中的能量转换分析：当系统较为复杂时，学生可能难以准确识别和计算系统内能的变化。例如，在热机中，不仅要考虑燃烧产生的热量，还要考虑摩擦等非理想因素对功的影响。教学资源-硬件资源：实验室热力学实验设备（如温度计、压力计、量热器等）、多媒体教学设备（投影仪、电脑、屏幕等）。

-课程平台：学校教学平台、在线课程资源。

-信息化资源：热力学第一定律相关教学视频、在线互动习题库、模拟实验软件。

-教学手段：实物演示、多媒体课件、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：通过提问“你们知道生活中的哪些现象与热有关？”引导学生思考，激发学生对热现象的好奇心。

-回顾旧知：简要回顾能量守恒定律和能量转换的基本概念，为学习热力学第一定律做铺垫。

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定义、公式ΔU=Q-W及其物理意义。

-通过图示和实例分析内能、功、热量之间的关系，强调能量守恒原则。

-举例说明：

-以热水瓶保温的例子，说明热量传递和能量守恒的过程。

-分析热机的工作原理，展示能量转换的过程。

-互动探究：

-引导学生分组讨论，探讨生活中常见的热现象与热力学第一定律的关系。

-进行小组实验，观察热量传递现象，如热水袋放热实验。

3.巩固练习（约20分钟）

-学生活动：

-学生独立完成课本中的练习题，巩固对热力学第一定律的理解和应用。

-通过在线习题库进行自测，检验学习效果。

-教师指导：

-教师巡视课堂，解答学生在练习中遇到的问题。

-针对共性问题，进行集体讲解和示范。

4.拓展延伸（约10分钟）

-引导学生思考热力学第一定律在环境保护和能源利用方面的意义。

-提出与热力学第一定律相关的研究课题，鼓励学生课后探究。

5.总结与反思（约5分钟）

-学生总结本节课所学内容，分享学习心得。

-教师点评学生的表现，强调重点和难点，指出学习中的不足。

-鼓励学生在课后继续学习，深化对热力学第一定律的理解。

教学过程中，教师应注重引导学生积极参与，通过讨论、实验等方式激发学生的学习兴趣，提高学生的实践能力和创新思维。同时，关注学生的学习差异，给予个性化指导，确保每个学生都能掌握热力学第一定律的核心知识。知识点梳理1.热力学第一定律的基本概念

-能量守恒定律：能量不能被创造或消灭，只能从一种形式转化为另一种形式。

-内能：物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子间相互作用的势能的总和。

-功：物体因力的作用而发生的位移所做的功。

-热量：能量的一种传递形式，通过热传递的方式从一个物体传递到另一个物体。

2.热力学第一定律的数学表达式

-ΔU=Q-W

-ΔU：系统内能的变化量

-Q：系统吸收的热量

-W：系统对外做的功

3.热力学第一定律的应用

-热机工作原理：分析热机的工作过程，计算热机效率。

-热量传递：研究热量在物体间传递的过程，如热传导、对流、辐射。

-热力学循环：分析热力学循环的过程，如卡诺循环、奥托循环。

4.内能的变化

-物理变化：物体状态变化时内能的变化，如冰融化为水。

-化学变化：化学反应中内能的变化，如燃烧反应。

5.功和热量的区别

-功：物体因力的作用而发生的位移所做的功，具有方向性。

-热量：能量的一种传递形式，通过热传递的方式从一个物体传递到另一个物体，没有方向性。

6.热力学第一定律在生活中的应用

-热水袋保温：通过热量传递，保持水温不变。

-热机效率：提高热机效率，减少能源浪费。

-环境保护：减少温室气体排放，降低环境污染。

7.热力学第一定律与其他物理定律的关系

-能量守恒定律：热力学第一定律是能量守恒定律在热力学领域的具体应用。

-热力学第二定律：研究热量传递的方向和不可逆性，与热力学第一定律共同构成热力学的基本原理。

8.热力学第一定律的实验验证

-热力学实验：通过实验验证热力学第一定律的正确性。

-量热器实验：测量热量传递过程中的热量变化。

-热机实验：分析热机的工作过程，验证热力学第一定律。

9.热力学第一定律的教育意义

-培养学生的科学思维：通过学习热力学第一定律，培养学生对科学知识的探究能力和逻辑思维能力。

-提高学生的实践能力：通过实验验证热力学第一定律，提高学生的实验操作能力和数据分析能力。

-增强学生的环保意识：引导学生关注能源利用和环境保护，提高学生的社会责任感。教学评价1.课堂评价

-提问：通过提问学生，了解他们对热力学第一定律的理解程度，及时检查学生的知识掌握情况。

-观察：在课堂讨论和实验操作中，观察学生的参与度和表现，评估他们的学习兴趣和实际操作能力。

-测试：在课程结束后，进行小测验或课堂练习，以评估学生对热力学第一定律知识的掌握情况。

课堂评价的具体实施包括：

-定期进行随堂小测验，检查学生对基本概念和公式的理解。

-设计开放性问题，鼓励学生思考并表达自己的观点。

-观察学生在小组讨论中的互动，评估他们的合作能力和沟通技巧。

-通过课堂实验，观察学生是否能够正确操作并解释实验结果。

2.作业评价

-批改作业：对学生的作业进行细致的批改，确保每个学生都能得到个性化的反馈。

-点评反馈：在作业批改中，不仅指出错误，还要分析错误原因，并提供改进建议。

-及时反馈：作业批改后，及时将成绩和反馈信息反馈给学生，帮助他们了解自己的学习进度。

作业评价的具体实施包括：

-对学生的作业进行定量和定性评价，包括正确率、解题思路和表达清晰度。

-通过作业反馈，帮助学生识别和纠正错误，强化对知识点的理解。

-鼓励学生在作业中展示创新思维，对有创意的解答给予肯定和表扬。

-定期召开学生会议，讨论作业中的常见问题，提供集体解答和辅导。

3.形成性评价

-实施过程性评价，关注学生在学习过程中的进步和努力。

-通过课堂表现、作业和实验报告等，综合评价学生的学习成果。

-设立学习档案，记录学生的学习过程和成果，为学生的全面发展提供依据。

4.总结性评价

-在课程结束时，通过期末考试或综合评价，全面评估学生对热力学第一定律的掌握程度。

-期末考试应包括选择题、填空题、计算题和论述题，以全面考察学生的知识应用能力。

-根据学生的期末成绩，进行综合评价，为学生的后续学习和发展提供指导。板书设计①热力学第一定律

-热力学第一定律的内容

-能量守恒定律

-内能、功、热量的关系

-ΔU=Q-W

②内能

-内能的定义

-内能的组成

-内能的变化

③功

-功的定义

-功的计算

-功的符号和单位

④热量

-热量的定义

-热量的传递

-热量的符号和单位

⑤能量转换

-内能与其他形式的能量转换

-功与热量的转换

-热力学第一定律的应用

⑥热力学第一定律的公式

-ΔU=Q-W

-公式的物理意义

-公式的应用

⑦热力学第一定律的实验验证

-实验原理

-实验步骤

-实验结果分析

⑧热力学第一定律的实际应用

-热机效率

-热量传递

-环境保护课后作业1.作业题：

-一个系统吸收了100J的热量，同时对外做了50J的功。求系统的内能增加了多少？

-答案：根据热力学第一定律ΔU=Q-W，系统的内能增加量为ΔU=100J-50J=50J。

2.作业题：

-一个物体从20℃加热到40℃，吸收了200J的热量。如果物体对外做了50J的功，求物体的内能增加了多少？

-答案：ΔU=Q-W=200J-50J=150J。

3.作业题：

-一个理想气体在等温过程中吸收了300J的热量，同时对外做了多少功？

-答案：在等温过程中，理想气体的内能不变，即ΔU=0。根据热力学第一定律ΔU=Q-W，得W=Q=300J。

4.作业题：

-一个系统在绝热过程中对外做了200J的功，求系统的内能减少了多少？

-答案：在绝热过程中，没有热量交换，即Q=0。根据热力学第一定律ΔU=Q-W，得ΔU=-W=-200J。

5.作业题：

-一个物体在等压过程中吸收了400J的热量，同时内能增加了300J，求物体对外做了多少功？

-答案：在等压过程中，对外做的功等于体积膨胀做的功，即W=PΔV。根据热力学第一定律ΔU=Q-W，得W=Q-ΔU=400J-300J=100J。

6.作业题：

-一个热机在一个循环中吸收了800J的热量，对外做了600J的功，求热机的效率是多少？

-答案：热机的效率定义为η=W/Q。根据题意，η=600J/800J=0.75，即热机的效率为75%。

7.作业题：

-一个热机在一个循环中，高温热源的温度为T1，低温热源的温度为T2，求热机的最高效率是多少？

-答案：根据卡诺定理，热机的最高效率η=1-T2/T1。这是一个理论上的最高效率，实际热机的效率通常低于此值。

8.作业题：

-一个物体在等容过程中吸收了500J的热量，求物体的温度变化量是多少（假设物体的比热容为2.0J/(g·℃)，质量为0.2kg）？

-答案：根据热力学第一定律ΔU=Q，物体的内能增加ΔU=500J。温度变化量ΔT=ΔU/(mc)=500J/(0.2kg*2.0J/(g·℃))=125℃。教学反思教学反思

今天上完热力学第一定律这一节课，我感到收获颇丰，但也意识到自己在教学过程中还存在一些不足。以下是我对这节课的一些反思：

首先，我发现学生在理解内能的概念上存在一定的困难。内能是一个比较抽象的概念，学生在日常生活中很难直观地感受到内能的存在。为了帮助学生更好地理解内能，我在课堂上采用了多媒体教学，通过动画和实例讲解内能的形成和变化，让学生通过视觉和听觉的感受来理解内能。但我觉得还可以进一步丰富教学手段，比如让学生亲手做一些小实验，通过实验现象来感受内能的变化。

其次，对于热力学第一定律的公式ΔU=Q-W，我发现学生在运用这个公式解决实际问题时存在一些问题。有的学生不能正确区分Q和W的正负号，有的学生不能准确计算出系统内能的变化量。针对这个问题，我在课堂上多次强调了公式的物理意义和符号规则，并通过例题讲解如何正确运用公式。同时，我也意识到需要让学生多做练习，通过不断的练习来巩固对公式的理解和应用。

再者，我在课堂上安排了一些小组讨论和实验探究活动，目的是培养学生的合作能力和探究能力。但实际效果并不理想，部分学生参与度不高，讨论不够积极。我认为这可能是因为我对学生的引导和鼓励还不够，没有充分调动他们的积极性。在今后的教学中，我会更加注重培