热力学第一定律教学设计教案
(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。
02章 热力学第一定律
二、等压过程（isobaric process) p1 = p2 = pe，等压热效应 1. U Q p pe V Q p ( pV )
2．焓
U 2 U1 Q p p2V2 p1V1 Q p U 2 p2V2 U 1 p1V1
16字口诀： 异途同归，值变相等；周而复始，数值还原。
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2.1 概述
5.热力学平衡态（即定态）
热平衡（thermal equilibrium）: T1 = T2 = … =T 力学平衡（mechanical equilibrium）: p1 = p2 = … = p 相平衡（phase equilibrium）：物质在各相间的分布达到平衡， 各相的组成和数量不随时间而变。 化学平衡（chemical equilibrium ）：化学反应达到平衡，体系 的组成不随时间而变。
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2.3 焓（enthalpy）
U Q W
dU Q W dU Q pe dV
W f 0
一、等容过程（isochoric process) dV = 0，等容热效应 dU Q U QV
物理意义：体系在等容过程中所吸收的热全部用以增加内能。 适用条件：封闭体系平衡态，不做非体积功的等容过程。
例1：把100克0℃水放在一绝热套中，
内有电阻丝。如图。
H2O（l，0℃）→H2O（l，50℃） 始态 A 终态 B
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水和电阻丝为体系，绝热箱和电池为环境。
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Hale Waihona Puke 2.2 热力学第一定律ΔU1：绝热过程中，体系内能的变化。
工程热力学第三章热力学第一定律教案
第三章 热力学第一定律热力学第一定律是研究热力学的主要基础之一，也是分析和计算能量转化的主要依据，并且在我们以后的几章分析中也离不开它。
对其他热力学理论的建立也起着非常重要的作用。
热一律的建立1840—1851年间，迈耶、焦耳、赫尔姆霍茨建立了热力学第一定律，它指出了能量转化的数量关系，随着分子运动论的建立和发展，肯定了热能与机械能相互转化的实质是热能与机械能都是物质的运动，其相互转化就是物质由一种运动形态转变为另一种运动形态的运动且转化时能量守恒，把能量守恒定律应用于热力学，就叫做热力学第一定律，至此热力学第一定律完全建立。
本章重点：1 讨论热力学第一定律的实质。
2 能量方程的建立及工程实际中的应用。
3—1 热力学第一定律的实质实质：热一律的实质是能量转化与守恒定律在热现象上的应用。
能量转化守恒定律指出：在自然界中，物质都具有能量，能量有各种不同的形式，既不能创造，也不能随意消失，而只能从一种形态转化成另一种形态。
由一个系统转逆到另一个系统。
在能量转化和传递过程中，能量的总和保持不变，这个定律对任何一个系统都可写成∆⇒⇒//系统进入 离开即输入系统的能量-输出系统的能量=系统储存的能量的变化量。
能量守恒定律不适从任何理论推导出来的，而是人类在长期的生产斗争和科学实验中积累的丰富经验的总结，并为无数实践所证实。
它是自然界中最普遍、最基本的规律之一。
普遍适用于机械的、热能的、电磁的、原子的、化学的等多变过程。
物理学中的功能原理、工程力学中的机械能守恒定律等。
其实质都是能量守恒与转化定律，热一律就是能量转化与守恒定律在热现象上的应用。
这个定律指出，热能与其它形式的能量相互转化和总能量守恒。
机械能 热能 化学能 电磁能在本课程范围内主要是热能与机械能的相互转化，因此：热一律也可表示为：热→功，功→热。
一定量热消失时，必产生与之数量相当的功。
消耗一定量的功时，必产生相当数量的热。
用数学形式表示：Q AW = 1427kcalA kg m =⋅W TQ = 1kg m J kcal A⋅=Q W = kJ这一关系表明，热一律确立了热与机械能相互转化时，热量与功量在数量上的关系。
2022物理第13章热学第3节热力学定律与能量守恒定律教案
第3节热力学定律与能量守恒定律一、热力学第一定律1．改变物体内能的两种方式（1）做功；(2）热传递。
2．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。
（3)正、负号法则：物理量W QΔU＋外界对物体做功物体吸收热量内能增加－物体对外界做功物体放出热量内能减少二、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，或者是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.2．条件性能量守恒定律是自然界的普遍规律，某一种形式的能是否守恒是有条件的。
3．第一类永动机是不可能制成的，它违背了能量守恒定律。
三、热力学第二定律1．热力学第二定律的两种表述（1）克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体.（2）开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量,使之完全变成功，而不产生其他影响.或表述为“第二类永动机是不可能制成的”。
2．用熵的概念表示热力学第二定律：在任何自然过程中,一个孤立系统的总熵不会减小。
3．热力学第二定律的微观意义一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行。
4．第二类永动机不可能制成的原因是违背了热力学第二定律。
一、思考辨析（正确的画“√"，错误的画“×”)1．外界压缩气体做功20 J,气体的内能可能不变.2．给自行车打气时，发现打气筒的温度升高，这是因为打气筒从外界吸热。
（×) 3．可以从单一热源吸收热量，使之完全变成功.4．热机中,燃气的内能可以全部变为机械能而不引起其他变化. (×)5．自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，能量正在消失.6．利用河水的能量使船逆水航行的设想，符合能量守恒定律.(√)二、走进教材1．（人教版选修3－3P61T2）(多选)下列现象中能够发生的是（)A．一杯热茶在打开杯盖后，茶会自动变得更热B．蒸汽机把蒸汽的内能全部转化成机械能C．桶中混浊的泥水在静置一段时间后,泥沙下沉，上面的水变清，泥、水自动分离D．电冰箱通电后把箱内低温物体的热量传到箱外高温物体CD[由热力学第二定律可知，一切自发进行与热现象有关的宏观过程，都具有方向性,A错误;热机的工作效率不可能达到100%，B错误；泥沙下沉,系统的重力势能减少，没有违背热力学第二定律，C正确；冰箱通过压缩机的工作,把热量从低温物体传到高温物体,该过程消耗了电能，没有违背热力学第二定律，D正确。
3.2热力学第一定律 教案
3.2热力学第一定律〖教材分析〗通过对上两节课内容的归纳，即做功和热传递都可以改变物体的内能，并且二者是等效的。
在此基础上，提出当外界对物体既做功又热传递时，物体的内能如何改变?通过分析讨论，自然得出热力学第一定律。
通过课本例题的讲解，培养学生运动热力学第一定律分析和解决问题的能力。
〖教学目标与核心素养〗物理观念∶知道热力学第一定律及其符号法则，能从热力学学的视角正确描述和解释生活中的热现象，能灵活应用热力学第一定律解决实际问题。
科学思维∶理解热力学第一定律的公式，并能在新的生活情境中对问题进行分析和推理。
科学探究：通过热力学第一定律的应用，养成与他人合作探究的习惯，体验科学家探究规律的艰辛与执着。
科学态度与责任∶从焦耳的实验到热力学第一定律，认识到我们应该具有实事求是的态度，认识到物理学是人类认识自然的方式之一。
〖教学重难点〗教学重点：热力学第一定律的公式及其符号法则。
教学难点：热力学第一定律和实际应用。
〖教学准备〗多媒体课件等。
〖教学过程〗一、新课引入汽缸内有一定质量的气体，压缩气体的同时给汽缸加热。
那么，气体内能的变化会比单一方式（做功或传热）更明显。
这是为什么呢?分析：压缩气体，内能增大，给气体加热内能也是增大。
两者叠加所以就更明显。
二、新课教学（一）热力学第一定律焦耳的实验归总结除了：做功与传热在改变系统内能方面是等价的。
之前学过做功和热传递都可以改变物体的内能，回顾一下公式。
在绝热过程中Q=0，系统内能增量等于外界对系统做的功ΔU=W，而当外界对系统做功为零W=0，那系统的内能增量等于吸热ΔU=Q。
这两种方式在改变物体内能的结果上是相同的。
思考：如果物体在跟外界同时发生做功和热传递的过程中，内能又如何变化呢？既然做功与传热对改变系统的内能是等价的，那么当外界既对系统做功又对系统传热时，内能的变化量就应该是ΔU=W+Q热力学第一定律：一个热力学系统的内能变化量等于外界向他传递的热量与外界对他所做的功的和。
热力学第一定律教案
热力学第一定律教案热力学第一定律教案一、教学目标1.理解热力学第一定律的定义和内涵，掌握能量守恒定律。
2.能够运用热力学第一定律解释和计算能量的转化和转移问题。
3.培养学生分析和解决问题的能力，发展学生的科学素养和实验技能。
二、教学内容热力学第一定律的内容，以及如何运用热力学第一定律解释和计算能量的转化和转移问题。
三、教学过程1.引入：通过实例引入热力学第一定律，让学生感知能量守恒定律在日常生活和工业生产中的重要性。
2.基本概念的讲解：讲解热量、工作和内能的定义，阐述这些概念在热力学中的重要性。
特别强调热量和工作在能量转化过程中的作用。
3.热力学第一定律的表述：讲解热力学第一定律的具体表述，即能量不能被创造或消失，只能从一种形式转化为另一种形式或从一个物体传递给另一个物体。
让学生理解这个定律的实质是能量守恒。
4.热力学第一定律的应用：通过实例讲解如何运用热力学第一定律解释和计算能量的转化和转移问题。
例如，通过一个加热器将热量转化为机械能，或者通过一个制冷器将机械能转化为热量。
5.实验操作：通过实验活动，让学生亲自操作实验，观察能量的转化和转移过程，体验热力学第一定律。
6.课堂讨论：组织学生进行小组讨论，分享对热力学第一定律的理解和应用，以及在日常生活中找到的能量转化和转移的例子。
7.总结与回顾：回顾热力学第一定律的定义和内涵，总结能量守恒定律的重要性，强调在日常生活和工业生产中保持能量平衡的重要性。
8.作业布置：布置相关练习题，让学生巩固热力学第一定律的内容，并能够灵活运用该定律解释和计算能量的转化和转移问题。
四、教学评价通过提问、小组讨论和作业检查等方式，评价学生对热力学第一定律的理解和应用情况。
同时，鼓励学生通过自主学习和实验操作进一步加深对热力学第一定律的理解。
(完整版)热力学第一定律教案设计
.例如:恒温的水池中，有一气泡缓慢上升，在此过程中，气泡的体积会逐渐增大，不考虑气泡内气体分子势能的变化，则下列说法中正确的是：（）
A、气泡对外界做功B、气泡的内能增加
C、气泡与外界没有热传递D、气泡内气体分子的平均动能保持不变。
提出问题:如果外界没有对系统共供给能量，系统对外做功，系统的能量如何变化？
学生通过讨论并结合刚刚学过的公式
和生活相关实例,得出结论: 系统对外做功必定以系统内能的减少为代价。
给出历史上一些永动机的模型，还有相关的趣闻。
提出问题:历史上永动机为什么没有成功?
学生运用能量守恒定律进行解释。
教师总结本节课的内容上的联系和过渡，强调重点难点。布置作业。
情感态度与价值观
学习历史上众多科学家探索自然规律的精神，进一步进行辩证唯物主义教育。增强学生开发新能源、合理利用能源、发展节能技术的观念。
目标制定依据
学生分析
1.本章之前，学生已经知道改变内能的两种方式，并且有一些自己的生活体会。
2．学生已经掌握了能量的一些思想。
教材分析
本节包含两大部分内容，一是热力学第一定律，二是能量守恒定律。前者是在改变内能的两种方式的基础上直接得出，也为能量守恒定律的学习作了一个很好的铺垫。对于能量守恒定律，首先应明确它的重要性，可以说贯穿整个高中物理。因此应该综合运用学过的知识，通过各知识点的内在逻辑联系，建立能量守恒定律的观点。
教学准备
实验准备
不用实验器材，灵活使用讲台上的一些东西。
课件准备
课件:用Powerpoint做的教学课件,关于永动机的教学录像带
教学流程图
学生讨论
外界既对系统做功又对系统传热，如何计算
做功和热传递的比较
热力学基本法则教案
热力学基本法则教案1. 引言本教案旨在介绍热力学的基本法则，包括热力学第一定律和热力学第二定律。
通过本教案的研究，学生将了解能量守恒原理以及热传递和热转换的基本规律。
2. 热力学第一定律热力学第一定律，也被称为能量守恒定律，表达了能量在系统中的转移和转换过程中的守恒原理。
热力学第一定律可用以下公式表示：$$\Delta U = Q - W$$其中，$\Delta U$ 表示系统内能的变化，$Q$ 表示系统吸收或释放的热量，$W$ 表示系统所做的功。
这个公式说明了系统内部能量的变化可以通过热传递和功来描述。
3. 热力学第二定律热力学第二定律描述了热量在系统间传递的方向性和不可逆性。
热力学第二定律可以通过以下两个等效表述方式来描述：- 克劳修斯表述：不可能将热量从一个低温物体传递给一个高温物体而不引起其他变化。
- 开尔文表述：不可能从单一热源吸收热量，完全转换为功而不引起其他变化。
通过研究热力学第二定律，学生将理解热量传递和热转换的不可逆性以及热机效率的限制。
4. 教学活动建议- 利用案例和示意图演示热传递和热转换的实际应用场景，帮助学生理解热力学第一定律和第二定律的实际意义。
- 进行小组讨论和问题解答，加深学生对热力学基本法则的理解和应用能力。
- 组织实验室实践活动，让学生通过实际操作观察和测量能量转换过程中的现象，加深对热力学定律的认识。
5. 总结本教案介绍了热力学的基本法则，包括热力学第一定律和热力学第二定律。
通过学习热力学基本法则，学生将理解能量守恒原理以及热传递和热转换的基本规律。
教学活动建议包括演示案例、小组讨论和实验室实践，旨在提高学生对热力学定律的理解和应用能力。
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《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。
从课程标准来看热力学第一定律在高考中是I级要求，了解其内容及含义并且能进行简单运用即可。
热力学第一定律为同学们建立了“做功与传热在改变系统内能方面是等价的”这一图像，是高中教学的重点但非难点。
从教材内容来看，教材的思路是从焦耳的实验出发得到“做功与传热在改变系统内能方面是等价的”的观念，从而总结出的规律，进而推广得到能量守恒定律，并介绍永动机的不可能性。
而本节课的教学设计是在教材的基础上，用一个新颖的实验作为引入，承接原来学过的“单纯做功／热传递改变系统内能”引出“做功与传热在改变系统内能方面的等价性”，激发学生乐趣，有助学生理解物理图像。
从功能上讲，学习热力学第一定律完善了学生对于能量及其规律的知识体系，且让学生能更深一步了解热与内能，并且为下一节学习熵的原理打下基础。
二、教学目标
物理观念1.能够从能量转化的角度理解热力学第一定律的形式和内涵。
2.理解、掌握能量守恒定律，会用能量守恒的观点分析物理现象，
明确其优越性。
3.了解第一类永动机不能制成的原因。
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.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。
科学态度与责任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。
3)学生在必修2已经学习了能量守恒定律，对于能量的转移和转化已经有较成熟的
理解。
2.能力层面：
符号的规定是本节学习的难点，而高二学生在学习加速度、力时就掌握了用符号来表示方向的技巧，为本节学习打下了坚实基础。
高中的知识规律较初中而言普遍更为抽象和偏向解题技巧，而本节学习的精髓应是让学生能够从抽象的公式回归到生活中的物理现象，学以致用。
所以需要教师带领学生动手实验，体验热学的乐趣。
3.认知困难：
第一类永动机的不可能性。
四、教学方法及策略
教学方法：谈话法、讨论法、讲授法、观察法、阅读法。
教学策略：实验总结法、理论归纳法。
五、教学重点及难点
【教学重点】（1）用热力学第一定律分析内能改变的问题。
（2）掌握的符号法则并熟练应用。
【教学难点】（1）表达式中各物理量的符号及其物理意义。
（2）第一类永动机的不可能性。
六、教学过程
教学内容教师活动学生活动设计意图（一）引入：
在本书第一章，我们学习了分子动理
论，知道任何系统都具有内能，且永不为零，
它的大小可以由温度、体积影响。
那在实际
操作中，我们可以采用哪些方式来改变系统
的内能呢接下来我们来看两个实验，在观察过程中，大家注意思考它们分别是采用什么方式改变系统内能的。
教师播放热刀切乒乓球实验和演示往塑料瓶中加压“造云”实验。
由上述两个实验我们知道，做功和热传递都可以改变系统内能。
【提问】那如果系统在跟外界同时发生做功和热传递，内能的变化与热量及做功之间有什么关系呢
这就是我们这节课要学习的内容。
播放视频、
做实验、
写板书（标
题）、
提出问题
思考教师提
出的问题
激发学生兴
趣，承上启
下
（二）新课教学：1、热力学第一定律
早在19世纪，克劳修斯就在热力学理论研究方面建树卓着，更在1850年在他发表的论文中首次用数学的形式表达了内能与热量及做功的关系，这就是热力学第一定律。
（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之和。
（2）表达式：
其中ΔU表示系统内能的增量，Q表示系统吸收的热量，W表示外界对系统做的功。
【提问】请同学们思考：一定量的气体膨胀，是气体对外界做功，还是外界对气体做功那如何表示这个方向问题
答：正负符号。
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写板书、
提出问题
联系所做“制
云”实验以及
教材[思考与
讨论]例子给
学生讲解符号
的规定以及物
理意义。
联系所做“制
云”实验给同
学们拓展气体
状态变化与物
理量对应方
法。
写板书
写板书
思考问题、
【回答】利
用符号表示
方向
阅读教材[思
考与讨论]、
记笔记
记笔记
同学们听故
事，思维可
稍放松。
计算课件上
例题
问题的设置
与解决有助
于培养学生
利用热力学
第一定律解
决问题的思
维。
符号规则的
本质是不难
的，但是学
生很容易被
表象牵着鼻
子走，死记
硬背。
所以
要帮助学生
抓住其根
本，利用直
观的表格帮
助学生理清
规律。
该部分属于
拓展内容，
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。
（三）课堂小结：
本节课的主要内容是热力学第一定律
及其运用，该内容在高考的3-3选考题中，出现的概率非常高，属于本书比较重要的内容。
布置作业
检测教学效
果。
七、教学评价设计
八、板书设计
热力学第一定律
一、热力学第一定律
1、内容：一个系统的内能增量等于系统吸收的热量与外界对系统所做的功之和。
2、表达式：
3、对公式ΔU、Q、W符号的规定：
二、气体状态变化与物理量对应方法
三、能量守恒定律及第一类永动机
四、应用热力学第一定律解题的一般步骤：
九．教学反思
1．请简单描述这节课的教学或学习流程；
2．有哪些精彩的瞬间；这节课中你最满意的地方或者让您最兴奋的地方
3．学生对这节课的学习达到你期望的水平了吗你满意吗这节课有哪些问题没有解决为什么或者让你觉得不足的地方在哪里
4．课堂上有出乎你意料的事件发生吗你是如何解决的
5．如果让你重新上这节课，你会怎样上有什么新想法吗
6．从学生的作业、课后谈话等途径你觉得学生的学习效果如何为什么会有这样的反应
7．当时听课的老师或者专家对你这节课有什么评价对你有什么启发。