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2019-2020年新課標教科版3-3選修三4.2《熱力學第一定律》WORD教案1.doc

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2019-2020年新課標教科版3-3選修三4.2《熱力學第一定律》WORD教案1.doc

2019-2020年新課標教科版3-3選修三4.2熱力學第一定律WORD教案1教學目標一、知識目標.能夠從能量轉(zhuǎn)化的觀點理解熱力學第一定律及其公式表達,公用u=W+Q分析和計算問題.2.能綜合運用學過的知識,有關(guān)計算,分析,解決有關(guān)問題.二、能力目標.會用熱力學第一定律uW分析和計算問題;2.會用能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀點分析物理現(xiàn)象.三、德育目標通過形形色色的永動機設(shè)計方案的失敗,使學生明白不可能不付出代價就從自然界創(chuàng)造動力,而只有有效地利用自然界提供的各種能源.教學重點能夠從能量轉(zhuǎn)化的觀點理解熱力學第一定律及其公式表達,會用u=W+Q分析和計算問題.教學難點如何用能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀點分析物理現(xiàn)象,如何綜合運用學過的知識,用能量守恒定律進行有關(guān)計算、分析、解決有關(guān)問題.教學方法講練法、分析歸納法、閱讀法教學用具投影儀、投影片課時安排1課時教學過程投影本節(jié)課的學習目標:.掌握熱力學第一定律及其公式表達,能夠從能量轉(zhuǎn)化的觀點理解這個定律;2.會用公式u=W+Q分析和計算問題;學習目標完成過程一、引入問改變物體內(nèi)能的方式有哪些?學生做功和熱傳遞是改變物體內(nèi)能的兩種方式.教師既然做功和熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能,那么功,熱量跟內(nèi)能的改變之間一定有某種聯(lián)系,本節(jié)課我們就來研究這個問題.二、新課教學(一)熱力學第一定律投影1.一個物體,它既沒有吸收熱量也沒有放出熱量,那么:如果外界做的功為,則它的內(nèi)能如何變化?變化了多少?如果物體對外界做的功為,則它的內(nèi)能如何變化?變化了多少?2.一個物體,如果外界既沒有對物體做功,物體也沒有對外界做功,那么:如果物體吸收熱量,它的內(nèi)能如何變化?變化了多少? 如果放出熱量,它的內(nèi)能如何變化?變化了多少?學生解答思考題教師總結(jié)一個物體,如果它既沒有吸收熱量也沒有放出熱量,那么,外界對它做多少功,它的內(nèi)能就增加多少;物體對外界做多少功,它的內(nèi)能就減少多少.如果外界既沒有對物體做功,物體也沒有對外界做功,那么物體吸收了多少熱量,它的內(nèi)能就增加多少,物體放出了多少熱量,它的內(nèi)能就減少多少.問如果物體在跟外界同時發(fā)生做功和熱傳遞的過程中,內(nèi)能的變化與熱量及做的功之間又有什么關(guān)系呢?板書u=W+Q介紹該式表示的是功、熱量跟內(nèi)能改變之間的定量關(guān)系,在物理學中叫做熱力學第一定律.投影定律中各量的正、負號及含義物理量符號意義符號意義W+外界對物體做功物體對外界做功Q+物體吸收熱量物體放出熱量u+內(nèi)能增加-內(nèi)能減少投影例題一定質(zhì)量的氣體,在被壓縮的過程中外界對氣體做功J,但這一過程中氣體的內(nèi)能減少了300 J,問氣體在此過程中是吸熱還是放熱?吸收(或放出)多少熱量?解:由題意知300 J u=- 300 J,根據(jù)熱力學第一定律可得:Q=u-W=-300 J-300 J=-600 JQ為負值表示氣體放熱,因此氣體放出J的熱量.強化訓練1.如圖所示,用力壓縮氣缸中的空氣,力對空氣做了1800 J的功,同時氣缸向外放熱2000 J,空氣的內(nèi)能改變了多少?2.關(guān)于物體內(nèi)能的變化,以下說法中正確的是 .A.物體吸收熱量,內(nèi)能一定增大B.物體對外做功,內(nèi)能一定減少C.物體吸收熱量,同時對外做功,內(nèi)能可能不變D.物體放出熱量,同時對外做功,內(nèi)能可能不變參考解答:1.由熱力學第一定律:u=W+Q得:1800 J+(-2000 )J=u u=-200 J即空氣內(nèi)能減少了200 J2.解析:根據(jù)熱力學第一定律u=W+Q,物體內(nèi)能的變化與外界對氣體做功(或氣體對外界做功),氣體從外界吸熱(或向外界放熱)兩種因素有關(guān),物體吸收熱量,但有可能同時對外做功,故內(nèi)能有可能不變甚至減小,故錯,同理,物體對外做功的同時有可能吸熱,故內(nèi)能不一定減小,錯;若物體吸收的熱量與對外做功相等,則內(nèi)能不變,正確.而放熱與對外做功是使物體內(nèi)能減小,所以錯.所以本題正確答案為強化訓練圖1.如圖所示,、容器中各有一個可自由移動的輕活塞,活塞下是水,上為空氣,大氣壓恒定,、底部由帶有閥門的管道相連,整個裝置與外界絕熱,原先中水面比中高,打開閥門,使中的水逐漸向中流,最后達到平衡,則在這個過程中,大氣壓力對水做功是 ,水的內(nèi)能增加為 (設(shè)水的密度為,活塞面積分別為SA、SB,原來、中高度差為h)2.如圖所示,直立容器內(nèi)部有被隔板隔開的、兩部分氣體,的密度小,的密度大,抽去隔板,加熱氣體,使兩部分氣體均勻混合,設(shè)在此過程中氣體吸熱,氣體內(nèi)能增量為u,則 .A.u=Q B.UQ C.uQ D.無法比較.光滑的水平桌面上有一塊質(zhì)量M=400 g的木塊,被一顆質(zhì)量m=20 g以水平速度v=500 m/s飛行的子彈擊中,子彈射出木塊時的速度v=300 m/s.若子彈擊中木塊的過程中,系統(tǒng)損失的機械能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,其中=41.8%部分被子彈吸收使其溫度升高,已知子彈的比熱c=125 J/kg,試求子彈穿過木塊過程中升高的溫度.參考答案:1.打開閥門后,根據(jù)連通器原理,最后、兩管中的水面將相平,即中的水面下降,中的水面上升,設(shè)中水面下降h1,管水面上升的距離為h2,由于水的總體積保持不變,故:SAh1=SBh2A管中的水受到向下的大氣壓力,與水面下降的方向相同,所以大氣壓力對水做正功,設(shè)大氣壓強為p0,對水做的功為,則:W1=F1h1=p0SAh1B管中的水也受到向下的大氣壓力,與水面上升的方向相反,所以大氣壓力對水做負功,用表示大氣壓力做的功,有:h2= -p0SBh2大氣壓力對水做的總功為:W=W1+W2=p0S1h1-p0S2h2又S1h1=S2h2 所以W=0即大氣壓力對水不做功閥門打開后,水從高處流向低處.在這個過程中水的重力做正功,所以水的內(nèi)能增加量等于水的重力勢能的減小量.2.解:、氣體開始的合重心在中線下,混合均勻后重心在中線,所以系統(tǒng)重力勢能增大,由能量守恒知,吸收熱量一部分增加氣體內(nèi)能,一部分增加重力勢能.3.解:子彈穿過木塊過程中,水平方向不受外力,由動量守恒可算出木塊獲得的速度,根據(jù)子彈長一木塊系統(tǒng)損失的機械能可算出產(chǎn)生的熱能,由此可算出子彈所升高的溫度.設(shè)子彈穿出木塊后,木塊的速度設(shè)為V,則mV=mV1+MV即,子彈與木塊系統(tǒng)損失的機械能據(jù)能量守恒定律,子彈穿越過程中系統(tǒng)增加的內(nèi)能為:u=E=1580 J設(shè)子彈升高溫度為t,則:u=cmtt=264 三、小結(jié)本節(jié)課我們主要學習了熱力學第一定律:熱力學第一定律是研究功、熱量和內(nèi)能改變之間關(guān)系的.如果物體跟外界同時發(fā)生做功和熱傳遞的過程,那么,外界對物體所作的功加上物體從外界吸收的熱量等于物體內(nèi)能的增加u.即u=Q+W該定律既適用于外界對物體做功,物體吸熱,內(nèi)能增加的情況,也適用于物體對外做功.向外界散熱和內(nèi)能減少的情況.為了區(qū)別以上兩種情況,在應(yīng)用u=Q+W進行計算時,它們的正負號規(guī)定如下:W0,表示外界對系統(tǒng)做功;0,表示系統(tǒng)對外界做功;Q0,表示系統(tǒng)從外界吸熱;0,表示系統(tǒng)向外界放熱;u0,表示系統(tǒng)內(nèi)能增加;u0,表示系統(tǒng)內(nèi)能減少;

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