选修33热力学第一定律教案.doc
高中物理_热力学第一定律教学设计学情分析教材分析课后反思
热力学第一定律教学设计【教学目标】1.知识与技能目标（1）理解热力学第一定律，明确W、Q、ΔU正负号的意义。
掌握热力学第一定律能用其分析解决实际问题（2）理解能量守恒定律，能依据能量守恒的观点用能量守恒定律解释相关现象。
（3）知道第一类永动机不可能成功的原因。
2.过程与方法目标（1）经历热力学第一定律的探究过程，理解做功和热传递对内能的影响。
（2）运用生活实际，结合自身体会，理解能量守恒定律是自然科学的基本定律之一。
（3）从实际出发，体会永动机的不可能性。
3.情感态度与价值观目标（1）通过热力学第一定律的学习，确立能量的输入、输出思想。
（2）认识能量守恒，认识自然界规律的多样性和统一性。
（3）培养树立能量守恒的观点，逐步构建能量转化和守恒的物理思维方法。
【教学过程】一、做功与热传递1.一个系统在绝热过程中：（1）如果外界对系统做的功为Ｗ，则它的内能如何变化？变化了多少？（2）如果系统对外界做的功为Ｗ，则它的内能如何变化？变化了多少？结论：在无热交换情况下，外界对气体做功为W，物体内能变化为△U，△U＝W，由此可知：外界对气体做功，内能增加，气体对外界做功，内能减少。
2.一个系统在单纯传热过程中：（1）如果系统吸收热量Ｑ，它的内能如何变化？变化了多少？（2）如果系统放出热量Ｑ，它的内能如何变化？变化了多少？结论：在没有做功情况下，物体与外界间传递热量Q，物体内能变化为△U，则△U＝Q，由此可知：物体吸热，内能增加，放热，内能减少。
3.做功和热传递的区别（1）做功改变内能的实质：其它形式的能和内能之间的转化（2）热传递改变内能的实质：各系统间内能的转移（3）做功和热传递在改变内能的效果是等效的二、热力学第一定律1.内容：一个热力学系统内能的增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和2.表达式：ΔU＝W + Q3.ΔU = W + Q中各量的正、负号及含义例题：在一个标准大气压下，水在沸腾时，1g的水由液态变成同温度的水蒸气，其体积由1.043 cm3变为1676cm3,已知水的汽化热为2263.8 J/g.求：气体增加的内能ΔU.解：取1 g水为研究对象，大气视为外界，1 g 沸腾的水变成同温度的水蒸气需要吸收热量，同时由于体积膨胀，系统要对外做功，所以有ΔU＜Q吸.气体在等压下膨胀做功：W=p(V2-V1)=1.013×105×(1676-1.043)×10-6 J=169.7 J.气体吸热：Q=mL=1×2263.8J=2263.8J.根据热力学第一定律：ΔU=Q+W=2263.8 J+(-169.7)J=2094.1 J4.应用热力第一定律解题步骤：（1）首先确定研究对象是哪一个物体或哪一个热力学系统（2）分别列出物体或系统吸收或放出的热量；外界对物体（系统）所做的功或物体（系统）对外做功。
高中物理选修3-3教案《热力学第一定律 能量守恒定律》
热力学第一定律能量守恒定律新课标要求（一）知识与技能1．能够从能量转化的观点理解热力学第一定律及其公式表达，会用ΔU=W+Q 分析和计算问题。
2．掌握能量守恒定律，理解这个定律的重要意义。
会用能量守恒的观点分析物理现象。
3．能综合运用学过的知识，用能量守恒定律进行有关计算，分析、解决有关问题。
4．了解第一类永动机不可能制成的原因。
（二）过程与方法通过用定量计算的例题讲解及课件展示来加深大家对知识的理解。
（三）情感、态度与价值观1．学习众多科学家孜孜以求、勇于探索自然规律的精神，进一步进行辩证唯物主义教育，为将来能在开发新能源、合理利用能源、发展节能技术的领域内作出贡献而努力。
2．感受英国科学家焦耳勤奋、刻苦，40年如一日研究电流热效应，测定热功当量的顽强意志体现出来的人格美。
教学重点能量转化和守恒定律的理解及综合应用，涉及热力学第一定律的定性分析和定量计算。
教学难点热力学第一定律的正确运用（定性分析和定量计算）及对第一类永动机不可能制成的具体分析探究过程的理解。
教学方法讲练法、分析归纳法、阅读法教学用具：投影仪、投影片。
教学过程（一）引入新课教师：（复习提问）改变物体内能的方式有哪些？学生：做功和热传递是改变物体内能的两种方式。
教师：既然做功和热传递都可以改变物体的内能，那么功，热量跟内能的改变之间一定有某种联系，本节课我们就来研究这个问题。
（二）进行新课1．热力学第一定律［投影］1．一个物体，它既没有吸收热量也没有放出热量，那么：①如果外界做的功为W，则它的内能如何变化？变化了多少？②如果物体对外界做的功为W，则它的内能如何变化？变化了多少？2．一个物体，如果外界既没有对物体做功，物体也没有对外界做功，那么：①如果物体吸收热量Q，它的内能如何变化？变化了多少？②如果放出热量Q，它的内能如何变化？变化了多少？［学生解答思考题］教师总结：一个物体，如果它既没有吸收热量也没有放出热量，那么，外界对它做多少功，它的内能就增加多少；物体对外界做多少功，它的内能就减少多少。
(完整版)热力学第一定律教案
教学重点：热力学第一定律和能量守恒定律
教学难点：永动机
一、热力学第一定律
改变物体内能的方式有两种：做功和热传递．
运用此公式时，需要注意各物理量的符号：物体内能增加时，为正，物体内能减少时，为负；外界对物体做功时，为正，物体对外界做功时，为负；物体吸收热量时，
为正，物体放出热量时，为负．
例1：下列说法中正确的是：
A、物体吸收热量，其内能必增加
B、外界对物体做功，物体内能必增加
C、物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能减少
D、物体温度不变，其内能也一定不变
答案：C
评析：在分析问题时，要求考虑比较周全，既要考虑到内能包括分子动能和分子势能，又要考虑到改变内能也有两种方式：做功和热传递．
例题2：空气压缩机在一次压缩中，空气向外界传递的热量2.0 ×105J，同时空气的内能增加了1.5 ×105J. 这时空气对外做了多少功？
解：根据热力学第一定律知
1.5 ×105J -
2.0 ×105J = -0.5 ×105J
所以此过程中空气对外做了0.5 ×105J的功．
二、能量守恒定律
1、复习各种能量的相互转化和转移
2、能量守恒定律：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为别的形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中其总量不变．（学生看书学习能量守恒定律内容）．
3、能量守恒定律的历史意义．
三、永动机
永动机的原理违背了能量守恒定律，所以是不可能的．
举例说明几种永动机模型
四、作业。
高中物理粤教版(2023)选择性必修第三册 3.1 热力学第一定律教案(表格式)
高中物理粵教版（2023）选择性必修第三册3.1 热力学第一定律教案（表格式）《热力学第一定律》教学设计一．教材分析本节是粤教版选择性必修三第三章的第 1 节，第三章《热力学定律》共三节。
第一节阐述了热力学第一定律；第二节研究了能量守恒及其应用；第三节是研究热力学第二定律。
这就使学生对热力学定律和能量守恒定律有了一定的认识。
第一节主要研究物体的内能，以及改变内能的方式，使学生了解内能改变的两个方式（做功和热传递）。
然后通过归纳推理得到热力学第一定律的数学表达式，并应用热力学第一定律解决实际问题。
二．学情分析学生在初中已经接触过内能与改变内能两个方式的相关基础知识，为本节的教学奠定了一定的基础。
高中教材中增加了内能的微观解释和热力学第一定律这两部分内容。
学生在具备了一定的分析能力，探究能力和逻辑思维能力后，可以更好的探究本节的内容。
三．教学目标：1. 认识内能和改变内能的两种方式。
2. 能以物体为研究对象，用归纳推理的方法推导出热力学第一定律。
3. 能运用热力学第一定律解释和计算能量的转化和转移问题。
四、教学的重点和难点重点：1. 物体内能的定义，改变内能的两种方式。
2. 用归纳推理的方法推导出热力学第一定律。
3. 明确热力学第一定律三个物理量正负符号的物理含义。
难点：1. 理解如何通过做功改变物体的内能。
2. 热力学第一定律三个物理量正负符号的物理含义。
3. 运用热力学第一定律解释和计算能量的转化和转移问题。
五、教学过程教学内容教师活动学生活动设计意图1.知识回顾：1. 从学生已学的知识出物体由大量分子组成；分子间存在相互作用的引力和斥力；分新课引入环节创设情境，提出问题分子之间存在相互作用的分子总在不停地做无规则运动，运动的剧烈程度与物质的温度有发，提出问题，激关。
2.子力，应该发学生的也存在某种势能。
联想与推理。
2. 引导学生回忆已学的知物体内部的分子由于作热运动，所以具有分子动能。
识。
3.在我们之前的学习当中，点电荷相互之间有电场力的作用而具有电势能，弹弓发生弹性形变，有弹力的作用而具有弹性势能，工人在高空作业有重力的作用而具有重力势能。
热力学第一定律教案
10.热力学第一定律能量守恒定律
一．三维教学目标
1.理解热力学第一定律
2．能运用热力学第一定律解释自然界能量的转化、转移问题
3．理解能量守恒定律，知道能量守恒是自然界遵从的基本规律。
4．通过能量守恒定律的学习，认识自然规律的多样性和统一性。
5．知道第一类永动机是不可能实现的。
二．教学重、难点
重点：热力学第一定律
难点：运用热力学第一定律解释自然界能量的转化和转移问题。
三.课时安排：1课时
四、教学过程
复习引入
1.功与内能的关系是什么？
△U=W
让学生回答做功与内能增减之间的关系
外界对系统做功，系统内能增加。
系统对外界做功，系统内能减少。
2．热也内能的关系是什么？
△U=Q
让学生回答传热与内能增减的关系
外界向系统传热，系统内能增加。
系统向外界传热，系统内能减少。
新课教学
（一）热力学第一定律
由问题1—5层层递进，得出热力学第一定律的关系式，即
△U=Q+W
对△U、Q、W的正负作说明：
进一步让学生学习说出其内容，强化记忆，并进行练习1—3。
（二）能量守恒定律
通过提问让学生知道存在各种形式的能量，并知道能量之间可以转化。
让学生阅读课本相关内容，总结能量守恒定律的发现过程，
1
2
3
明确能量守恒定律的地位和意义
（三）第一类永动机
指导学生阅读P55----P56内容，明确什么是第一类永动机，结果是什么，原因是什么，给人类的启示是什么？
（四）小结本节课，重点是热力学第一定律。
（五）布置作业
（六）板书设计。
热力学第一定律教案
热力学第一定律教案教案标题：热力学第一定律教案教案目标：1. 了解热力学第一定律的基本概念和原理；2. 能够应用热力学第一定律解决与能量转化和守恒相关的问题；3. 培养学生的实验设计和数据分析能力。
教案步骤：引入（5分钟）：1. 引导学生回顾能量的基本概念，并与热力学第一定律进行联系。
2. 提出问题：你认为能量是如何转化的？为什么能量转化是有限度的？探究（20分钟）：1. 分组讨论：学生分成小组，讨论并总结能量转化和守恒的基本原理。
2. 指导实验：老师引导学生进行一个简单的实验，例如将一杯温水和一杯冷水混合，观察和记录温度的变化。
3. 实验数据分析：学生根据实验数据，运用热力学第一定律的原理解释实验结果。
知识讲解（15分钟）：1. 讲解热力学第一定律的定义和表达式：ΔU = Q - W，其中ΔU表示系统内能的变化，Q表示系统吸收的热量，W表示系统对外界做功。
2. 解释热力学第一定律的意义和应用：能量守恒的原理，能量转化的限制。
练习与应用（20分钟）：1. 分组讨论：学生分组完成一系列与热力学第一定律相关的问题，例如计算系统内能的变化、吸收的热量或做的功等。
2. 提供案例：老师提供一些实际案例，让学生应用热力学第一定律解决问题，如汽车引擎的工作原理、热水器的工作原理等。
总结与拓展（10分钟）：1. 总结热力学第一定律的核心概念和应用。
2. 引导学生思考：热力学第一定律在日常生活和工程领域中的重要性。
作业：布置相关的练习题，要求学生应用热力学第一定律解决问题，并要求学生设计一个简单的实验来验证热力学第一定律。
教学评估：1. 实验报告：评估学生实验设计和数据分析的能力。
2. 练习题评估：评估学生对热力学第一定律的理解和应用能力。
教学资源：1. 实验器材：温度计、热水杯、冷水杯等。
2. 教学课件：包括热力学第一定律的定义、公式和相关案例。
3. 练习题和参考答案。
教学延伸：1. 鼓励学生进行更复杂的实验设计，探究热力学第一定律在不同条件下的适用性。
高中物理热力学第一定律教案
高中物理热力学第一定律教案引言：热力学是物理学中的重要分支，旨在研究热能与功的转换关系以及物质的热平衡状态。
在高中物理教学中，热力学的学习对学生的科学素养和物理思维的培养至关重要。
本教案将以高中物理热力学第一定律为核心内容，通过理论讲解和实验探究相结合的方式，帮助学生深入理解热力学的基本原理和应用。
一、知识概述1. 定义：高中物理热力学第一定律，也称为能量守恒定律，表明在一个孤立系统中，能量可以相互转化，但总能量不会增加或减少。
2. 表示形式：ΔU = Q - W，其中ΔU代表系统内能的变化，Q代表吸热量，W代表功。
二、理论讲解1. 系统内能的概念系统内能是指物体中分子的热运动能量总和。
分子运动越剧烈，其内能越高。
2. 吸热和放热吸热是指系统从外界吸收热量，其符号为正；放热是指系统向外界释放热量，其符号为负。
3. 功的概念和形式功是指外界对系统做的可逆过程中的能量转移。
根据形式的不同，功可以分为以下几种情况：- 体积无限长做功：W = -PΔV，其中P代表压强，ΔV代表体积变化。
- 力沿直线做功：W = Fdcosθ，其中F代表力，d代表位移，θ代表力和位移间的夹角。
4. 第一定律的表达形式根据能量守恒定律，系统内能的变化等于吸热量与对外做的功的代数和。
三、实验探究为了加深学生对热力学第一定律的理解，我们将进行以下实验：1. 实验目的：通过加热水的方式，观察热能转化和功的变化。
2. 实验材料：烧杯、热水、温度计、测量缸、线圈等。
3. 实验步骤：a. 将温度计插入热水中，记录初始温度。
b. 加热水，直到水温升高一定程度。
c. 实时观察并记录温度变化。
d. 探究热能转化和功的关系，并记录结果。
4. 实验结果：实验结果表明，随着温度的升高，系统内能增加，吸热量增加，同时对外做的功也增加。
四、拓展应用热力学第一定律在现实生活中有着广泛的应用。
以下是一些典型的例子：1. 热机工作原理：汽车引擎、蒸汽机等都是基于热力学第一定律的热机。
热力学第一定律教案
热力学第一定律教案热力学第一定律教案一、教学目标1.理解热力学第一定律的定义和内涵，掌握能量守恒定律。
2.能够运用热力学第一定律解释和计算能量的转化和转移问题。
3.培养学生分析和解决问题的能力，发展学生的科学素养和实验技能。
二、教学内容热力学第一定律的内容，以及如何运用热力学第一定律解释和计算能量的转化和转移问题。
三、教学过程1.引入：通过实例引入热力学第一定律，让学生感知能量守恒定律在日常生活和工业生产中的重要性。
2.基本概念的讲解：讲解热量、工作和内能的定义，阐述这些概念在热力学中的重要性。
特别强调热量和工作在能量转化过程中的作用。
3.热力学第一定律的表述：讲解热力学第一定律的具体表述，即能量不能被创造或消失，只能从一种形式转化为另一种形式或从一个物体传递给另一个物体。
让学生理解这个定律的实质是能量守恒。
4.热力学第一定律的应用：通过实例讲解如何运用热力学第一定律解释和计算能量的转化和转移问题。
例如，通过一个加热器将热量转化为机械能，或者通过一个制冷器将机械能转化为热量。
5.实验操作：通过实验活动，让学生亲自操作实验，观察能量的转化和转移过程，体验热力学第一定律。
6.课堂讨论：组织学生进行小组讨论，分享对热力学第一定律的理解和应用，以及在日常生活中找到的能量转化和转移的例子。
7.总结与回顾：回顾热力学第一定律的定义和内涵，总结能量守恒定律的重要性，强调在日常生活和工业生产中保持能量平衡的重要性。
8.作业布置：布置相关练习题，让学生巩固热力学第一定律的内容，并能够灵活运用该定律解释和计算能量的转化和转移问题。
四、教学评价通过提问、小组讨论和作业检查等方式，评价学生对热力学第一定律的理解和应用情况。
同时，鼓励学生通过自主学习和实验操作进一步加深对热力学第一定律的理解。
《热力学第一定律》教学设计教案
教学设计与反思
课题：热力学第一定律
科目：物理
教学对象：高二
选用教材：人教版选修3-3第十章第3节
教师：
师范班林琬晴
一、教学内容分析
本节内容选自人教版选修3-3第十章《热力学定律》的第3节《热力学第一定律能量守恒定律》。
从教材结构上来看，本章从研究绝热过程中功和内能关系开始，到讨论单纯的热传递过程中热与内能的关系，逐步剖析功、热量以及内能三者之间的关系，引出了热力学第一定律以及能量守恒定律的内容（能量守恒定律在人教版必修2第七章第10节已学习，因此并未在本课的设计范围内）。在学习了守恒律后，学生能够通过学习热力学第二定律来了解自然过程的不可逆性，认识自然界的一切自发过程都是朝着熵增大的方向进行的这一规律。
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=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Q=ΔU,系统吸收的热量等于系统内能的增加。
（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,表示吸收的热量全部用来做功或外界对气体所做的功全部转换为热量放出。
科学思维
会用 解决一些简单的问题。了解建立热力学第一定律的历史过程、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。
科学探究
通过独立分析和思考，理解W、Q、ΔU正负号的意义。能将其运用到生活实际，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。
科学态度与责任
3-热力学第一定律(学案)
3 热力学第一定律能量守恒定律编写：孙高飞汪世环 2012-3-23 班级：_____ 姓名：___ _____一.教学目标（我们要学什么？）(一) 知识与技能1.理解热力学第一定律2.能运用热力学第一定律解释自然界能量的转化、转移问题3.理解能量守恒定律，知道能量守恒定律是自然界普遍遵从的基本规律4.通过能量守恒定律的学习，认识自然规律的多样性和统一性5.知道第一类永动机是不能实现的（二）过程与方法促进学生自主学习，让学生积极参与、乐于探究、勇于实验、勤于思考，培养学生的科学探究能力（三）情感态度与价值观注重激发学生学习物理的情趣和振兴中华的使命感和责任感.二.课前导读（带着问题读书吧！读后，你能解决这些问题吗？）1.焦耳的实验表明什么问题？2.写出热力学第一定律的文字表述和的数学表达式？3.△U，Q，W几个量中的正、负的所代表的意义？4.认真阅读教材后，写出能量守恒定律的内容。
5.什么是第一类永动机？第一类永动机为什么不能制成？三.典例精析（认真分析知识.规律在实际应用中的方法。
）1.一定量的气体在某一过程中，外界对气体做了8×104J的功，气体的内能减少了1.2×105J，则下列各式中正确的是（）A.W=8×104J，ΔU =1.2×105J ，Q=4×104JB.W=8×104J，ΔU =－1.2×105J ，Q=－2×105JC.W=－8×104J，ΔU =1.2×105J ，Q=2×104JD.W=－8×104J，ΔU =－1.2×105J ，Q=－4×104J2. 一定质量的气体从外界吸收了4.2×105J的热量，同时气体对外做了6×105J的功，问：（1）物体的内能是增加还是减少？变化量是多少？（2）分子势能是增加还是减少？（3）分子的平均动能是增加还是减少？3．物体从外界吸收热量时，内能（）A一定增加B．可能不变C．可能减小D．可能增大4．理想气体在等压变化中（）A．一定对外做正功B．外界一定对气体做正功C．若温度升高，一定对外做正功D．可能既不对外做功，外界也不对气体做功5．关于物体内能的变化情况，下列说法中正确的是（）A．吸热的物体，其内能一定增加B．体积膨胀的物体，其内能一定减少C．放热的物体，其内能也可能增加D．理想气体等温膨胀，其内能不变6．下列有关内能的说法正确的是（）A．质量和温度相同的物体，内能一定相同B．一定质量的理想气体的内能只与温度有关C．一定质量的理想气体在等容变化过程中若吸了热，内能一定增加D．理想气体等温变化，内能可能减少四.课后达标检测（加深知识、规律理解，检测学习、掌握程度。
(完整版)热力学第一定律教案设计
.例如:恒温的水池中，有一气泡缓慢上升，在此过程中，气泡的体积会逐渐增大，不考虑气泡内气体分子势能的变化，则下列说法中正确的是：（）
A、气泡对外界做功B、气泡的内能增加
C、气泡与外界没有热传递D、气泡内气体分子的平均动能保持不变。
提出问题:如果外界没有对系统共供给能量，系统对外做功，系统的能量如何变化？
学生通过讨论并结合刚刚学过的公式
和生活相关实例,得出结论: 系统对外做功必定以系统内能的减少为代价。
给出历史上一些永动机的模型，还有相关的趣闻。
提出问题:历史上永动机为什么没有成功?
学生运用能量守恒定律进行解释。
教师总结本节课的内容上的联系和过渡，强调重点难点。布置作业。
情感态度与价值观
学习历史上众多科学家探索自然规律的精神，进一步进行辩证唯物主义教育。增强学生开发新能源、合理利用能源、发展节能技术的观念。
目标制定依据
学生分析
1.本章之前，学生已经知道改变内能的两种方式，并且有一些自己的生活体会。
2．学生已经掌握了能量的一些思想。
教材分析
本节包含两大部分内容，一是热力学第一定律，二是能量守恒定律。前者是在改变内能的两种方式的基础上直接得出，也为能量守恒定律的学习作了一个很好的铺垫。对于能量守恒定律，首先应明确它的重要性，可以说贯穿整个高中物理。因此应该综合运用学过的知识，通过各知识点的内在逻辑联系，建立能量守恒定律的观点。
教学准备
实验准备
不用实验器材，灵活使用讲台上的一些东西。
课件准备
课件:用Powerpoint做的教学课件,关于永动机的教学录像带
教学流程图
学生讨论
外界既对系统做功又对系统传热，如何计算
做功和热传递的比较
选修优选热力学第一定律教案
第 3 节热力学第必然律目标导航1．知道热力学第必然律的内容及其表达式2．理解能量守恒定律的内容3．认识第一类永动机不能能制成的原因诱思导学1.热力学第必然律（1）. 一个热力学系统的内能增量等于外界向它传达的热量与外界对它所做的功的和。
这个关系叫做热力学第必然律。
其数学表达式为：U=W+Q（ 2）. 与热力学第必然律相般配的符号法规做功 W热量Q内能的改变U系统从外界吸取外界对系统做功系统的内能增加热量取负值系统对外界做功系统向外界放出系统的内能减少“－”热量（3）热力学第必然律说了然做功和热传达是系统内能改变的量度，没有做功和热传达就不能能实现能量的转变或转移，同时也进一步揭穿了能量守恒定律。
（4）应用热力学第必然律解题的一般步骤：①依照符号法规写出各已知量（ W、Q、 U）的正、负；②依照方程U=W+Q求出未知量；③再依照未知量结果的正、负来确定吸热、放热情况或做功情况。
2.能量守恒定律⑴. 自然界存在着多种不相同形式的运动，每种运动对应着一种形式的能量。
如机械运动对应机械能；分子热运动对应内能；电磁运动对应电磁能。
⑵. 不相同形式的能量之间能够互相转变。
摩擦能够将机械能转变成内能；火热电灯发光能够将电能转变成光能。
⑶. 能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转变成另一种形式，也许从一个物体转移到其余物体，在转变或转移的过程中其总量不变。
这就是能量守恒定律。
(4). 热力学第必然律、机械能守恒定律都是能量守恒定律的详尽表现。
(5). 能量守恒定律合用于任何物理现象和物理过程。
(6).能量守恒定律的重要意义第一，能量守恒定律是支配整个自然界运动、发展、变化的宽泛规律，学习这个定律，不能够满足一般理解其内容，更重要的是，从能量形式的多样化及其互相联系，互相转变的事实出发去认识物质世界的多样性及其宽泛联系，并的确成立能量既不会凭空产生，也不会凭空消失的见解，作为今后学习和生产实践中办理一的确责问题的基本指导思想之一。
新人教版高中物理选修3-3课件 热力学第一定律 能量守恒定律
5．一定质量的气体从外界吸收了 4.2×105 J 的热量， 同时气体对外做了 6×105 J 的功，问：
(1)物体的内能是增加还是减少？变化量是多少？ (2)分子势能是增加还是减少？ (3)分子的平均动能是增加还是减少？
解析：(1)气体从外界吸热为 Q＝4.2×105 J，气体对外做 W＝ －6×105 J，
2．公式 ΔU＝Q＋W Байду номын сангаас符号的规定
符号
W
Q
ΔU
＋ 外界对系统做功 系统吸收热量 内能增加
－ 系统对外界做功 系统放出热量 内能减少
3.几种特殊情况
(1)若过程是绝热的，则 Q＝0，W＝ΔU，外界对物体做的功等
于物体内能的增加。
(2)若过程中不做功，即 W＝0，则 Q＝ΔU，物体吸收的热量等
于物体内能的增加。
[解析] 由热力学第一定律可得 ΔU＝W＋Q＝ 500 J＋(－100 J)＝400 J，即缸内气体内能增加 400 J，气体温度升高，故选项 A 正确，B、C、D 错 误。
[答案] A
[点评] 应用热力学第一定律解题的方法 1．明确研究对象是哪个物体或者是哪个热力学系统。 2．分别找出题目中研究对象吸收或放出的热量；外界对研 究对象所做的功或研究对象对外界所做的功；研究对象内能的 变化量。 3．根据热力学第一定律 ΔU＝Q＋W 列出方程进行求解。 4．特别注意物理量的正负号及其意义。
解析：自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，说明 机械能在减少，A、C 错误；减少的机械能通过摩擦 转化成了内能，B 错误，D 正确。
答案：D
[知识预览] 1．热力学第一定律的理解和应用 2．能量守恒定律的理解和应用
1.对热力学第一定律的理解 (1)热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种改变内能 的过程是等效的，而且给出了内能的变化量和做功与热传递之间的 定量关系。 (2)定律的表达式 ΔU＝Q＋W 是标量式。 (3)应用时各量的单位应统一为国际单位焦耳。
高三物理上册《热力学第一定律》教案、教学设计
3.引导学生运用符号表示法进行热力学第一定律的描述，培养学生的符号意识。
4.注重理论与实践相结合，让学生在实际问题中运用热力学第一定律，提高学生的应用能力。
三、教学重难点和教学设想
（一）教学重难点
1.理解热力学第一定律的本质，掌握内能、热量、功三种能量形式之间的转化关系。
2.知识回顾，温故知新：在教学热力学第一定律之前，先引导学生复习能量守恒定律，为学习新知识打下基础。
教学活动：让学生回顾能量守恒定律的内容，举例说明其在物理学中的应用。
3.实践操作，直观感知：通过实验和观察，让学生直观地感受热力学第一定律所描述的能量转化过程。
教学活动：进行热力学实验，如等压过程、等温过程等，让学生观察并记录实验数据。
4.能够运用热力学第一定律解决一些简单的热力学问题，如等压过程、等温过程等。
（二）过程与方法
1.观察、实验：通过观察热现象，进行实验，培养学生对热力学现象的感知能力。
2.分析、归纳：引导学生运用热力学第一定律分析实际问题，培养学生的逻辑思维和分析问题的能力。
3.探究、创新：鼓励学生提出新的问题，尝试运用热力学第一定律解决，培养学生的探究精神和创新能力。
a.学生分享学习心得，总结热力学第一定律的重点和难点。
b.教师点评，强调本节课的重点知识，解答学生疑问。
c.组织学生进行课堂小结，对本节课的知识点进行梳理。
d.布置课后作业，巩固课堂所学知识，为下一节课的学习做好准备。
五、作业布置
为了巩固学生对热力学第一定律的理解，提高学生的应用能力，特布置以下作业：
4.理论学习，深入理解：引导学生学习热力学第一定律的符号表示法，深入理解各物理量的含义和关系。
高二物理选修热力学第一定律能量守恒定律教案
3. 几点说明
⑴.自然界存在着多种不同形式的运动每种运动对应着 一种形式的能量如机械运动对应机械能；分子热运动 对应内能；电磁运动对应电磁能பைடு நூலகம்
⑵.不同形式的能量之间可以相互转化摩擦可以将机械 能转化为内能；炽热电灯发光可以将电能转化为光能
3.热力学第一定律、机械能守恒定律都是能量守恒定 律的具体体现
A
A．Q1—Q2=W2—W1 C．W1=W2
B．Q1=Q2 D．Q1>Q2
点拨：整个过程的内能不变 ΔU= 0
由热力学第一定律 ΔU=W总+Q总=0
Q总= - W总
∴ Q1—Q2=W2—W1
练习4.一定量的气体吸收热量体积膨胀并对外做
功则此过程的末态与初态相比
D
A．气体内能一定增加
B．气体内能一定减小
2.热传递改变物体内能的过程是内能从一个 物体转移到另一个物体的过程
总结 能量可以由一种形式转化为另一种
形式也可以从一个物体转移到另一个物 体.
二.能量守恒定律
1. 历史过程 P54
2. 能量守恒定律
能量既不会凭空产生也不会凭空消失它只 能从一种形式转化为另一种形式或者从一个物 体转移到别的物体在转化或转移的过程中其总 量不变这就是能量守恒定律
例1.一定质量的气体在被压缩过程中外界对气体 做功300J但这一过程中气体的内能减少300J 问此过程过程中气体是吸热还是放热吸收或放 出多少热量
•解：由题意知：W=300JΔU= -300J 由ΔU=W+Q可得： Q=ΔU-W =-300J-300J= -600J Q为负表示气体放热600J
• 通过前边的学习我们知道： 1.做功改变物体内能的过程是内能和其他形 式的能的转化过程
第三章《热力学第一定律》教案精选
中交换的热量又是多少？
2、“对于热力系统而言，能量守恒就是进入系统的能量与离
开系统的能量相等。”这种说法是否正确。♣3
♣3 答：错误。
小结： 1、本次课的核心内容是闭口系统的能量守恆关系式：
q=∆u+w；Q=∆U+W。 2、围绕这个方程的要点概念有：实质、储存能、内能。 3、要注意方程的适用条件和正确的符号表达。 作业： 习题：3来自1，3-4，3-5；思考题：3-2
∫2
讨论： q = ∆u + pdv 的适用条件。♣3 1
三. 意义：
是热力过程分析计算的基本依据；
也是热功转换的基本表达式
♦Q-∆U = W：等式的左侧是消失的热，右侧产生的功，
即：消失的热总是等于产生的功
例 3-1 某闭口系统完成了一个由四个过程组成的循环。试填充表中空
缺的数据。
过程 1—2 2—3 3—4 4—1
4、技术功与轴功的概念、计算以及与体积变化功之关系。
教 学 1、推动功与流动功的概念；
2、技术功与焓的概念；
难 点 3、轴功的概念。
标记
♣注释♥强调注意♠教学方案设计♦说明
说明
第三章 热力学第一定律♠
§3-1 第一定律的实质 一. 实质
♠从本章主要内容简 介入手。
第一定律的实质：能量转换与守恆定律
∫ ∫ δW = W1−2 + W2−3 + W3−4 + W4−1 = δQ = 4kJ ∫ ( ) 得： W4−1 = δQ − W1−2 + W2−3 + W3−4 = −1kJ
∆U4-1 = Q4-1 - W4-1=1 kJ ♥注意：1 应用第一定律解题时要注意各量的正负和单位的一致；
大学热力学第一定律教案
教学目标：1. 理解并掌握热力学第一定律的基本原理和表述方式。
2. 掌握内能、热量和功的概念及其相互关系。
3. 熟悉热力学第一定律在工程和实际应用中的重要性。
4. 能够运用热力学第一定律进行能量转换和守恒的计算。
教学重点：1. 热力学第一定律的基本原理。
2. 内能、热量和功的计算方法。
3. 热力学第一定律在工程和实际应用中的案例。
教学难点：1. 状态函数的概念及其与过程变量的区别。
2. 热力学第一定律在不同过程中的应用。
教学准备：1. 教学视频：介绍热力学第一定律的原理和应用。
2. 科学实验：组织学生进行实验，体验能量守恒和转换的过程。
3. 课件与习题：制作简洁明了的课件，提供适量的练习题。
教学过程：一、导入1. 介绍热力学第一定律的基本概念，引导学生思考能量守恒和转换的重要性。
2. 提出问题：如何描述能量在系统内部和系统与环境之间的转换？二、讲解热力学第一定律的基本原理1. 介绍热力学第一定律的表述方式：物体内能的增加等于物体吸收的热量和对物体所作的功的总和。
2. 解释内能、热量和功的概念及其相互关系。
3. 强调能量守恒和转换在热力学过程中的重要性。
三、讲解内能、热量和功的计算方法1. 讲解内能的计算方法，包括理想气体和实际气体的内能计算。
2. 讲解热量的计算方法，包括等温、绝热、等压和等容过程中的热量计算。
3. 讲解功的计算方法，包括体积功和表面功的计算。
四、讲解热力学第一定律在工程和实际应用中的案例1. 介绍热力学第一定律在热机、制冷机和空调系统中的应用。
2. 分析热力学第一定律在化工、能源和环境保护等领域的重要性。
五、实验演示1. 组织学生进行实验，观察和记录能量守恒和转换的过程。
2. 引导学生分析实验结果，加深对热力学第一定律的理解。
六、习题讲解与讨论1. 提供适量的练习题，让学生运用所学知识进行计算。
2. 讨论练习题中的难点和易错点，帮助学生巩固所学知识。
七、总结1. 总结热力学第一定律的基本原理和应用。
3.2热力学第一定律 教案
3.2热力学第一定律〖教材分析〗通过对上两节课内容的归纳，即做功和热传递都可以改变物体的内能，并且二者是等效的。
在此基础上，提出当外界对物体既做功又热传递时，物体的内能如何改变?通过分析讨论，自然得出热力学第一定律。
通过课本例题的讲解，培养学生运动热力学第一定律分析和解决问题的能力。
〖教学目标与核心素养〗物理观念∶知道热力学第一定律及其符号法则，能从热力学学的视角正确描述和解释生活中的热现象，能灵活应用热力学第一定律解决实际问题。
科学思维∶理解热力学第一定律的公式，并能在新的生活情境中对问题进行分析和推理。
科学探究：通过热力学第一定律的应用，养成与他人合作探究的习惯，体验科学家探究规律的艰辛与执着。
科学态度与责任∶从焦耳的实验到热力学第一定律，认识到我们应该具有实事求是的态度，认识到物理学是人类认识自然的方式之一。
〖教学重难点〗教学重点：热力学第一定律的公式及其符号法则。
教学难点：热力学第一定律和实际应用。
〖教学准备〗多媒体课件等。
〖教学过程〗一、新课引入汽缸内有一定质量的气体，压缩气体的同时给汽缸加热。
那么，气体内能的变化会比单一方式（做功或传热）更明显。
这是为什么呢?分析：压缩气体，内能增大，给气体加热内能也是增大。
两者叠加所以就更明显。
二、新课教学（一）热力学第一定律焦耳的实验归总结除了：做功与传热在改变系统内能方面是等价的。
之前学过做功和热传递都可以改变物体的内能，回顾一下公式。
在绝热过程中Q=0，系统内能增量等于外界对系统做的功ΔU=W，而当外界对系统做功为零W=0，那系统的内能增量等于吸热ΔU=Q。
这两种方式在改变物体内能的结果上是相同的。
思考：如果物体在跟外界同时发生做功和热传递的过程中，内能又如何变化呢？既然做功与传热对改变系统的内能是等价的，那么当外界既对系统做功又对系统传热时，内能的变化量就应该是ΔU=W+Q热力学第一定律：一个热力学系统的内能变化量等于外界向他传递的热量与外界对他所做的功的和。
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第3节热力学第一定律目标导航1．知道热力学第一定律的内容及其表达式2．理解能量守恒定律的内容3．了解第一类永动机不可能制成的原因诱思导学1.热力学第一定律（1）.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的和。
这个关系叫做热力学第一定律。
其数学表达式为：ΔU=W+Q（2）.与热力学第一定律相匹配的符号法则（3）热力学第一定律说明了做功和热传递是系统内能改变的量度，没有做功和热传递就不可能实现能量的转化或转移，同时也进一步揭示了能量守恒定律。
（4）应用热力学第一定律解题的一般步骤：①根据符号法则写出各已知量（W、Q、ΔU）的正、负；②根据方程ΔU=W+Q求出未知量；③再根据未知量结果的正、负来确定吸热、放热情况或做功情况。
2.能量守恒定律⑴.自然界存在着多种不同形式的运动，每种运动对应着一种形式的能量。
如机械运动对应机械能；分子热运动对应内能；电磁运动对应电磁能。
⑵.不同形式的能量之间可以相互转化。
摩擦可以将机械能转化为内能；炽热电灯发光可以将电能转化为光能。
⑶.能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中其总量不变。
这就是能量守恒定律。
(4).热力学第一定律、机械能守恒定律都是能量守恒定律的具体体现。
(5).能量守恒定律适用于任何物理现象和物理过程。
(6). 能量守恒定律的重要意义第一，能量守恒定律是支配整个自然界运动、发展、变化的普遍规律，学习这个定律，不能满足一般理解其内容，更重要的是，从能量形式的多样化及其相互联系，互相转化的事实出发去认识物质世界的多样性及其普遍联系，并切实树立能量既不会凭空产生，也不会凭空消失的观点，作为以后学习和生产实践中处理一切实际问题的基本指导思想之一。
第二，宣告了第一类永动机的失败。
3.第一类永动机不可能制成任何机器运动时只能将能量从一种形式转化为另一种形式，而不可能无中生有地创造能量，即第一类永动机是不可能制造出来的。
典例探究例1.一定量的气体在某一过程中，外界对气体做了8×104J的功，气体的内能减少了1.2×105J，则下列各式中正确的是（）A.W=8×104J，ΔU =1.2×105J ，Q=4×104JB.W=8×104J，ΔU =－1.2×105J ，Q=－2×105JC.W=－8×104J，ΔU =1.2×105J ，Q=2×104JD.W=－8×104J，ΔU =－1.2×105J ，Q=－4×104J解析：本题主要考查热力学第一定律的应用。
因为外界对气体做功，W取正值，即W=8×104J；内能减少，ΔU取负值，即ΔU=－1.2×105J；根据ΔU=W+Q，可知Q=ΔU－W=－1.2×105－8×104=－2×105J，即B 选项正确。
答案：B友情提示：注意热力学第一定律关系式中各物理量的符号法则。
例2.一定质量的气体，在压缩过程中外界对气体做功300J，但这一过程中气体的内能减少了300J，问气体在此过程中是吸热还是放热？吸收（或放出）多少热量？解析：由题意可知，W=300J，ΔU=－300J，根据热力学第一定律可得Q=ΔU－W=－300J－300J=－600JQ为负值表示气体放热，因此气体放出600J的热量。
友情提示：注意热力学第一定律关系式中各物理量的符号法则及其物理意义。
例3. 一定质量的气体从外界吸收了4.2×105J的热量，同时气体对外做了6×105J的功，问：（1）物体的内能是增加还是减少？变化量是多少？（2）分子势能是增加还是减少？（3）分子的平均动能是增加还是减少？解析：（1）气体从外界吸热为：Q=4.2×105J气体对外做功：W=－6×105J由热力学第一定律：ΔU=W+Q=（－6×105）+（4.2×105J）=－1.8×105JΔU为负，说明气体的内能减少了。
所以，气体内能减少了1.8×105J。
（2）因为气体对外做功，所以气体的体积膨胀，分子间的距离增大了，分子力做负功，气体分子势能增加了。
（3）因为气体内能减少，同时气体分子势能增加，说明气体分子的平均动能一定减少了。
友情提示：本题以热力学第一定律关系式为起点，结合分子动理论中内能的定义，分析得出：①气体对外做功，体积膨胀，分子间的距离增大了，分子力做负功，气体分子势能增加了②气体内能减少，同时气体分子势能增加，说明气体分子的平均动能一定减少了。
课后问题与练习点击1.解析：由热力学第一定律ΔU=W+Q有ΔU=900J-210J=690J2.解析：(1)一定质量的封闭气体可以看作是理想气体，由理想气体的状态方程和热力学第一定律可知：两种情况下内能的变化ΔU是相同的，即ΔU=Q1，但ΔU=Q2-W，所以Q2>Q1。
(2)比热容是指单位质量的某种物质温度每升高1摄氏度所吸收的热量。
由于等容过程中，温度升高，系统所吸收的热全部用来增加内能，而等压过程中，所吸收的热除增加内能外，还要多吸收一点热用来对外膨胀做功，所以气体等压下的比热容恒大于等容下的比热容。
3.解：设在阳光直射时地面上每平方米每分钟接受的太阳能量为Q由能量守恒定律得：QSt=cmΔt则Q= cm t St代入数值得：Q=4.2×104J 4．解：由能量守恒定律得：mgh=cmΔtΔt=ghc代入g=10m/s2,h=3×20m=60m,c= 4.2×103J/kg·℃Δt=0.14℃5．解：要使奶牛的内能不变，1h提供的热量E= cmΔt= 4.2×103×400×3.5J=5.88×106J故每天提供的热量E’ =24E=1.4×108J6．解：物体吸收的能量一部分转化为物体的内能，使物体的内能增加，同时另一部分因物体膨胀要对外界做功。
基础训练1．关于物体内能的变化，以下说法正确的是（）A.物体吸热，内能一定增大B.物体对外做功，内能可能增大C.物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变D.物体放出热量，同时对外做功，内能可能不变2．自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，下列说法正确的是（）A.秋千的机械能守恒B.秋千的能量正在消失C.只有动能和重力势能的相互转化D.减少的机械能转化为内能，但总能量守恒3．下列各物体在所经历的过程中，内能增加的有( )A.在光滑斜面上由静止释放而下滑的物体B.水平飞行并射穿木块的子弹C.在绝热的条件下被压缩的气体D.在光滑水平面上运动的两个小球，碰撞后以共同的速度运动4．在热力学第一定律的表达式ΔU=W+Q中关于ΔU、W、Q各个物理量的正、负，下列说法中正确的是（）A.外界对物体做功时W为正，吸热时Q为负，内能增加时ΔU为正B.物体对外界做功时W为负，吸热时Q为正，内能增加时ΔU为负C.物体对外界做功时W为负，吸热时Q为正，内能增加时ΔU为正D.外界对物体做功时W为负，吸热时Q为负，内能增加时ΔU为负5．对于在一个大气压下100℃的水变成100℃的水蒸气的过程中，下列说法正确的是（）A.水的内能增加，对外界做功，一定是吸热B.水的内能不变，对外界做功，从外界吸热C.水的内能减少，对外界不做功，向外界放热D.水的内能增加，对外界做功，向外界放热6．为使一个与外界保持良好热交换状态的物体的内能能够明显变化，以下方法可行的是（）A.以较大的功率对物体做功B. .以较小的功率对物体做功C.该物体以较大的功率对外做功D. 该物体以较小的功率对外做功7．图10.3-1P—1V图线，则在此过程中（）A.气体的内能改变B.气体的体积增大C.气体向外界放热D.气体对外界做功图8．从10m高空由静止开始下落的水滴，在下落的过程中，水滴重力势能的40﹪转化为水的内能使水的温度升高，则水滴落下后温度升高多少？[水的比热容c=4.2×103J/（kg·℃）]9．一个透热良好的气缸，缸壁浸在盛水的容器中，迅速下压活塞，压缩中对气体做了2000J的功，稳定后使容器中2千克的水温度升高了0.2℃，假设盛水容器绝热。
问：压缩前后缸内气体的内能变化了多少？多维链接1．有一种所谓“全自动”机械手表，既不需要上发条，也不用任何电源，却能不停地走下去。
这是不是一种永动机？如果不是，你知道维持表针走动的能量是哪儿来的吗？提示：不是永动机。
能量是通过摆动手臂对表内的转轮做功而储存的。
2．在一间隔热很好的密闭房间里放一台电冰箱，如果把冰箱门打开，开动一段时间后，房内温度是降低还是升高？提示：升高了。
因为电冰箱消耗电能，产生电热，使密闭房间内的空气内能增加，房内温度升高。
3．能的转化和守恒定律的建立能的转化和守恒定律的建立，揭示了机械热、电、化学等各种运动形式之间相互联系并相互转化的统一性，是物理学发展史上继牛顿学将天体运动与地面物体运动的大综合之后的第二次大综合，恩格斯将这一伟大的运动基本定律称为19世纪自然科学的三大发现之一，它不仅是自然科学的基础，而且也给哲学上的不灭运动原理和自然界运动形式的统一性提供了可靠的科学论据。
4．关于太阳能的转化太阳能辐射到地球表面，产生热量和化学能，能量给地球以温暖，推动地表水的循环和空气的流动。
化学能被植物经过化学作用所利用，产生糖类及其其它有机物，成为生命活动的能源，一个活的生命体可以看作是一个利用太阳能以维持自身生命，并延续下一代的化学系统。
太阳能有广泛的应用，其辐射的直接利用基本上有以下四种方式：(1).太阳能——内能转换这是目前技术最为成熟，成本最为低廉，因而应用最为广泛的形式，其基本原理是将太阳辐射能收集起来，利用温室效应来加热物体而获得内能，如地膜、大棚、温室等，目前使用较多的太阳能收集装置有两种，一种是平板式集热器，如太阳能热水器等，另一种是聚集型集热器，如反射式太阳灶、高温太阳炉等。
(2).太阳能——电能转换太阳能与电能转换有两种方式，一种是利用太阳辐射能发电，一般是由太阳能集热器将吸收的太阳能转换成蒸汽，再驱动汽轮机发电，但这一过程效率较低并且成本高，没有实用价值；另一种是太阳能与电能的转换，是利用光电效应，将太阳辐射能直接转化成电能。
(3).太阳能——化学能转换利用太阳辐射能可以转化为化学键中的化学能，进而生成新物质，或利用其分解化学物质生成新物质。
例如直接分解水制氢，是一种很有前途的光能与化学能的转化方式。
(4).太阳能——生物质能的转换主要是通过地球上众多的植物的光合作用，将太阳辐射能转化为生物质能。