1、热力学第一定律教学设计与反思 科目：物理教学对象：高二选用教材：科教版一、 教学内容分析本节内容选自科教版 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（能量守恒定律在科教版已学习，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“
2、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?U=Q+W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、 教学目标物理观念能
3、够从能量转化的角度理解热力学第一定律的形式和内涵。 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。 了解第一类永动机不能制成的原因。科学思维会用?U=Q+W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、U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
4、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、 学习者特征分析知识层面： 学生已掌握了内能的定义及其微观解释。 本章前两节已经学习了在绝热过程中?U=W ，以及在单纯的热传递过程中?U=Q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。 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。 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
5、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。 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?U=Q+W的符号法则并熟练应用。 【教学难点】 （1）表达式?U=Q+W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
6、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著，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