热力学第一定律 能量守恒定律 教案

10.3 热力学第一定律能量守恒定律

风陵渡中学王佩

【教学方法】讲授法讨论法

【教学目的】

知识与技能

1.认识物质的运动形式有多种，对应不同运动形式的运动有不同形式的能，各种

形式的能在一定条件下可以相互转化

2.进一步掌握能量的转化和守恒定律，并了解能量的转化和守恒定律的意义

3.运用公式△U＝W＋Q 分析有关问题并具体进行计算

过程与方法

通过实例分析，进行热力学第一定律的相关计算

情感态度与价值观

1.利用能量的转化和守恒的观点，分析物理现象，解决物理问题

2.感知我们周围能源的耗散，树立节能意识

【教学重点】热力学第一定律

【教学难点】能量守恒定律

【教具】多媒体课件

【教学过程】

一、新课导入

图片展示—冷—措施（搓手，运动，哈气，烤火…）—引出改变内能两种方式

师：改变内能的方式有哪些?

生：做功，热传递

师：很好。既然做功和热传递都可以改变内能，那么，功、热量跟内能的改变之间遵循怎样的关系，这节课我们一起来探究。

二、新课教学

问题探究

1.一个物体，它既没有吸收热量也没有放出热量，那么：

①如果物体对外界做的功为Ｗ，则它的内能如何变化？变化了多少？

（图片展示开启易拉罐碳酸饮料瞬间，气体冒出，体验感觉—温度降低）

②如果外界对物体做的功为Ｗ，则它的内能如何变化？变化了多少？

（图片展示有机玻璃筒放棉花—迅速压下活塞，棉花点燃）

①内能减少W

②内能增加W

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？

（图片展示水吸收热量）

②如果放出热量Ｑ，它的内能如何变化？变化了多少？

（图片展示电暖宝充好电放热）

①内能增加Q

②内能减少Q

3.如果物体在跟外界同时发生做功和热传递的过程中，内能的变化ΔU与热量Ｑ及做的

功Ｗ之间又有什么关系呢？

ΔU = Q + W

一.热力学第一定律：

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的和

2、表达式：

ΔU＝Q + W

内容中指出外界对系统做功和外界对系统进行热传递的计算公式，那么如果是系统对外界做功和系统对外界进行热传递，如何计算？

试总结∆U，Q，W几个量取正、负值的意义。

3、对理想气体应注意：

①理想气体不考虑分子势能，故一定质量的理想气体，它的内能只取决于分子动能的总和，宏观上只由温度决定。即：

温度不变，内能不变，ΔU＝0；

温度增加，内能增加，ΔU﹥0；

温度降低，内能减小，ΔU﹤0。

②气体的体积变化决定做功的取值。即：

气体体积不变，不涉及做功，W = 0；

气体体积减小，外界对气体做功，W﹥0；

气体体积增大，气体对外界做功，W﹤0；

简要指出热传递是能量在同种或不同物体之间的转移，做功是能量在不同形式之间的转化，能量在转化或转移的过程中遵循什么规律？

观看视频—思考问题，得出能量守恒定律

思考：生活中的能量都有哪些形式？能量转换遵循什么规律？（ppt展示问题）

引到能量的种类和能量守恒定律

二、能量守恒定律

1.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,能量的总量保持不变.

物理史问题：

能量守恒定律的发现？请阅读课本P54-55

2.重要性

（1）是一个普遍适用的定律

比机械能守恒定律应用更广

（2）将各种现象联系在一起

力学、热学、电学、光学、化学、生物学...

（3）指导着人们的生产、科研

泡利和费米利用能量守恒预言了中微子的存在；

宣告了第一类永动机造不成

（4）19世纪自然科学三大发现之一

细胞学说；生物进化论

（5）与热力学第一定律的关系

热力学第一定律是只研究内能与其它形式的能发生转化时的能量守恒关系.

三、永动机不可能制成

展示图片—得出第一类永动机定义—知道不能制成—指出原因（违背能量守恒定律）

1. 第一类永动机

不需要动力或燃料，却能源源不断对外做功的机器

制造永动机的千万次努力都以失败而告终

2. 第一类永动机不可能制成

学习了这一节后你有问题提出吗？（学生讨论，自由发言）

（1）生产实践中，要遵循客观规律，不能仅凭主观意愿行事；

（2）学会利用能的转化和守恒的观点，分析物理现象，解决物理问题；

（3）日常生活中，树立节能意识

……

四、随堂练习

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1.2×10 5J，则下列各式中正确的是（B ）

A．W＝8×104J，ΔU＝1.2×105J，Q＝4×104J

B．W＝8×104J，ΔU＝－1.2×105J，Q＝－2×105J

C．W＝－8×104J，ΔU＝1.2×105J，Q＝2×104J

D．W＝－8×104J，ΔU＝－1.2×105J，Q＝－4×104J

解析：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) J＝－2×105J.

2. 给旱区送水的消防车停于水平地面，在缓慢放水的过程中，若车胎不漏气，胎内气体温度不变，不计分子势能，则胎内气体（A ）

A：从外界吸热

B：对外界做负功

C：分子平均动能减小

D：内能增加

解析：由于不计分子间势能，胎内气体为理想气体，其内能只与温度有关，温度不变，