《热力学第一定律》教学设计 教案

《热力学第一定律》教学设计与反思

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来分析上述三物理量的符号的规定。具体如下：内容中的提到的是内能的增加量，如果系统的内能是减少，则ΔU的符号为“-”，相反则为“+”；同理，系统放出热量，Q符号取“-”，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取“+”。总而言之，与定律内容相反的取“-”号，否则取“+”号。详见下表：

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。

学习完热力学第一定律后归纳到能量守恒定律，从而提出与能量守恒定律相违背的第一类永动机。

3、能量守恒定律和第一类永动机

(1).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，或者从一个系统转移

到别的系统，在转移过程中其总量保持不变。回忆能量守恒定律的内容，再引入第一类永动机问题。

(2).第一类永动机：在17-18世纪，资本主义发展初期，为了满足生产对于动力日益增加的需求，许多人致力于制造一种机器，它不需要任何动力或燃料却能不断对外做功，称其为“第一类永动机”。

如图是最早的永动机，设计于13世纪的法国。

第一类永动机由于违反了能量守恒定律所以不可能实现。

介绍了第一类永动机，可以顺势引出第二类永动机，为下节课热力学第二定律的学习做铺垫。

讲述了趣味性较强的物理学史之后需要让同学们回归课标与高考，总结解题步骤并利用例题检验。

4、应用热力学第一定律解题的一般步骤：

(1)首先选定研究对象是哪个热力学系统。

(2)根据符号法则判断已知量的正、负。

(3)根据方程∆U=Q+W求出未知量。

(4)再根据未知量结果的正、负来确定热传递或做功方向的情况。