熱力學(xué)第一定律導(dǎo)學(xué)案

熱力學(xué)第一定律導(dǎo)學(xué)案高二物理組：一、新課標(biāo)要求1.知道熱力學(xué)第一定律,并掌握其表達(dá)式。2.能運(yùn)用熱力學(xué)第一定律解釋自然界能量的轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)移問題,并進(jìn)行具體的計算。二、科學(xué)素養(yǎng)要求1.物理觀念：知道熱力學(xué)第一定律及其符號法則。2.科學(xué)思維：理解熱力學(xué)第一定律的公式并能進(jìn)行相關(guān)的分析計算。3.科學(xué)探究：通過熱力學(xué)第一定律應(yīng)用，養(yǎng)成與他人合作探究的習(xí)慣，體驗科學(xué)家探究規(guī)律的艱辛與執(zhí)著。4.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：了解熱力學(xué)第一定律的發(fā)現(xiàn)過程，體會科學(xué)探索中的挫折和失敗對科學(xué)發(fā)展的意義。三、教學(xué)過程關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：內(nèi)能U、內(nèi)能改變量△U、做功W、熱傳遞Q活動1、溫故知新（遞進(jìn)式問題設(shè)計5M）如圖所示，汽缸內(nèi)壁光滑且封閉了一定質(zhì)量的氣體。問題1：快速推動活塞，對汽缸內(nèi)氣體做功10J，氣體內(nèi)能改變了多少？（絕熱過程）演算:問題2：氣體快速膨脹推動活塞右移，對活塞做功10J，氣體內(nèi)能改變了多少？（絕熱過程）演算:問題3：若保持氣體體積不變，外界對汽缸內(nèi)氣體傳遞10J的熱量，氣體內(nèi)能改變了多少？（等容過程）演算:問題4：若保持氣體體積不變，缸體通過汽缸向外界傳遞10J的熱量，氣體內(nèi)能改變了多少？（等容過程）演算:問題5：若推動活塞壓縮氣體，對汽缸內(nèi)氣體做功10J的同時給汽缸傳遞10J的熱量，氣體內(nèi)能改變了多少？演算:問題6：若氣體快速膨脹推動活塞右移，對活塞做功10J，同時向外界釋放10J的熱量，氣體內(nèi)能改變了多少？演算:問題7：若氣體快速膨脹推動活塞右移，對活塞做功10J，同時從外界吸收10J的熱量，氣體內(nèi)能改變了多少？演算:表達(dá)通式（各類情況下表達(dá)式書寫）總結(jié)提煉（熱1表達(dá)式及文字表述）問題8：要使氣體內(nèi)能增加10J，有哪些辦法？理解牛一2M：理解牛一2M：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________活動2、典例剖析考點(diǎn)一、熱一的直接考查（3M）×105J的熱量，同時氣體對外做了6×105J的功。問題1、熱傳遞Q=問題2、做功W=問題3、內(nèi)能改變量△U=問題4、分子勢能是增加還是減少？問題5、分子的平均動能是增加還是減少？【歸納總結(jié)】應(yīng)用熱力學(xué)第一定律解題的思路與步驟對象4個：過程（兩個狀態(tài)）：特別注意物理量的正負(fù)號書寫。方程3個：結(jié)果：提升理解如圖所示，由導(dǎo)熱材料制成的汽缸和活塞將一定質(zhì)量的理想氣體封閉在汽缸內(nèi)，活塞與汽缸壁之間無摩擦，活塞上方存有少量液體，將一細(xì)管插入液體，由于虹吸現(xiàn)象，活塞上方液體會緩慢流出，在此過程中，大氣壓強(qiáng)與外界的溫度保持不變，則()汽缸內(nèi)氣體的內(nèi)能保持不變汽缸內(nèi)缸氣體的內(nèi)能不斷減小氣體對外界做的功大于氣體從外界吸收的熱量氣體對外界做功等于氣體從外界吸收的熱量理論分析與認(rèn)識提升：考點(diǎn)二、氣體做功與體積變化的關(guān)系（5M）一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，已知在此過程中，氣體吸收了300J的熱量，則該過程中氣體內(nèi)能變化了多少？點(diǎn)撥：小結(jié)：等壓變化的氣體用公式，其中為氣體的壓強(qiáng)，是氣體的體積變化。在氣體的圖像中，在數(shù)值上等于中的“面積”。3、氣體自由膨脹不做功，W=0?！具w移應(yīng)用1，選自教材，4M】一臺四沖程內(nèi)燃機(jī)，活塞在壓縮沖程某段時間內(nèi)移動的距離為0.1m,這段過程活塞對氣體的壓力逐漸增大，其做的功相當(dāng)于2x103N的恒力使活塞移動相同距離所做的功。內(nèi)燃機(jī)工作時汽缸溫度高于環(huán)境溫度，該過程中壓縮氣體傳遞給汽缸的熱量為25J。(1)求上述壓縮過程中氣體內(nèi)能的變化量。(2)燃燒后的高壓氣體對活塞做功，氣體推動活塞移動0.1m,其做的功相當(dāng)于9x103N的恒力使活塞移動相同距離所做的功。該做功過程氣體傳遞給汽缸的熱量為30J,求此做功過程氣體內(nèi)能的變化量?？键c(diǎn)三、熱力學(xué)第一定律和氣體圖象結(jié)合（多選，3M）一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)a經(jīng)狀態(tài)b、c到狀態(tài)d，其體積V與熱力學(xué)溫度T的關(guān)系如圖所示，O、a、d三點(diǎn)在同一直線上，ab和cd平行于橫軸，bc平行于縱軸，則下列說法正確的是()a變到狀態(tài)b的過程中，氣體吸收熱量，每個氣體分子的動能都會增大b到狀態(tài)c，氣體對外做功，內(nèi)能減小思路點(diǎn)撥：第1步、從溫度T的變化看內(nèi)能變化；第2步、從體積V的變化看做功信息；第3步、用熱一推出Q的變化。a思路點(diǎn)撥：第1步、從溫度T的變化看內(nèi)能變化；第2步、從體積V的變化看做功信息；第3步、用熱一推出Q的變化。c到狀態(tài)d，氣體密度不變【觸類旁通1，3M】（多選）一定質(zhì)量的理想氣體，從狀態(tài)M開始，經(jīng)狀態(tài)N、Q回到原狀態(tài)M，其p?V圖像如圖所示，其中QM平行于橫軸，NQ平行于縱軸。則()A.M→N過程氣體溫度不變B.N→Q過程氣體吸熱C.N→Q過程氣體內(nèi)能減小D.Q→M過程氣體放出熱量【觸類旁通2，3M】(多選)一定量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷三個過程ab、bc、ca回到原狀態(tài)，其p-T圖象如圖．下列判斷正確的是()A．過程ab中氣體一定吸熱B．過程bc中氣體既不吸熱也不放熱C．過程ca中外界對氣體所做的功等于氣體所放的熱D．a(chǎn)、b和c三個狀態(tài)中，狀態(tài)a分子的平均動能最小E．b和c兩個狀態(tài)中，容器壁單位面積單位時間內(nèi)受到氣體分子撞擊的次數(shù)不同考點(diǎn)四、熱力學(xué)第一定律和氣體實(shí)驗定律結(jié)合（5M)用輕質(zhì)活塞在導(dǎo)熱性能良好汽缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞與汽缸壁間摩擦忽略不計，開始時活塞距離汽缸底部高度H1＝0.60m，氣體的溫度T1＝300K；現(xiàn)給汽缸緩慢加熱至T2＝480K，活塞緩慢上升到距離汽缸底部某一高度H2處，此過程中缸內(nèi)氣體增加的內(nèi)能。已