3.2热力学第一定律 教案-高中物理选择性必修第三册

物理鲁科版选择性必修第三册教案
第3章热力学定律
第2节热力学第一定律
【教学目标】
1、理解能的转化和守恒定律，能举出实例。

2、理解能的转化和守恒定律和热力学第一定律的关系。

3．会用能的转化和守恒定律分析物理现象和解决实际问题。

【教学重难点】
用能的转化和守恒定律分析自然现象，解决实际问题
【教学过程】
1、能量守恒定律的发现
（1）迈尔的发现
迈尔产生了热和机械运动有一定对应关系的思想。

迈尔从理论上具体地论证了机械能、内能、化学能、电磁能等都可相互转化。

随后，他提出了物理、化学过程中能量守恒的思想。

（2）焦耳的研究
他的研究方法与迈尔不同，他采用的是严格的定量实验分析法。

1840年，焦耳通过实验得出了焦耳定律，从而给出了电能向内能转化的定量关系，为发现普遍的能量守恒定律打下了基础。

焦耳设计了一个非常巧妙的实验，攻克了热功转换。

后人为了纪念他，把功和能量的单位定义为焦耳。

（3）亥姆霍兹的贡献
1847年，他在柏林物理学会上宣读论文《论力的守恒》，系统地阐述了能量守恒原理，从理论上把力学中的能量守恒原理推广到热、光、电、磁、化学反应等过程，揭示了它们之间的统-性。

他还将能量守恒原理与永动机不可能实现联系起来，使这一原理更具说服力。

亥姆霍兹的工作从理论上对能量守恒定律进行了重要的概括，他基本上是独立完成这一发现的。

但是他没有去争取这一发现的优先权，而是谦逊地肯定了迈尔和焦耳所作的贡献。

二、能量守恒定律及其应用
1、定律内容：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。

2、理解：
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.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。

(4).能量守恒定律适用于任何物理现象和物理过程。

3、能量守恒定律的重要意义
A.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。

B.宣告了第一类永动机的失败。

【课堂练习】
1、用铁锤打击铁钉，设打击时有80％的机械能转化为内能，内能的50％用来使铁钉的温度升高。

问打击20次后，铁钉的温度升高多少摄氏度？已知铁锤的质量为1．2kg，铁锤打击铁钉时的速度是10m／s，铁钉质量是40g，铁
的比热是5．0×102J／（kg·℃）。

解：如果用△U表示铁钉的内能增加量，铁锤和铁钉的质量分别用M和m表示，铁锤打击铁钉时的速度用v表示。

依据能量守恒定律，有
热量就是铁钉的内能增加量Q＝cm△t，c为铁的比热，△t表示铁钉的温度升高量
2、说明下列过程中的能量转化情况
①电炉取暖：电能→内能
②煤燃烧：化学能→内能
③炽热灯灯丝发光：内能→光能
3、自然界中各种形式的能彼此之间都可以相互转化。

画出图表让学生回答分析：。