2019-2020年高中物理 10.3 熱力學(xué)第一定律 能量守恒定律教案 新人教版選修3-3.doc
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2019-2020年高中物理 10.3 熱力學(xué)第一定律 能量守恒定律教案 新人教版選修3-3 一、 教材分析 前面學(xué)習(xí)的焦耳實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生改變時(shí),只要初末狀態(tài)確定了,做功的數(shù)量或者熱傳遞的數(shù)量就是確定的。而且,熱功當(dāng)量的測(cè)量結(jié)果表明,做功和熱傳遞在改變內(nèi)能上是等價(jià)的。從而得出熱力學(xué)第一定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式。又通過實(shí)例對(duì)表達(dá)式中物理量取值的正負(fù)意義進(jìn)行了討論。接著,講述了能量守恒定律的確立。它具有重大的理論意義和實(shí)踐意義。它對(duì)于制造永動(dòng)機(jī)的不可能實(shí)現(xiàn),給予了科學(xué)上的最后判決。 二、教學(xué)目標(biāo) 知識(shí)與技能: 1、 理解熱力學(xué)第一定律。 2、 能運(yùn)用熱力學(xué)第一定律解釋自然界能量的轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)移問題。 3、 理解能量守恒定律,知道能量守恒定律是自然界普遍遵從的基本規(guī)律。 4、 通過能量守恒定律的學(xué)習(xí),認(rèn)識(shí)自然規(guī)律的多樣性和統(tǒng)一性。 5、 知道第一類永動(dòng)機(jī)是不能實(shí)現(xiàn)的。 過程與方法: 能夠得出熱力學(xué)第一定律,并會(huì)應(yīng)用。 情感態(tài)度與價(jià)值觀: 通過學(xué)習(xí)能量守恒定律的得出過程,學(xué)習(xí)科學(xué)家的探索精神 二、 教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn) 重點(diǎn):熱力學(xué)第一定律 難點(diǎn):能量守恒定律 四、學(xué)情分析 由于熱力學(xué)第一定律是教學(xué)的重點(diǎn)及難點(diǎn),因此應(yīng)利用教學(xué)的相當(dāng)多的時(shí)間來進(jìn)行熱力學(xué)第一定律的教學(xué),具體來說△U=W+Q中各物理量的意義及正負(fù)號(hào)的確定對(duì)學(xué)生來講是很困難的,以通俗易懂的語言來闡述;對(duì)于能量守恒定律的教學(xué),調(diào)動(dòng)學(xué)生相互討論自然界中的各種能量間的轉(zhuǎn)化,分析得出能量守恒定律。 五、教學(xué)方法 自主閱讀與思考、精講精練 六、課前準(zhǔn)備 七、課時(shí)安排1課時(shí) 八、教學(xué)過程 (一)預(yù)習(xí)檢查、總結(jié)疑惑 (二)情景引入、展示目標(biāo) 焦耳的實(shí)驗(yàn)表明:只要系統(tǒng)初末狀態(tài)是確定的,所需做功數(shù)量就是確定的。 另一方面,熱功當(dāng)量實(shí)驗(yàn)表明做功和熱傳遞是等價(jià)的 (三)合作探究、精講點(diǎn)播 1.熱力學(xué)第一定律 (1).一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界向它傳遞的熱量與外界對(duì)它所做的功的和。這個(gè)關(guān)系叫做熱力學(xué)第一定律。 其數(shù)學(xué)表達(dá)式為:ΔU=W+Q (2).與熱力學(xué)第一定律相匹配的符號(hào)法則 做功W 熱量Q 內(nèi)能的改變?chǔ) 取正值“+” 外界對(duì)系統(tǒng)做功 系統(tǒng)從外界吸收熱量 系統(tǒng)的內(nèi)能增加 取負(fù)值“-” 系統(tǒng)對(duì)外界做功 系統(tǒng)向外界放出熱量 系統(tǒng)的內(nèi)能減少 (3)熱力學(xué)第一定律說明了做功和熱傳遞是系統(tǒng)內(nèi)能改變的量度,沒有做功和熱傳遞就不可能實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移,同時(shí)也進(jìn)一步揭示了能量守恒定律。 (4)應(yīng)用熱力學(xué)第一定律解題的一般步驟: ①根據(jù)符號(hào)法則寫出各已知量(W、Q、ΔU)的正、負(fù); ②根據(jù)方程ΔU=W+Q求出未知量; ③再根據(jù)未知量結(jié)果的正、負(fù)來確定吸熱、放熱情況或做功情況。 2.能量守恒定律 ⑴.自然界存在著多種不同形式的能。舉例說明。 ⑵.不同形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化。舉例說明。摩擦可以將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能;熾熱電燈發(fā)光可以將電能轉(zhuǎn)化為光能。 ⑶.能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生,也不會(huì)憑空消失,它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式,或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體,在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中其總量不變。這就是能量守恒定律。 (4).熱力學(xué)第一定律、機(jī)械能守恒定律都是能量守恒定律的具體體現(xiàn)。 (5). 能量守恒定律的重要意義 第一,能量守恒定律是支配整個(gè)自然界運(yùn)動(dòng)、發(fā)展、變化的普遍規(guī)律,學(xué)習(xí)這個(gè)定律,不能滿足一般理解其內(nèi)容,更重要的是,從能量形式的多樣化及其相互聯(lián)系,互相轉(zhuǎn)化的事實(shí)出發(fā)去認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界的多樣性及其普遍聯(lián)系,并切實(shí)樹立能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生,也不會(huì)憑空消失的觀點(diǎn),作為以后學(xué)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)踐中處理一切實(shí)際問題的基本指導(dǎo)思想之一。第二,宣告了第一類永動(dòng)機(jī)的失敗。 3.第一類永動(dòng)機(jī)不可能制成 任何機(jī)器運(yùn)動(dòng)時(shí)只能將能量從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式,而不可能無中生有地創(chuàng)造能量,即第一類永動(dòng)機(jī)是不可能制造出來的。 典例探究 例1.一定量的氣體在某一過程中,外界對(duì)氣體做了8104J的功,氣體的內(nèi)能減少了1.2105J,則下列各式中正確的是 ( ) A.W=8104J,ΔU =1.2105J ,Q=4104J B.W=8104J,ΔU =-1.2105J ,Q=-2105J C.W=-8104J,ΔU =1.2105J ,Q=2104J D.W=-8104J,ΔU =-1.2105J ,Q=-4104J 解析:本題主要考查熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用。因?yàn)橥饨鐚?duì)氣體做功,W取正值,即W=8104J;內(nèi)能減少,ΔU取負(fù)值,即ΔU=-1.2105J;根據(jù)ΔU=W+Q,可知Q=ΔU-W=-1.2105-8104=-2105J,即B選項(xiàng)正確。 答案:B 友情提示:注意熱力學(xué)第一定律關(guān)系式中各物理量的符號(hào)法則。 例2.一定質(zhì)量的氣體,在壓縮過程中外界對(duì)氣體做功300J,但這一過程中氣體的內(nèi)能減少了300J,問氣體在此過程中是吸熱還是放熱?吸收(或放出)多少熱量? 解析:由題意可知,W=300J,ΔU=-300J,根據(jù)熱力學(xué)第一定律可得 Q=ΔU-W=-300J-300J=-600J Q為負(fù)值表示氣體放熱,因此氣體放出600J的熱量。 友情提示:注意熱力學(xué)第一定律關(guān)系式中各物理量的符號(hào)法則及其物理意義。 例3. 一定質(zhì)量的氣體從外界吸收了4.2105J的熱量,同時(shí)氣體對(duì)外做了6105J的功,問: (1)物體的內(nèi)能是增加還是減少?變化量是多少? (2)分子勢(shì)能是增加還是減少? (3)分子的平均動(dòng)能是增加還是減少? 解析:(1)氣體從外界吸熱為:Q=4.2105J 氣體對(duì)外做功:W=-6105J 由熱力學(xué)第一定律:ΔU=W+Q=(-6105)+(4.2105J)=-1.8105J ΔU為負(fù),說明氣體的內(nèi)能減少了。所以,氣體內(nèi)能減少了1.8105J。 (2)因?yàn)闅怏w對(duì)外做功,所以氣體的體積膨脹,分子間的距離增大了,分子力做負(fù)功,氣體分子勢(shì)能增加了。 (3)因?yàn)闅怏w內(nèi)能減少,同時(shí)氣體分子勢(shì)能增加,說明氣體分子的平均動(dòng)能一定減少了。 友情提示:本題以熱力學(xué)第一定律關(guān)系式為起點(diǎn),結(jié)合分子動(dòng)理論中內(nèi)能的定義,分析得出:①氣體對(duì)外做功,體積膨脹,分子間的距離增大了,分子力做負(fù)功,氣體分子勢(shì)能增加了②氣體內(nèi)能減少,同時(shí)氣體分子勢(shì)能增加,說明氣體分 (四)反思總結(jié)、當(dāng)堂檢測(cè) (五)發(fā)導(dǎo)學(xué)案、布置作業(yè) 九、板書設(shè)計(jì) 1.熱力學(xué)第一定律 (1)內(nèi)容: 數(shù)學(xué)表達(dá)式為:ΔU=W+Q (2).與熱力學(xué)第一定律相匹配的符號(hào)法則 做功W 熱量Q 內(nèi)能的改變?chǔ) 取正值“+” 外界對(duì)系統(tǒng)做功 系統(tǒng)從外界吸收熱量 系統(tǒng)的內(nèi)能增加 取負(fù)值“-” 系統(tǒng)對(duì)外界做功 系統(tǒng)向外界放出熱量 系統(tǒng)的內(nèi)能減少 (3)熱力學(xué)第一定律說明了做功和熱傳遞是系統(tǒng)內(nèi)能改變的量度,沒有做功和熱傳遞就不可能實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移,同時(shí)也進(jìn)一步揭示了能量守恒定律。 (4)應(yīng)用熱力學(xué)第一定律解題的一般步驟: ①根據(jù)符號(hào)法則寫出各已知量(W、Q、ΔU)的正、負(fù); ②根據(jù)方程ΔU=W+Q求出未知量; ③再根據(jù)未知量結(jié)果的正、負(fù)來確定吸熱、放熱情況或做功情況。 2.能量守恒定律 ⑴.自然界存在著多種不同形式的能。 ⑵.不同形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化 ⑶.能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生,也不會(huì)憑空消失,它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式,或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體,在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中其總量不變。這就是能量守恒定律。 (4).熱力學(xué)第一定律、機(jī)械能守恒定律都是能量守恒定律的具體體現(xiàn)。 (5). 能量守恒定律的重要意義 3.第一類永動(dòng)機(jī)不可能制成 任何機(jī)器運(yùn)動(dòng)時(shí)只能將能量從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式,而不可能無中生有地創(chuàng)造能量,即第一類永動(dòng)機(jī)是不可能制造出來的。 十、教學(xué)反思 各種能量在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化,轉(zhuǎn)化過程中總能量守恒.這是一個(gè)意識(shí)問題,或者說是悟性,從內(nèi)心深處感覺到總能量不變.這是很重要的物理思想.- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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