2024-2025學(xué)年高中物理第四章能量守恒與熱力學(xué)定律2熱力學(xué)第一定律教案1教科版選修3-3

PAGE8-熱力學(xué)第肯定律教材分析熱力學(xué)第肯定律既是3-3內(nèi)容的重點(diǎn)，從近年江蘇高考試題看，熱力學(xué)第肯定律又是高考的?？键c(diǎn)。高考熱學(xué)試題主要以熱力學(xué)第肯定律和志向氣體的壓強(qiáng)、體積、溫度三者的關(guān)系的綜合考查為主，即關(guān)鍵是△U=Q＋W和志向氣體狀態(tài)方程pV/T=C相結(jié)合進(jìn)行考察學(xué)生的應(yīng)變與解決問題的實(shí)力。教學(xué)目的1.知道△U、Q、W的正負(fù)號(hào)的物理意義，會(huì)用表達(dá)式△U=Q+W解決問題2.知道志向氣體△U、W發(fā)生變更的宏觀標(biāo)記3.能解決熱力學(xué)第肯定律和氣體試驗(yàn)定律相結(jié)合的綜合問題學(xué)法教法1.學(xué)情分析：學(xué)生通過前兩節(jié)及初中的學(xué)問已經(jīng)知道變更內(nèi)能的方式有兩種：做功和熱傳遞，也已經(jīng)知道單一的做功或單一的熱傳遞多少能量，物體的內(nèi)能就變更了多少。但對(duì)Q、W、△U的正負(fù)及其含義，以及既有做功又有熱傳遞的狀況如何求解系統(tǒng)內(nèi)能的變更，難以對(duì)舊有學(xué)問進(jìn)行邏輯系統(tǒng)的歸納和聯(lián)系，從而發(fā)覺新學(xué)問。2.教學(xué)方法：試驗(yàn)法、老師主導(dǎo)與學(xué)生探究相結(jié)合、五環(huán)自主學(xué)習(xí)、講練結(jié)合。重點(diǎn)難點(diǎn)1.重點(diǎn)：熱力學(xué)第肯定律的內(nèi)容，及eq\f(pV,T)＝C與ΔU＝W＋Q相結(jié)合題型的處理方法2.難點(diǎn)：Q、W、△U的正負(fù)的選擇及其含義，尋求eq\f(pV,T)＝C與ΔU＝W＋Q相結(jié)合的結(jié)合點(diǎn)五、教學(xué)過程導(dǎo)入新課問題引入：有什么方法能使你的雙手內(nèi)能增加？[教學(xué)設(shè)計(jì)說明]從生活的中實(shí)例動(dòng)身，從身邊的小事學(xué)起，能夠讓學(xué)生更加簡潔接受本節(jié)課要學(xué)學(xué)的內(nèi)容，并且在以后的學(xué)習(xí)中能夠懂得將學(xué)問與生活實(shí)踐結(jié)合在一起。試驗(yàn)激發(fā)：觀看一個(gè)試驗(yàn)視頻，留意視察其中的試驗(yàn)器材，試驗(yàn)過程，以及試驗(yàn)結(jié)果[教學(xué)設(shè)計(jì)說明]試驗(yàn)一問題的形式引入激發(fā)學(xué)生的發(fā)散思維與參加度，以趣生疑，以疑引思，快速激起學(xué)生的愛好，集中留意力，激發(fā)其探究欲望。從試驗(yàn)中學(xué)生能夠更加直觀的視察到內(nèi)能增加的結(jié)果。新課教學(xué)師：變更內(nèi)能的方式主要有兩種：熱傳遞和做功僅熱傳遞：△U=Q僅做功：△U=W這就是我們這節(jié)課所要學(xué)習(xí)的第一部分內(nèi)容：變更內(nèi)能的兩種方式活動(dòng)一：變更內(nèi)能的兩種方式師：結(jié)合前面的學(xué)問，學(xué)生以小組為單位，小組合作，共同完成“問題與探討一”中的內(nèi)容。生：成果匯報(bào)、改錯(cuò)訂正，初體驗(yàn)正負(fù)號(hào)含義。問題與探討一：1.結(jié)合前兩節(jié)學(xué)問，分析下列狀況，并總結(jié)出如何選取Q、W、△U的正負(fù)？[來源:Z#xx#k.Com]若物體與外界只有熱交換，沒有做功，外界傳給物體10J熱量，則物體的內(nèi)能增加了多少？若物體向外界傳出了10J熱量，物體的內(nèi)能增加了多少？若物體和外界只有做功，當(dāng)外界對(duì)物體做了10J功，物體的內(nèi)能增加了多少？當(dāng)物體對(duì)外做了10J功，物體內(nèi)能增加了多少？小結(jié)：Q取正號(hào)表示，Q取負(fù)號(hào)表示；W取正號(hào)表示，W取負(fù)號(hào)表示；△U取正號(hào)表示，△U取負(fù)號(hào)表示。師：假如在變更內(nèi)能的過程中，既存在做功過程，又存在熱傳遞又該如何解決呢？下面我們就一起來學(xué)習(xí)這塊內(nèi)容。本節(jié)內(nèi)容既是本章的重點(diǎn)又是高考的?？键c(diǎn)，對(duì)我們來說特殊重要，這節(jié)課大家肯定要尤其仔細(xì)的聽講。2.若在變更物體內(nèi)能的過程中，既有熱傳遞又有做功，又該如何推斷內(nèi)能的變更？例如，物體汲取4J熱量，同時(shí)外界對(duì)物體做了10J的功，物體的內(nèi)能如何變更？又如，物體吸熱4J，同時(shí)物體對(duì)外界做了10J功，物體內(nèi)能又如何變更？[教學(xué)設(shè)計(jì)說明]以上四個(gè)問題是在學(xué)生已有的學(xué)問的基礎(chǔ)上，以問題引領(lǐng)的方式讓學(xué)生體會(huì)并總結(jié)出如何選取Q、W、△U的正負(fù)以及熱力學(xué)第肯定律的公式。①②兩題通過計(jì)算“內(nèi)能的增量”讓學(xué)生意識(shí)到內(nèi)能的變更量△U其實(shí)可正可負(fù)可為0，只不過是正號(hào)代表內(nèi)能增大，負(fù)號(hào)代表內(nèi)能削減，0代表內(nèi)能不變。同時(shí)也就理解了Q、W的正負(fù)號(hào)的物理意義分別代表吸、放熱；外對(duì)內(nèi)、內(nèi)對(duì)外做功。③④兩題是在弄清正負(fù)號(hào)的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生通過小組探討的形式，自然可總結(jié)出在變更物體內(nèi)能的過程中，若既有熱傳遞又有做功，求解內(nèi)能變更量的方法。此時(shí)學(xué)生雖然已經(jīng)能夠求出既有做功又有熱傳遞時(shí)內(nèi)能變更量的大小，但對(duì)熱力學(xué)第肯定律的內(nèi)容，無論是其文字表達(dá)式還是數(shù)學(xué)計(jì)算式都還沒形成系統(tǒng)深刻的相識(shí)，所以這塊總結(jié)性的內(nèi)容還是須要老師點(diǎn)撥和總結(jié)。老師總結(jié)：（PPT展示）一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界向它傳遞的熱量與外界對(duì)它所做的功的和。數(shù)學(xué)表達(dá)式為：△U=Q+W。邊板書便提問：請共同推斷正負(fù)：吸熱？放熱？外對(duì)內(nèi)做功？內(nèi)對(duì)外做功？內(nèi)能增大？內(nèi)能減?。窟M(jìn)來，大于0：吸熱Q>0,外對(duì)內(nèi)W>O,內(nèi)能增加△U>0熱傳遞Q系統(tǒng)外界做功W出去，小于0：放熱Q<0,內(nèi)對(duì)外W<O,內(nèi)能削減△U<0如何快速的推斷出Q、W、△U的正負(fù)呢？聽好了！進(jìn)來的都是正的，出去的都是負(fù)的！進(jìn)來的有哪些？出去的呢？生：進(jìn)來：吸熱、外對(duì)內(nèi)做功、內(nèi)能增大出去：放熱、內(nèi)對(duì)外做功、內(nèi)能減小師：打開PPT，班級(jí)集體完成一下內(nèi)容：熱力學(xué)第肯定律⑴內(nèi)容：一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于與的和。⑵表達(dá)式：⑶各物理量正負(fù)號(hào)的意義：符號(hào)＋－熱量Q功W內(nèi)能變更ΔU師：再次強(qiáng)調(diào)，△U=Q+W中的“+”為運(yùn)算符號(hào)，無論Q、W、△U的正負(fù)號(hào)如何，在運(yùn)用公式的時(shí)候，始終要運(yùn)用“+”號(hào)即△U=Q+W。[教學(xué)設(shè)計(jì)說明]黑板板書簡圖幫組學(xué)生理解內(nèi)能的變更方式，直觀的體會(huì)正負(fù)號(hào)的選取?！斑M(jìn)來的取正，出去的取負(fù)”簡潔明白把六個(gè)過程合并為了一句話，更利于學(xué)生的理解與記憶。PPT展示，班級(jí)集體填空，讓學(xué)生再次加深印象，課上剛好復(fù)習(xí)提高了課堂效率。老師邊讀題邊結(jié)合多媒體PPT白板技術(shù)，板書例1的詳盡解題步驟。強(qiáng)調(diào)做題規(guī)范，再次明確正負(fù)號(hào)的選取方法，剛好鞏固所學(xué)內(nèi)容。請學(xué)生黑板板書“反饋1”，其他同學(xué)對(duì)黑板上存在的問題進(jìn)行糾錯(cuò)、改錯(cuò)，老師點(diǎn)撥引導(dǎo)。使學(xué)生真正的理解并駕馭熱力學(xué)第肯定律的基本內(nèi)容。例1．肯定量的氣體在某一過程中，外界對(duì)氣體做了8×104J的功，氣體放出了2×105J的熱量，則下列各式中正確的是(B)A．W＝8×104J，Q＝2×104J，ΔU＝1.2×105JB．W＝8×104J，Q＝－2×105J，ΔU＝－1.2×105JC．W＝－8×104J，Q＝2×104J，ΔU＝1.2×105JD．W＝－8×104J，Q＝－2×104J，ΔU＝－1.2×105J反饋1.肯定量的氣體，氣體向外界放出熱量2.7×105J，內(nèi)能增加4.3×105J。在這一過程中，是氣體對(duì)外做功，還是外界對(duì)氣體做功？做了多少功？[教學(xué)設(shè)計(jì)說明]講練結(jié)合，糾錯(cuò)改錯(cuò)，規(guī)范書寫，學(xué)問運(yùn)用加深理解?；顒?dòng)二：氣體試驗(yàn)定律和熱力學(xué)第肯定律的結(jié)合師：前面已經(jīng)說了這節(jié)是高考的常考點(diǎn)。學(xué)到目前為止，大家認(rèn)犯難嗎？生：不難！追問：高考就考這么簡潔的內(nèi)容？可能嗎？生：不行能！師：高考主要是考察我們的綜合實(shí)力，高考試題?？紵崃W(xué)第肯定律與志向氣體的狀態(tài)方程相結(jié)合的內(nèi)容。追問：①什么是志向氣體？②志向氣體內(nèi)能的特點(diǎn)？③志向氣體的狀態(tài)參量有哪幾個(gè)？④志向氣體的狀態(tài)方程的表達(dá)式？⑤熱力學(xué)第肯定律△U=Q+W與志向氣體的狀態(tài)方程pV/T=C的結(jié)合點(diǎn)？[教學(xué)設(shè)計(jì)說明]以問題的形式追問，由易到難，在回顧復(fù)習(xí)相關(guān)學(xué)問的同時(shí)，再次激起學(xué)生的學(xué)習(xí)熱忱和愛好，瓦解本節(jié)的難點(diǎn)內(nèi)容。問題⑤，預(yù)估我校學(xué)生基礎(chǔ)比較薄弱，很難將學(xué)問進(jìn)行自我整合和運(yùn)用的特點(diǎn)。拋出問題后，若學(xué)生一時(shí)不知該如何切入回答，則讓學(xué)生探討“問題與探討二”中的第一個(gè)問題：肯定質(zhì)量的志向氣體，哪一個(gè)狀態(tài)參量發(fā)生了變更，肯定能說明氣體的內(nèi)能發(fā)生了變更？哪一個(gè)狀態(tài)參量發(fā)生了變更，就能說明氣變更體內(nèi)能的過程中存在做功過程？（再次視察起先上課時(shí)播放的活塞做功視頻）[教學(xué)設(shè)計(jì)說明]評(píng)估學(xué)情，針對(duì)所教學(xué)生特點(diǎn)，將有跨度的內(nèi)容細(xì)化成學(xué)生易上手的問題，換個(gè)角度、換種問法讓學(xué)生自發(fā)的思索，真正做到在老師的引導(dǎo)能夠自己解決問題，獲得學(xué)習(xí)的成就感，促進(jìn)學(xué)習(xí)主動(dòng)性。在此，之所同一個(gè)內(nèi)容以不同的兩種形式拋給學(xué)生，一是讓學(xué)生加深理解△U=Q+W與pV/T=C的結(jié)合點(diǎn)就是——溫度T和體積V；二是借此引導(dǎo)學(xué)生，在遇到不明白的問題的時(shí)候，要學(xué)會(huì)將不懂的問題化解成已懂的內(nèi)容反問自己，進(jìn)而真正的理解題意，舉一反三，敏捷運(yùn)用。師：通過分析我們已經(jīng)知道了，eq\f(pV,T)＝C與ΔU＝W＋Q的結(jié)合點(diǎn)是——T和V，請大家利用這一結(jié)論分析以下兩種狀況中P、V、T及Q、W、ΔU將如何變更？等溫壓縮2.等壓膨脹結(jié)合PPT畫流程圖的形式，幫助學(xué)生加深理解eq\f(pV,T)＝C與ΔU＝W＋Q的結(jié)合點(diǎn)是——T和V這一重要結(jié)論。并讓學(xué)生遇到此類問題時(shí)腦海中能夠形成一個(gè)清楚的解題思路，讓看似困難的內(nèi)容簡潔化，消退學(xué)生的畏難心情。詳細(xì)流程圖如下圖所示：對(duì)“活動(dòng)二氣體試驗(yàn)定律和熱力學(xué)第肯定律的結(jié)合”這塊內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)如下三條：1.對(duì)肯定質(zhì)量的志向氣體而言：溫度是否變更確定內(nèi)能變更狀況，體積是否變更確定是否存在做功過程；2.氣體試驗(yàn)定律和熱力學(xué)第肯定律的結(jié)合點(diǎn)是：溫度T和體積V；3.吸、放熱由△U=Q+W中__Q__的正負(fù)確定。帶領(lǐng)學(xué)生對(duì)例2進(jìn)行審題，理解“氣體做了800J的功”和“氣體向外界放出200J的熱”其物理語言的詳細(xì)含義。再次強(qiáng)調(diào)“體積——做功，溫度——內(nèi)能”之間的聯(lián)系。例2.一密閉的氣缸，外力作用下使活塞P發(fā)生移動(dòng)，活塞對(duì)缸內(nèi)氣體做了800J的功，同時(shí)氣體向外界放出200J的熱．缸內(nèi)氣體的(A)A．體積減小，溫度上升，內(nèi)能增加600JB．體積增大，溫度上升，內(nèi)能增加600JC．體積減小，溫度降低，內(nèi)能增加600JD．體積增大，溫度降低，內(nèi)能削減200J反饋2.若上圖密閉汽缸中的氣體發(fā)生等溫膨脹，則缸內(nèi)的氣體（D）A.放熱，ΔU＞0B.吸熱，ΔU＞0C.放熱，ΔU=0D.吸熱，ΔU=0反饋3.如圖所示，A、B兩點(diǎn)表示肯定質(zhì)量的某種志向氣體的兩個(gè)狀態(tài)，當(dāng)氣體從狀態(tài)A變更到狀態(tài)B時(shí)（

C

）A．氣體對(duì)外界做功

B．氣體內(nèi)能肯定增加

C．氣體對(duì)外界放熱

D．氣體體積變大[教學(xué)設(shè)計(jì)說明]氣體試驗(yàn)定律和熱力學(xué)第肯定律的結(jié)合”這塊學(xué)問點(diǎn)既是本節(jié)的重點(diǎn)又是本節(jié)的難點(diǎn)，其運(yùn)用的關(guān)鍵點(diǎn)在于深刻理解eq\f(pV,T)＝C與ΔU＝W＋Q的結(jié)合點(diǎn)是：T和V，故對(duì)本塊難點(diǎn)內(nèi)容實(shí)行的是PPT畫分析流程圖的方式展