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《热力学第一定律能量守恒定律》
教学设计
课题：热力学第一定律能量守恒定律
科目：物理教师：
一、教学目标
物理观念
教学对象：高二 选用教材：人教版选修3-3第十章第3节
1.能够从能量转化的角度理解热力学第一定律的形式和内涵。
2.理解、掌握能量守恒定律，会用能量守恒的观点分析物理现象，明确其优越性。
3.了解第一类永动机不能制成的原因。
会用 解决一些简单的问题。了解建立热力学第一定律的
科学思维
历史过程、事实依据以及科学方法。通过教材中J.R.迈尔船医的故事让学生对创造性思维中最活跃因素——“猜想与假设”有一定的启发。锻炼学生能从抽象公式内化为思维从而解释生活中现象的能力，让学生能够学以致用。
通过独立分析和思考，理解W、Q、ΔU正负号的意义。能将其运科学探究 用到生活实际，结合自身体会，理解能量守恒定律。从实际出发体
会永动机的不可能性。
学习科学家们探索自然规律的精神，增强学生开发新能源、合理利科学态度与责任 用能源、发展节能技术的责任感。同时在学习了第一类永动机不可
行后，学生能够建立健康积极的科学观。二、教学方法及策略
教学方法：谈话法、讨论法、讲授法、观察法、阅读法。教学策略：实验总结法、理论归纳法。
三、教学重点及难点
【教学重点】（1）用热力学第一定律分析内能改变的问题。
（2）掌握 的符号法则并熟练应用。
【教学难点】（1）表达式
（2）第一类永动机的不可能性。四、教学过程
教学内容
中各物理量的符号及其物理意义。
教师活动 学生活动 设计意图
（一）引入：
在上一节课中，我们学习了改变物体内能的两种方式，做功和热传递，并讨论了在一个绝热系统和一个单纯热传递系统中内能的该变量与功和热量之间的定量关系。接下来我们来看两个实验，在观察过程中，大家注意思考它们分别是采用什么方式改变系统内能的。
教师播放热刀切乒乓球实验和学生往透明气缸中加压“造云”实验。
由上述两个实验我们知道，做功和热传递都可以改变系统内能。
【提问】那如果系统在跟外界同时发生做功和热传递，内能的变化与热量及做功之间有什么关系呢？
这就是我们这节课要学习的内容。
播放视频、做实验、写板书（标题）、
提出问题
思考教师提出的问题
激发学生兴趣，承上启下
（二）新课教学：
1、热力学第一定律
类比在某一位同学家中，父母这个月的工资收入各5000元，这个月的家庭生活支出
2000元，这位同学这个月交学费1000元，问这个家庭这个月结余多少钱？
（1）内容：
一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功之和。
思考问题、
（2）表达式：
（2）表达式：
写板书、
用符号表示
于培养学生
其中ΔU表示系统内能的增量，Q表示系统
吸收的热量，W表示外界对系统做的功。
提出问题、
联系生活实际
方向
利用热力学
第一定律解
【提问】请同学们思考：一定量的气体膨胀，
决问题的思
是气体对外界做功，还是外界对气体做功？
维。
那如何表示这个方向问题？
答：正负符号。
我们知道功有正负，且正负号所代表的物理
意义不同，那么上式中ΔU和Q是否又有正
负之分呢？如果有正负号代表的物理意义
相同吗？
（3）对公式ΔU、Q、W符号的规定：
教师引导学生从热力学第一定律的内容
符号规则的
来分析上述三物理量的符号的规定。具体如
本质是不难
下：内容中的提到的是内能的增加量，如果
阅读教材[思
的，但是学
系统的内能是减少，则ΔU的符号为“-”，
联系所做“制
考与讨论]、
生很容易被
相反则为“+”；同理，系统放出热量，Q符
云”实验以及
记笔记
表象牵着鼻
号取“-”，吸收热量则取“+”；气体对外界
做功，W符号取“-”，外界对系统做的功则
教材[思考与
讨论]例子给
子走，死记
硬背。所以
取“+”。总而言之，与定律内容相反的取“-”
号，否则取“+”号。详见下表：
学生讲解符号
的规定以及物
要帮助学生
抓住其根
理意义。
本，利用直
观的表格帮
助学生理清
问题的设置与解决有助
2、气体状态变化与物理量对应方法
（1）绝热过程：过程是绝热的,则Q=0,W=
规律。
ΔU,外界对系统做的功等于系统内能的增加。
（2）等容过程：无做功过程,即W=0,则
联系所做“制
该部分属于
Q=ΔU,系统吸收的热量等于系统内能的增
加。
云”实验给同
学们拓展气体
拓展内容，
有助于同学
（3）等温过程：在过程的始末状态,系统
的内能不变,即ΔU=0,则W+Q=0或W=-Q,表
状态变化与物
理量对应方
记笔记
将实际问题
模型化，抽
示吸收的热量全部用来做功或外界对气体
法。
象化，对解
所做的功全部转换为热量
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