1、4.2热力学第一定律教学设计一、 教材分析热力学第一定律既是3-3内容的重点，从近年江苏高考试题看，热力学第一定律又是高考的常考点。高考热学试题主要以热力学第一定律和理想气体的压强、体积、温度三者的关系的综合考查为主，即关键是U =QW和理想气体状态方程pV/T=C相结合进行考察学生的应变与解决问题的能力。二、 教学目的1.知道U、Q、W的正负号的物理意义，会用表达式U=Q+W解决问题2.知道理想气体U、W发生变化的宏观标志3.能解决热力学第一定律和气体实验定律相结合的综合问题三、 学法教法1.学情分析：学生通过前两节及初中的知识已经知道改变内能的方式有两种：做功和热传递，也已经知道单一的做功
2、或单一的热传递多少能量，物体的内能就变化了多少。但对Q、W、U的正负及其含义，以及既有做功又有热传递的情况如何求解系统内能的变化，难以对旧有知识进行逻辑系统的归纳和联系，从而发现新知识。2.教学方法：实验法、教师主导与学生探究相结合、五环自主学习、讲练结合。四、 重点难点1.重点：热力学第一定律的内容，及C与UWQ相结合题型的处理办法2.难点：Q、W、U的正负的选择及其含义，寻求C与UWQ相结合的结合点五、教学过程1. 导入新课问题引入： 有什么方法能使你的双手内能增加？教学设计说明 从生活的中实例出发，从身边的小事学起，能够让学生更加容易接受本节课要学学的内容，并且在以后的学习中能够懂得将知
3、识与生活实践结合在一起。实验激发：观看一个实验视频，注意观察其中的实验器材，实验过程，以及实验结果 教学设计说明实验一问题的形式引入激发学生的发散思维与参与度，以趣生疑，以疑引思，迅速激起学生的兴趣，集中注意力，激发其探究欲望。从实验中学生能够更加直观的观察到内能增加的结果。2. 新课教学师：改变内能的方式主要有两种：热传递和做功仅热传递：U=Q仅做功：U=W 这就是我们这节课所要学习的第一部分内容：改变内能的两种方式活动一：改变内能的两种方式师：结合前面的知识，学生以小组为单位，小组合作，共同完成“问题与讨论一”中的内容。生：成果汇报、改错纠正，初体验正负号含义。问题与讨论一：1.结合前两节
4、知识，分析下列情况，并总结出如何选取Q、W、U的正负？来源:Z#xx#k.Com 若物体与外界只有热交换，没有做功，外界传给物体10J热量，则物体的内能增加了多少？若物体向外界传出了10J热量，物体的内能增加了多少？ 若物体和外界只有做功，当外界对物体做了10J功，物体的内能增加了多少？当物体对外做了10J功，物体内能增加了多少？小结：Q取正号表示 ，Q取负号表示 ；W取正号表示 ，W取负号表示 ；U取正号表示 ，U取负号表示 。师：如果在改变内能的过程中，既存在做功过程，又存在热传递又该如何解决呢？下面我们就一起来学习这块内容。本节内容既是本章的重点又是高考的常考点，对我们来说特别重要，这节
5、课大家一定要尤其认真的听讲。2.若在改变物体内能的过程中，既有热传递又有做功，又该如何判断内能的变化？ 例如，物体吸收4J热量，同时外界对物体做了10J的功，物体的内能如何变化？ 又如，物体吸热4J，同时物体对外界做了10J功，物体内能又如何变化？教学设计说明以上四个问题是在学生已有的知识的基础上，以问题引领的方式让学生体会并总结出如何选取Q、W、U的正负以及热力学第一定律的公式。两题通过计算“内能的增量”让学生意识到内能的变化量U其实可正可负可为0，只不过是正号代表内能增大，负号代表内能减少，0代表内能不变。同时也就理解了Q、W的正负号的物理意义分别代表吸、放热；外对内、内对外做功。两题是在
6、弄清正负号的基础上，让学生通过小组讨论的形式，自然可总结出在改变物体内能的过程中，若既有热传递又有做功，求解内能变化量的方法。此时学生虽然已经能够求出既有做功又有热传递时内能变化量的大小，但对热力学第一定律的内容，无论是其文字表达式还是数学计算式都还没形成系统深刻的认识，所以这块总结性的内容还是需要教师点拨和总结。教师总结：（PPT展示）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。数学表达式为：U =Q+W。边板书便提问：请共同判断正负：吸热？放热？外对内做功？内对外做功？内能增大？内能减小？ 进来，大于0：吸热Q0,外对内WO, 内能增加U0 热传递Q系统 外界做功
7、W出去，小于0：放热Q0,内对外WO, 内能减少U0如何快速的判断出Q、W、U的正负呢？ 听好了！进来的都是正的，出去的都是负的！进来的有哪些？出去的呢？生：进来：吸热、外对内做功、内能增大出去：放热、内对外做功、内能减小师：打开PPT，班级集体完成一下内容：热力学第一定律内容：一个热力学系统的内能增量等于 与 的和。表达式： 各物理量正负号的意义：符号热量Q功W内能改变U师：再次强调，U =Q+W中的“+”为运算符号，无论Q、W、U的正负号如何，在运用公式的时候，始终要使用“+”号即U =Q+W。教学设计说明 黑板板书简图帮组学生理解内能的改变方式，直观的体会正负号的选取。“进来的取正，出去
8、的取负”简单明了把六个过程合并为了一句话，更利于学生的理解与记忆。PPT展示，班级集体填空，让学生再次加深印象，课上及时复习提高了课堂效率。教师边读题边结合多媒体PPT白板技术，板书例1的详尽解题步骤。强调做题规范，再次明确正负号的选取方法，及时巩固所学内容。请学生黑板板书“反馈1”，其他同学对黑板上存在的问题进行纠错、改错，教师点拨引导。使学生真正的理解并掌握热力学第一定律的基本内容。例1一定量的气体在某一过程中，外界对气体做了8104 J的功，气体放出了2105 J的热量，则下列各式中正确的是(B)AW8104 J， Q2104 J，U1.2105 JBW8104 J， Q2105 J，U
9、1.2105 JCW8104 J，Q2104 J，U1.2105 JDW8104 J，Q2104 J，U1.2105 J反馈1.一定量的气体，气体向外界放出热量2.7105J，内能增加4.3105J。在这一过程中，是气体对外做功，还是外界对气体做功？做了多少功？教学设计说明讲练结合，纠错改错，规范书写，知识运用加深理解。活动二：气体实验定律和热力学第一定律的结合师：前面已经说了这节是高考的常考点。学到目前为止，大家认为难吗？生：不难！追问：高考就考这么简单的内容？可能吗？生：不可能！师：高考主要是考察我们的综合能力，高考试题常考热力学第一定律与理想气体的状态方程相结合的内容。追问：什么是理想气
10、体？理想气体内能的特点？理想气体的状态参量有哪几个？理想气体的状态方程的表达式？热力学第一定律U =Q+W与理想气体的状态方程pV/T=C的结合点？教学设计说明以问题的形式追问，由易到难，在回顾复习相关知识的同时，再次激起学生的学习热情和兴趣，瓦解本节的难点内容。问题，预估我校学生基础比较薄弱，很难将知识进行自我整合和运用的特点。抛出问题后，若学生一时不知该如何切入回答，则让学生讨论“问题与讨论二”中的第一个问题：一定质量的理想气体，哪一个状态参量发生了变化，一定能说明气体的内能发生了变化？哪一个状态参量发生了变化，就能说明气改变体内能的过程中存在做功过程？（再次观察开始上课时播放的活塞做功视
11、频）教学设计说明评估学情，针对所教学生特点，将有跨度的内容细化成学生易上手的问题，换个角度、换种问法让学生自发的思考，真正做到在教师的引导能够自己解决问题，获得学习的成就感，促进学习积极性。在此，之所同一个内容以不同的两种形式抛给学生，一是让学生加深理解U =Q+W与pV/T=C的结合点就是温度T和体积V；二是借此引导学生，在遇到不明白的问题的时候，要学会将不懂的问题化解成已懂的内容反问自己，进而真正的理解题意，举一反三，灵活运用。师：通过分析我们已经知道了，C与UWQ的结合点是T和V，请大家利用这一结论分析以下两种情况中P、V、T及Q、W、U将如何变化？1. 等温压缩2.等压膨胀结合PPT画
12、流程图的形式，帮助学生加深理解C与UWQ的结合点是T和V这一重要结论。并让学生遇到此类问题时脑海中能够形成一个清晰的解题思路，让看似复杂的内容简单化，消除学生的畏难情绪。具体流程图如下图所示：对“活动二 气体实验定律和热力学第一定律的结合”这块内容进行总结如下三条：1.对一定质量的理想气体而言：温度是否变化决定内能变化情况，体积是 否变化决定是否存在做功过程；2.气体实验定律和热力学第一定律的结合点是：温度T和体积V；3.吸、放热由U=Q+W中_Q_的正负决定。带领学生对例2进行审题，理解“气体做了800J的功”和“气体向外界放出200J的热”其物理语言的具体含义。再次强调“体积做功，温度内能
13、”之间的联系。例2.一密闭的气缸，外力作用下使活塞P发生移动，活塞对缸内气体做了800 J的功，同时气体向外界放出200 J的热缸内气体的( A )A体积减小，温度升高，内能增加600 J B体积增大，温度升高，内能增加600 J C体积减小，温度降低，内能增加600 J D体积增大，温度降低，内能减少200 J 反馈2.若上图密闭汽缸中的气体发生等温膨胀，则缸内的气体（ D ）A.放热，U0 B.吸热，U0C.放热，U=0 D.吸热，U=0反馈3.如图所示，A、B两点表示一定质量的某种理想气体的两个状态，当气体从状态A变化到状态B时（C）A气体对外界做功 B气体内能一定增加C气体对外界放热D
14、气体体积变大教学设计说明气体实验定律和热力学第一定律的结合”这块知识点既是本节的重点又是本节的难点，其运用的关键点在于深刻理解C与UWQ的结合点是：T和V，故对本块难点内容采取的是PPT画分析流程图的方式展示。度T是否变化决定内能是否变化，体积V 是否变化决定是否存在做功过程这一结论在图中得到了充分的展现。课堂小结：热力学第一定律：U=Q+W1各物理量正负号的意义：符号热量Q吸热放热功W外对内做功内对外做功内能改变U内能增加内能减小2.对一定质量的理想气体而言：温度是否变化决定内能变化情况，体积是 否变化决定是否存在做功过程；3.气体实验定律和热力学第一定律的结合点是：温度T和体积V；4.吸、放热由U=Q+W中_Q_的正负决定。
