热力学第一定律教案
热力学第一定律教案的解析
热力学第一定律教案的解析热力学是研究热现象和能量转化的物理学门类。
在热力学中，热力学第一定律是基本定律之一，它描述了能量守恒原理：能量可以从一个系统转移到另一个系统中，但总能量保持不变。
在能量的转移和转化过程中，热量和功是两个基本概念，它们的关系可以通过热力学第一定律来描述。
一、教学目标本节课的教学目标主要是让学生了解热力学第一定律的基本概念和原理，能够应用热力学第一定律解决实际问题，如计算温度变化、热容、焓变等。
同时，通过本节课的学习，学生还应该能够深入理解能量守恒原理的物理本质。
二、教学内容1、热力学第一定律的基本概念热力学第一定律定义了能量守恒的原理，即在封闭系统中，热量、功和其他形式的能量变化，应该是各自对单个系统的热力学性质变化的贡献之和。
热力学第一定律用数学形式表示为：ΔU = Q - W其中，ΔU表示了热力学系统内能量变化，Q表示传递给系统的热量，W表示外部对系统所做的功。
2、热力学方程根据热力学第一定律可以得到热力学方程，它描述了系统内能量变化量与外界的能量交换量之间的关系，即：dU = dQ - dW其中，dU表示系统内能量的无限小变化量，dQ表示从周围环境中吸收的无限小热量，dW表示系统所做的无限小功。
3、热力学第一定律的应用应用热力学第一定律可以计算温度变化、热容、焓变等，可以通过以下公式来计算：（1）温度变化：ΔT = Q / (m × c)其中，ΔT表示温度变化量，Q表示传递给系统的热量，m表示系统的质量，c表示系统物质的比热容。
（2）热容：C = Q / ΔT其中，C表示热容，Q表示传递给系统的热量，ΔT表示温度变化量。
（3）焓变：ΔH = ΔU + pΔV其中，ΔH表示焓变，ΔU表示系统内能的变化，p表示系统的压力，ΔV表示系统的体积变化。
三、教学方法在教学方法上，我们应该采用“理论教学与案例分析相结合、真实感受与有效演练相结合”的方法。
具体包括以下几个方面：1、结合实际案例讲解理论在教学中，我们可以结合实际案例分析，对热力学第一定律进行深入的讲解。
(完整版)《热力学第一定律》教学设计 教案
学习科学家们探索自然规律的精神，增强学生开发新能源、合理利用能源、发展节能技术的责任感。同时在学习了第一类永动机不可行后，学生能够建立健康积极的科学观。
三、学习者特征分析
1.知识层面：
1)学生已掌握了内能的定义及其微观解释。
2)本章前两节已经学习了在绝热过程中 ，以及在单纯的热传递过程中 的关系。且建立了在改变系统内能上做功和热传递是等价的观念。
科学思维
会用 解决一些简单的问题。了解建立热力学第一定律的历史过程、事实依据以及科学方法。通过教材中J.R.迈尔船医的故事让学生对创造性思维中最活跃因素——“猜想与假设”有一定的启发。锻炼学生能从抽象公式内化为思维从而解释生活中现象的能力，让学生能够学以致用。
科学探究
通过独立分析和思考，理解W、Q、ΔU正负号的意义。能将其运用到生活实际，结合自身体会，理解能量守恒定律。从实际出发体会永动机的不可能性。
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。
《热力学第一定律》
教学设计与反思
课题：热力学第一定律
科目：物理
教学对象：高二
选用教材：人教版选修3-3第十章第3节
教师：
师范班 林琬晴
一、教学内容分析
本节内容选自人教版选修3-3第十章《热力学定律》的第3节《热力学第一定律能量守恒定律》。
从教材结构上来看，本章从研究绝热过程中功和内能关系开始，到讨论单纯的热传递过程中热与内能的关系，逐步剖析功、热量以及内能三者之间的关系，引出了热力学第一定律以及能量守恒定律的内容（能量守恒定律在人教版必修2第七章第10节已学习，因此并未在本课的设计范围内）。在学习了守恒律后，学生能够通过学习热力学第二定律来了解自然过程的不可逆性，认识自然界的一切自发过程都是朝着熵增大的方向进行的这一规律。
(完整版)热力学第一定律教案
教学重点：热力学第一定律和能量守恒定律
教学难点：永动机
一、热力学第一定律
改变物体内能的方式有两种：做功和热传递．
运用此公式时，需要注意各物理量的符号：物体内能增加时，为正，物体内能减少时，为负；外界对物体做功时，为正，物体对外界做功时，为负；物体吸收热量时，
为正，物体放出热量时，为负．
例1：下列说法中正确的是：
A、物体吸收热量，其内能必增加
B、外界对物体做功，物体内能必增加
C、物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能减少
D、物体温度不变，其内能也一定不变
答案：C
评析：在分析问题时，要求考虑比较周全，既要考虑到内能包括分子动能和分子势能，又要考虑到改变内能也有两种方式：做功和热传递．
例题2：空气压缩机在一次压缩中，空气向外界传递的热量2.0 ×105J，同时空气的内能增加了1.5 ×105J. 这时空气对外做了多少功？
解：根据热力学第一定律知
1.5 ×105J -
2.0 ×105J = -0.5 ×105J
所以此过程中空气对外做了0.5 ×105J的功．
二、能量守恒定律
1、复习各种能量的相互转化和转移
2、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别的形式，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．（学生看书学习能量守恒定律内容）．
3、能量守恒定律的历史意义．
三、永动机
永动机的原理违背了能量守恒定律，所以是不可能的．
举例说明几种永动机模型
四、作业。
高中物理粤教版(2023)选择性必修第三册 3.1 热力学第一定律教案(表格式)
高中物理粵教版（2023）选择性必修第三册3.1 热力学第一定律教案（表格式）《热力学第一定律》教学设计一．教材分析本节是粤教版选择性必修三第三章的第 1 节，第三章《热力学定律》共三节。
第一节阐述了热力学第一定律；第二节研究了能量守恒及其应用；第三节是研究热力学第二定律。
这就使学生对热力学定律和能量守恒定律有了一定的认识。
第一节主要研究物体的内能，以及改变内能的方式，使学生了解内能改变的两个方式（做功和热传递）。
然后通过归纳推理得到热力学第一定律的数学表达式，并应用热力学第一定律解决实际问题。
二．学情分析学生在初中已经接触过内能与改变内能两个方式的相关基础知识，为本节的教学奠定了一定的基础。
高中教材中增加了内能的微观解释和热力学第一定律这两部分内容。
学生在具备了一定的分析能力，探究能力和逻辑思维能力后，可以更好的探究本节的内容。
三．教学目标：1. 认识内能和改变内能的两种方式。
2. 能以物体为研究对象，用归纳推理的方法推导出热力学第一定律。
3. 能运用热力学第一定律解释和计算能量的转化和转移问题。
四、教学的重点和难点重点：1. 物体内能的定义，改变内能的两种方式。
2. 用归纳推理的方法推导出热力学第一定律。
3. 明确热力学第一定律三个物理量正负符号的物理含义。
难点：1. 理解如何通过做功改变物体的内能。
2. 热力学第一定律三个物理量正负符号的物理含义。
3. 运用热力学第一定律解释和计算能量的转化和转移问题。
五、教学过程教学内容教师活动学生活动设计意图1.知识回顾：1. 从学生已学的知识出物体由大量分子组成；分子间存在相互作用的引力和斥力；分新课引入环节创设情境，提出问题分子之间存在相互作用的分子总在不停地做无规则运动，运动的剧烈程度与物质的温度有发，提出问题，激关。
2.子力，应该发学生的也存在某种势能。
联想与推理。
2. 引导学生回忆已学的知物体内部的分子由于作热运动，所以具有分子动能。
识。
3.在我们之前的学习当中，点电荷相互之间有电场力的作用而具有电势能，弹弓发生弹性形变，有弹力的作用而具有弹性势能，工人在高空作业有重力的作用而具有重力势能。
02章-热力学第一定律(4)
绝热过程功的计算
理想气体绝热可逆过程方程式：
对于理想气体，无体积功的绝热可逆过程：
∵ Q dU W dU pdV
Q 0
dU pdV ∴
C p / CV
又因理想气体：
dU
C C p / CV V
dT
所以： CV dT pdV
CV dT
pdV
nRT
dV V
(1)
Cp - CV = nR，令 C p / C称V 为热容比
知识链接:火力发电厂的能量利用
锅炉
汽轮机
发电机
冷却塔
200℃
R
Th TC Th
(473 300)K 36% 473 K
I < 20%
1度电/1000g 煤
高煤耗、高污染（S、N氧化物、粉尘和热污染）
火力发电厂的能量利用
400℃ 550℃
Th TC 673 300 55%
Th
卡诺循环（Carnot cycle）
整个循环：
U 0
Q2 是体系所吸的热，为正值，
Q Q2 Q1 Q1 是体系放出的热，为负值。
W W1 W3 (W2和W4对消）
即ABCD曲线所围面积为 热机所作的功。
Carnot 循环
整个循环过程中，系统作的总功W 与系统从环境 净吸热Q 之间有如下关系：
绝热过程功的求算
（1）理想气体绝热可逆过程的功
W V2 pdV V1
=
K V2 V V1
dV
=
K
(1
)
(V21 1
1 V1 1
)
(pV K )
因为 所以
p1V1 p2V2 K
W
=
p2V2
01章_热力学第一定律
U U U (T , p ) ； U ( T , V )
； U
U ( p ,V )
如果是 U U (T , p ) 全微分式： d U
0
六、热和功
1、热（heat） 系统与环境之间因温差而传递的能量称热， 从微观上看，热是体系分子无序热运动的能量交 换。用符号Q 表示，其微小量用 Q 表示。 Q的取号：系统吸热，Q>0 系统放热，Q<0
计算Q一定要与系统与环境之间发生热交换 的过程联系在一起，系统内部的能量交换不可能 是热。 热分类：显热、潜热（恒温恒压的相变过程）、 化学热。
3、相平衡（phase equilibrium） 多相共存时，各相的组成和数量不随时间而改变
4、化学平衡（chemical equilibrium ） 反应系统中各物的数量不再随时间而改变
三、状态函数 系统的一些性质，其数值仅取决于系统所处
的状态，而与பைடு நூலகம்统的历史无关；
它的变化值仅取决于系统的始态和终态，而
热和功的取号与热力学能变化的关系 系统吸热
Q>0 环境 U >0 系统
系统放热
Q<0 U <0 W<0 对环境作功
U = Q + W
W>0 对系统作功
例1：体系由A态变化到B态，沿途径Ⅰ放热100J， 对体系做功50J，问①由A态沿途经Ⅱ到B态，体系 做功80J，则Q为多少？②如果体系再由B态沿途经 Ⅲ回到A态，得功为50J，体系是吸热还是放热， Q为多少？ Ⅱ Ⅰ A Ⅲ 系统变化框图
《热力学第一定律》教案1
《热力学第一定律》教案1第一篇：《热力学第一定律》教案1《热力学第一定律》一、改变内能的两种方式：做功和热传递1．做功可以改变物体的内能【生活实例】列举锯木头和用砂轮磨刀具，锯条、木头和刀具温度升高，说明克服摩擦力做功，可以使物体的内能增加。
如果外力对物体做功全部用于物体内能改变的情况下，外力做多少功，物体的内能就改变多少。
如果用W表示外界对物体做的功，用ΔE表示物体内能的变化，那么有W=ΔE。
功的单位是焦耳，内能的单位也是焦耳。
【演示】演示压缩空气，硝化棉燃烧。
说明外力压缩空气过程，对气体做功，使气体的内能增加，温度升高到棉花的燃点而使其燃烧。
以上实例说明做功可以改变物体的内能。
2．热传递可以改变物体的内能【生活实例】在炉灶上烧热水，火炉烤热周围物体，这些物体温度升高内能增加。
这些实例说明依靠热传递方式也可以使物体的内能改变。
物体吸收热量，内能增加。
物体放出热量，物体的内能减少。
如果传递给物体的热量用Q表示，物体内能的变化量是ΔE，那么，Q=ΔE。
热量的计算公式有：Q=cmΔt。
热量的单位是焦耳，过去的单位是卡。
所以做功和热传递是改变物体内能的两种方式。
3．做功和热传递对改变物体的内能是等效的。
4．做功和热传递的区别虽然做功和热传递对改变物体的内能是等效的，但是这两种方式的物理过程有本质的区别。
做功使物体内能改变的过程是机械能转化为内能的过程。
而热传递的过程只是物体之间内能的转移，没有能量形式的转化。
例：1．在下列过程中，通过热传递增加物体内能的是[ ] A．火车经过铁轨后铁轨的温度升高B．压缩筒内乙醚，使其燃烧C．铁棒被太阳晒热 D.汽车刹车后，轮胎变热2．物体的内能增加这是因为[ ] A．一定是由于物体吸收了热量B．一定是由于对物体做了功C．可能是由于物体吸收了热量，也可能是由于对物体做了功3．说明下列各题中内能改变的方法：(1)一盆热水放在室内，一会就凉了，______；(2)高温高压的气体，迅速膨胀，对外做功，温度降低，______。
热力学第一定律教学教案
实验演示：通过实验演示热力学第一定律的实际应用，帮助学生直观理解。 案例分析：选取典型案例，引导学生分析热力学第一定律在生活和工业中的应用。 小组讨论：组织小组讨论，让学生分享对热力学第一定律的理解和感悟。 习题练习：布置相关习题，检验学生对热力学第一定律的掌握程度。
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总结热力学第一定律的意义： 热力学第一定律是能量守恒 定律在热学中的具体表现， 它指出能量不能凭空产生或 消失，只能从一种形式转化
培养学生对能源利用和环境 保护的意识
理解能量守恒定律的基本概念和原 理
培养学生对能源利用和环境保护的 意识
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掌握能量转换和利用的原理和应用
培养学生的实践能力和创新思维
热力学第一定律的定义 热力学第一定律的表述方式 热力学第一定律的数学表达式 热力学第一定律的物理意义
单击添加标题
引导学生深入理解热力学第 一定律：通过归纳小结，可 以引导学生深入思考热力学 第一定律的内涵和意义，理 解能量守恒的重要性，从而 更好地掌握这一基本规律。
课堂表现：观察学生的参与度、回答问题和讨论情况，评估学生对热力学第一定律的理解和应 用能力。
作业情况：批改学生的作业，了解学生对热力学第一定律的基本概念、公式和应用的掌握程度， 以及解题思路和表达能力。
综合评估：结合课堂表现和作业情况，对学生的学习效果进行综合评估，发现学生的薄弱环节 和需要改进的地方，为后续教学提供依据。
反馈与改进：及时向学生反馈评估结果，指导他们如何改进学习方法和提高学习效果，同时根 据学生的反馈调整教学策略和方法。
测试内容：热力学第一定律的基本概念、公式及应用 考试形式：闭卷考试，包括选择题、填空题、简答题和计算题 评估标准：学生的答题正确率、解题思路和步骤是否清晰 反馈机制：根据测试和考试结果，及时调整教学策略，强化学生对热力学第一定律的掌握。
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热力学第一定律教案
LG GROUP system office room 【LGA16H-LGYY-LGUA8Q8-LGA162】
热力学第一定律
信丰县第六中学朱永辉教学目标
1、理解物体跟外界做功和热传递的过程中W、Q、△U的物理意义。
2、会确定W、Q、△U的正负号。
3、理解、掌握热力学第一定律，从能量转化和转移的观点理解热力学第一定律。
4、会用△U = W + Q分析和计算问题。
5、理解、掌握能量守恒定律及其重要性。
6、要有能量意识，会用能量守恒的观点分析、解决有关问题，明确它的优越性。
7、知道第一类永动机不可能成功的原因。
8、人类对自然规律的认识是不断深入的。
重点、难点分析
重点：能量守恒定律
难点：热力学第一定律△U = W + Q中各物理量的意义及正负号的确定，这对学生是很困难的，要用收入、支出和结存的观点去分析，要抓住研究对象。
另一难点是用能量守恒的观点去分析和解决问题，它的优越性是不管中间过程细节问题，要逐渐培养学生用能量观点解题。
课时安排：一课时
课前准备：
教师：柴油机模型、电动机、电炉子、灯泡、电池、打气筒、投影仪、胶片、多媒体
学生：电动玩具、利用机械能守恒定律制成的小玩具、植物标本（如玉米粒）教学设计（教学过程）
引入新课
我们在前面学习了改变内能的两种方式：做功和热传递，即通过对物体做功或者经过热传递的过程都能改变物体内能，那么它们之间有什么数量关系呢以前我们还学
习过电能、化学能等各中形式的能，它们在相互转化的过程中遵守什么样的规律呢今天我们就来研究这些问题。
板书：第六节热力学第一定律能量守恒定律
同学们带着下列问题看课本，看到△U = W + Q
板书：（投影片）
1、一个物体，如果它跟外界不发生热交换，那么外界对它做功与物体对外做功，会引起物体内能怎样的变化？
2、一个物体，如果外界与物体之间没有做功，那么物体吸热与放热会引起物体内能的怎样的变化？
3、如果物体跟外界同时发生做功和热传递的过程，W、Q、△U的正负号如何确定？
4、W、Q、△U三者都有正负，它们的关系怎样？
让同学们前后座四人为一小组，互相交流一下，得出正确结论。
让同学举手发言，代表自己小组发言，其他小组补充，老师给以适当点拨。
答案：（胶片给出）
1、外界对物体做功，物体的内能增加；物体对外界做功，物体的内能减少。
2、物体吸热，物体的内能增加；物体放热，物体的内能减少。
3、外界对物体做功W为正，物体对外做功W为负；物体吸热Q为正，物体放热Q 为负；物体内能增加△U为正，物体内能减少△U为负。
4、△U = W + Q
这就是热力学第一定律，它表示了功、热量跟内能改变之间的定量关系。
例：一定量的气体从外界吸收了×105J的热量，内能增加了×105J。
是气体对外界做了功，还是外界对气体做了功做了多少焦耳的功如果气体吸收的热量仍为×105J 不变，但是内能只增加了×105J，这一过程做功情况怎样？
解：根据题意得出：
Q = ×105J，△U =×105J，求：W =
根据△U = W + Q代入可得：×105J = W + ×105J
W = ×105J
W为正值，外界对气体做功，做了×105J功。
第二问中：Qˊ= ×105J，△Uˊ=×105J，计算结果Wˊ= - ×105J。
这说明气体对外界做功（气体体积变大），做了×105J。
让同学们观看柴油机模型，用热力学第一定律解释柴油机正常工作时压燃的原理。
活塞压缩气体，活塞对气体做功，由于时间很短，散热可以不计，机械能转化为气体的内能，温度升高，达到柴油燃点，可“点燃”柴油。
做功和热传递都能使物体的内能改变，能量在转化的过程中守恒，不仅机械能，其它形式的能也可以与内能相互转化，如电流通过电炉子发热，电能转化为内能（演示电炉子）；燃料燃烧生热，化学能转化为内能。
实验证明：在这些转化过程中，能量都是守恒的。
由此引发了我们更深刻的思考。
同学们把剩下的课文看完
再看一段录象：风力发电，电镀，电动机带动水泵抽水，汽车在公路上行驶，水电站，植物生长，风云雷电等，再观看准备的教具及学生带来的玩具。
投影仪再次打出讨论的题目：
1、能量守恒定律的内容是什么？
2、各种机器的作用是什么？
3、风力发电是什么能转化成什么能？
4、化学上电解食盐的过程，是什么能转化成什么能？
5、为什么说能量守恒定律是伟大的运动基本规律？
6、第一类永动机为什么不能成功？
7、举出一些生活中能量守恒的实例
让同学们前后座四人为一小组，互相交流一下，得出正确结论。
让同学举手发言，代表自己小组发言，其他小组补充，老师给以适当点拨。
答案：（胶片给出）
1、见课本。
2、各种机器都是能量转化器。
3、是机械能转化为电能。
4、是电能转化为化学能。
5、能够把各个领域联系起来，具有共同语言。
6、它违背了能量守恒定律。
7、举不胜举。
能量守恒定律是自然界最普遍的规律之一。
教学设计说明
1、热力学第一定律△U= Q + W 中各字母正负值的确定是个难点，难就难在物理意
义不清楚，设计的前半部分都是围绕着这一难点展开的。
2、各种能量在一定条件下可以互相转化，转化过程中总能量守恒。
这是一个意识
的问题，或者说是悟性，从内心深处感觉到总能量不变，这是很重要的物理思想。
3、以前我们学习的机械能守恒定律、动能定理等，还有刚学的热力学第一定律，
它们都是能量守恒定律的特例，都可以统一在能量守恒定律之中，比如说，汽车刹车直到停下来的过程中，动能减少，内能增加，也可以说，汽车克服摩擦力做功等于汽车减少的内能。
随堂练习：
1、 一家庭用高压锅煮饭，当水煮沸时跑气了，大量热气喷到了距离高压锅3米以外的小张手上，但并没有烫伤，为什么？
2、
2、一定质量的气体，气体受热膨胀对外界做了×105J 功，同时它的内能增加了×105J ，气体是吸热还是放热吸收或放出的热量为多少
3、如图中ABCD 是一条长轨道，其中AB 段是倾角为θ的斜面，CD 段是水平的。
BC 是与AB 和CD 都相切的一小段圆弧，其长度可略去不计。
一质量为m 的小滑块在A 点从静止状态释放，沿轨道滑下，最后停在D 点，A 点和D 点的位置如图所示。
现用一沿着轨道方向的力推滑块，使它缓慢地由D 点推回到A 点时停下。
设滑块与轨道间的动摩擦因数为μ，则推力对滑块做的功等于（ ）
h A
C、μmg (s+h / sinθ)
D、μmgs+μmghcotθ
4、炮兵打靶时，炮弹在炮膛中加速飞出炮口的过程中，炮膛中的火药气体温度是变化很大还是很小？说明理由。
5、一瀑布，落差30 m，假如在下落过程中机械能的减少量全部转化为水的内能，水的温度升高多少（
水的比热容C =×103J / kgk ）
6、说明下列现象中能量是怎样转化的。
A、水电站发电时，水轮机被水流冲击转动，带动发电机发电。
B、利用地热发电。
C、化学上的电镀过程。
D、植物生长过程。
7、“和平号”空间站已于2001年3月23日成功地坠落在南太平洋海域，坠落过程中可简化为从一个近圆轨道（可近似看作圆轨道）开始，经过与大气摩擦，空间站的绝大部分经过升温、熔化，最后汽化而销毁，剩下的残片坠入大海。
此过程中，空间站原来的机械能中，除一部分用于销毁和一部分被残片带走外，还有一部分能量E ˊ通过其它方式散失，（不考虑坠落过程中化学反应的能量）。
（1）试导出与下列各物理量的符号表示散失能量 Eˊ的公式。
（2）算出Eˊ的数值（结果保留两位有效数字）
坠落开始时空间站的质量M = ×105Kg；
轨道离地面的高度为h = 146Km；
坠落空间范围内重力加速度可看做g = 10 m / s 2；
入海残片的质量 m = ×104Kg；
入海残片的温度升高△T = 3000K；
入海残片的入海速度为声速v = 340m / s
空间站材料每1千克升温1K平均所需能量C = ×103J；
每销毁1千克材料平均所需能量μ = ×107J。