教学设计4：10.3热力学第一定律 能量守恒定律

3热力学第一定律能量守恒定律
教学目的
1．理解、掌握物体跟外界做功和热传递的过程中W、Q、ΔU的物理意义．
2．会确定W、Q、ΔU的正负号．
3．理解热力学第一定律ΔU＝W＋Q．
4．会用ΔU＝W＋Q分析和计算问题．
5．理解、掌握能量守恒定律及重要性．
6．会用能量守恒的观点分析、解决有关问题，明确它的优越性．
7．知道第一类永动机不可能成功的原因．
教具
柴油机模型、电动机、灯泡、打气筒、多媒体．
教学过程
引入新课
我们在前面学习了改变内能的两种方法：做功和热传递，那么它们之间有什么数量关系呢？以前我们还学习过电能、化学能等各种形式的能，它们在转化过程中遵守什么样的规律呢？今天我们就来研究这些问题．
【板书】一、做功W、热传递Q、内能变化ΔU的物理意义
1．做功：做功使物体内能发生变化，本质是能量的转化，是一种形式的能向另一种形式的能转化，功是能量转化的量度．
2．热传递：是能量的转移，内能由一个物体传递给另一个物体，传递的能量用热量Q 表示．
3．内能的改变：是物体内所有分子动能和势能之和发生了变化，宏观表现在温度变化和体积变化．
【板书】二、W、Q、ΔU正负号确定
1．W，外界对物体做功，W取正；物体对外界做功，W取负．
2．Q，物体吸热，Q取正；物体放热，Q取负．
3．ΔU，物体内能增加，ΔU取正；物体内能减少，ΔU取负．
【板书】三、W、Q、ΔU三者之间关系
在一般情况下，如果物体跟外界同时发生做功和热传递的过程，它们遵守下列关系：ΔU＝W＋Q
这就是势力学第一定律，它表示了功、势量跟内能改变之间的定量关系．
例：一定量的气体从外界吸收了2.6×105J的热量，内能增加了4.2×105J．是气体对外界做了功，还是外界对气体做了功？做了多少焦耳的功？
启发学生讨论：1．引起物体内能变化的物理过程有哪两种？2．物体内能增加量大于物体从外界吸收的热量是什么原因？3．怎样找W、Q、ΔU的正负值．
引起物体内能变化的物理过程有两种，做功和热传递；物体内能增加量大于物体从外界吸收的热量，是由于还有做功，一定是外界对气体做了功．W＝？，Q＝2.6×105J，ΔU＝4.2×105J，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，代入 4.2×105＝2.6×105＋W ∴W＝(4.2－2.6)×105＝1.6×105(J)
W为正值，说明是外界对气体做了1.6×105J的功．
观看柴油机模型，用热力学第一定律解释柴油机正常工作时压燃的原理．
活塞压缩气体，活塞对气体做功，由于时间很短，散热可忽略，机械能转化为气体内能，温度升高，达到柴油燃点，可“点燃”柴油．
做功和热传递能使物体内能改变，能量在转化或转移过程中守恒．不仅机械能，其它形式的能也可以与内能相互转化，如电流通过灯泡钨丝变热发光，电能转化为内能和光能(出示电灯泡)．燃料燃烧生热，化学能转化成内能，实验证明：在这些转化过程中，能量都是守恒的．
【板书】四、能量守恒定律
同学们看课文
再看一段录像：风力发电、电动机带动水泵抽水，汽车在公路上行驶，水电站、植物生长等，同时利用投影仪打出讨论题目：
1．能量守恒定律的内容？
2．各种机器的作用是什么？
3．风力发电是什么能转化成什么能？
4．化学上电解食盐的过程，是什么能转化成什么能？
5．为什么说：能量守恒定律是伟大的运动基本规律？
6．第一类永动机为什么不能成功？
7．举出一些生活中能量守恒的实例．
讨论总结：
1．见课本．
2．各种机械都是能量转化器．
3．是机械能转化为电能．
4．是电能转化成化学能．
5．能够把各个领域联系起来，具有共同语言．
6．因为它违背了能量守恒定律．
7．举不胜举．能量守恒是自然界最普遍的规律之一．
能量守恒，就是能量既不会多，也不会少，总量不变．
巩固练习
1．某一家庭用高压锅煮饭，由于皮垫用久了，当水煮沸时跑气了，大量的热气喷到了距高压锅2米以外的小张手上，但并没有烫伤，为什么？
2．一定质量的气体，从外界吸收了2.6×105J的热量，内能只增加了1.6×105J，做功情况如何？
3．进入冬季，教室与教研室采暖设计一样，但教室温度比教研室高，为什么？作业
1．复习本节课文．
2．读一些课外科普读物．
3．课上把练习六做完．。