《热力学第一定律能量守恒定律》
一、 说教材
本节内容是在前面学习分子动理论及物体内能的知识的基础上，及对物体内能的改变的进一步量化研究而进行编写的，得出了热力学第一定律，并归纳得出了能量守恒定律。
热力学第一定律是热学中的一个重要定律，而能量守恒定律是整个物理学的一个重要定律。因此本节课的教学重点是：1. 热力学第一定律的教学；2.能量守恒定律的教学。教学难点是：
1. 热力学第一定律的应用；2是能量守恒定律的应用。
二、 教学目标的确定
根据以上分析可知，通过本节课的教学，应使学生理解热力学第一定律，掌握定律中各物理量正负号的确定，会运用热力学第一定律解决一些实际问题，理解并会运用能量守恒定律分析解决一些实际问题。
三、 说学情
我校生源教差，学生基础普遍不好，对抽象事物的理解能力极弱，多数学生存在厌学情绪。
四、 说教法
鉴于我班学生的实际情况，又由于热力学第一定律是教学的重点及难点，因此我将利用教学的相当多的时间来进行热力学第一定律的教学，具体来说△U=W+Q中各物理量的意义及正负号
的确定对学生来讲是很困难的，在教学中我计划用收入、支出和结存的观点去分析，以通俗易懂的语言来阐述；对于能量守恒定律的教学，我计划调动学生相互讨论自然界中的各种能量间的转化，分析得出能量守恒定律。
五、 教学流程设计
1. 引入新课
我们在前面学习了改变内能的两种方法：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，即由做功和热传递均能改变物体的内能入手，提出“它们间有何数量关系”的设问来引入热力学第一定律。再以“以前学习过的电能、化学能等各种形式的能，它们在转化过程中遵守什么样的规律”来引入能量守恒定律。
2. 新课教学
（1） 热力学第一定律
通过投影给出一些简单的问题：
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界做功，会引起物体内能怎样的变化？
2. 一个物体，如果它跟外界之间没有做功，那么物体吸热与放热会引起物体内能怎样的变化？
3. 如果物体跟外界同时发生做功和热传递的过程，△U、W、Q的正负号如何确定？
4. △U、W、Q三者都有正负，它们的关系怎样？
请同学们带着问题看书看到△U=W+Q，再让同学们前后座四人为一小组相互交流、讨论，让同学代表自己小组发言，其他小组补充，老师给以适当点拨，最后得出热力学第一定律表达式△U=W+Q。
请同学们前后座四人为一小组相互交流、讨论，让同学代表自己小组发言，其他小组补充来介绍式中各量的物理意义及正负号的确定，教师以向银行存钱、从银行取钱为例来总结，加深学生对此的理解。
然后，进行例题讲解：
例：一定质量的气体从外界吸收了260000焦耳的热量，内能增加了420000焦耳，是气体对外界做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260000焦耳不变，但是内能只增加了160000焦耳，这一过程做功情况怎样？ 解：根据题意得出：
Q=260000焦耳，△U＝420000焦耳，求：W＝？
根据△U=W+Q代入可得：W＝160000焦耳
W为正值，外界对气体做了功，做了160000焦耳的功。 第二问中，Q＝260000焦耳，△U＝160000焦耳
计算结果：W＝－100000焦耳，这说明气体对外界做了功，做了100000焦耳。
通过典型例题的讲解，加深学生对知识的理解和运用能力。 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，活塞对气体做了功，由于时间很紧，散热可以不计，机械能转化为气体的内能，温度升高，达到柴油的燃点而点燃柴油。
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，其他形式的能也可以与内能相互转化，如电流转化为内能（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，引入能量守恒的教学。
（2） 能量守恒定律
先让学生观看录象：电流通过电炉发热；燃烧煤产生热量；风力发电；电动机带动水泵抽水等，再通过投影给出一些问题：
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定律？
6. 第一类永动机为什么不能成功？
7. 举出生活中的一些能量守恒的实例。
请同学们前后座四人为一小组相互交流、讨论，让同学代表自己小组发言，其他小组补充，教师引导学生得出自然界中的各种能量都可以相互转化，且在转化中总能量守恒，再分析第一类永动机不可能制成的原因，加深学生对能量守恒定律的理解
及运用其分析解决问题的思路和方法。
六、 说板书设计
板书的作用是使课堂教学的重点内容长时间地留在学生的视野里，以增加知识对学生大脑的刺激作用，使学生能牢固地记忆知识。因本节有两大块内容：热力学第一定律和能量守恒定律，且热力学第一定律中各量的物理意义及正负号确定是一难点，故本节课的板书我计划这样设计：
（一）热力学第一定律
1. 数学表达式：
△U=W+Q
2. 各量的物理意义及正负号确定：
(1)当外界对物体做功时，W＞0;当物体对外界做功时，W＜0.
（2）当物体从外界吸热时，Q＞0;当物体向外界放热时，Q＜0.
（3）当物体的内能增加时，△U＞0，当物体的内能减少时，△U＜0。
（二）能量守恒定律
1. 内容：
能量既不会被消灭，也不会被创生，只能从一种形式转化为另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体，在能量的转化和转移过程中总量保持不变。
2. 第一类永动机不可能制成
第二篇：选修3-3热力学第一定律教案
热力学第一定律
学习目标
1．知道热力学第一定律的内容及其表达式
2．理解能量守恒定律的内容
3．了解第一类永动机不可能制成的原因
自主学习
一、功和内能
1.什么样的过程叫绝热过程?
2.焦耳的实验说明了什么问题？
3.写出内能的定义。
4.内能的增加量与外界对系统所做的功有何关系？
二、热和内能
1.内能的增加量与外界向系统传递的热量有何关系？
2.做功和热传递在改变系统的内能上有何区别？
三、热力学第一定律
1.写出热力学第一定律的内容及其表达式。
2.写出能量守恒定律的内容。
3.第一类永动机不可能制成的原因是什么？
预习自检：
1、在下述各种现象中，不是由做功引起系统温度变化的是（ ）
A、在阳光照射下，水的温度升高
B、用铁锤不断捶打铅块，铅块的温度会升高
C、在炉火上烧水，水的温度升高
D、电视机工作一段时间，其内部元件温度升高
2、如图所示，活塞将汽缸分为甲、乙两室，汽缸、活塞（连同拉杆）是绝热的，且不漏气，以U甲、U乙分别表示甲、乙两气室中气体的内能，则在拉杆缓缓向外拉的过程中（ ）
A、U甲不变，U乙减小 B、U甲增大，U乙不变
C、U甲增大，U乙减小 D、U甲不变，U乙不变
3、如图所示，把浸有乙醚的一小块棉花放在厚玻璃筒内底部，当很快向下压活塞时，由于被压缩气体遽然变热，温度升高达到乙醚的燃点，使浸有乙醚的棉花燃烧起来，此实验的目的是要说明（ ）
A、对物体做功可以增加物体的热量 B、对物体做功可以改变物体的内能
C、对物体做功一定会升高物体的温度 D、做功一定会增加物体的
4、关于物体的内能和热量，下列说法中正确的有（ ）
A、热水的内能比冷水的内能大
B、温度高的物体其热量必定多，内能必定大
C、在热传递过程中，内能大的物体其内能将减少，内能小的物体其内能将增加，直到两物体的内能相等
D、热量是热传递过程中内能转移量的量度
5、下列关于物体的温度、内能和热量的说法中正确的是（ ）
A、物体的温度越高，所含热量越多
B、物体的内能越大，热量越多
C、物体的温度越高，它的分子热运动的平均动能越大
D、物体的温度不变，其内能就不变化
6、假设在一个完全密封绝热的室内，放一台打开门的电冰箱，然后遥控接通电源，令电冰箱工作一段较长的时间后再遥控断开电源，等室内各处温度达到平衡时，室内气温比接通电源前是( )
A、一定升高了 B、一定降低了 C、一定不变 D、可能升高，可能降低，也可能不变
课内探究
一、热力学第一定律
一定质量的气体，膨胀过程中是外界对气体做功还是气体对外界做功？如果膨胀时做的功是135J，同时向外放热85J，气体内能的变化量是多少？内能是增加了还是减少了？
请你通过这个例子总结ΔU、W、Q几个量取正、负值的意义。
例1.一定量的气体在某一过程中，外界对气体做了8×104J的功，气体的内能减少了1.2×105J，则下列各式中正确的是 （ ）
A.W=8×104J，ΔU =1.2×105J ，Q=4×104J
B.W=8×104J，ΔU =－1.2×105J ，Q=－2×105J
C.W=－8×104J，ΔU =1.2×105J ，Q=2×104J
D.W=－8×104J，ΔU =－1.2×105J ，Q=－4×104J
例2.一定质量的气体，在压缩过程中外界对气体做功300J，但这一过程中气体的内能减少了300J，问气体在此过程中是吸热还是放热？吸收（或放出）多少热量？
例3. 一定质量的气体从外界吸收了4.2×105J的热量，同时气体对外做了6×105J的功，问：
（1）物体的内能是增加还是减少？变化量是多少？
（2）分子势能是增加还是减少？
（3）分子的平均动能是增加还是减少？
二、能量守恒定律
⑴.自然界存在着多种不同形式的运动，每种运动对应着一种形式的能量。如机械运动对应机械能；分子热运动对应内能；电磁运动对应电磁能。
⑵.不同形式的能量之间可以相互转化。摩擦可以将机械能转化为内能；炽热电灯发光可以将电能转化为光能。
⑶.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。这就是能量守恒定律。
(4).热力学第一定律、机械能守恒定律都是能量守恒定律的具体体现。
(5).能量守恒定律适用于任何物理现象和物理过程。
(6).任何机器运动时只能将能量从一种形式转化为另一种形式，而不可能无中生有地创造能量，即第一类永动机是不可能制造出来的，以为它违背了能量守恒定律。
当堂检测
1．关于物体内能的变化，以下说法正确的是 （ ）
A.物体吸热，内能一定增大
B.物体对外做功，内能可能增大
C.物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变
D.物体放出热量，同时对外做功，内能可能不变
2．自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，下列说法正确的是 （ ）
A.秋千的机械能守恒 B.秋千的能量正在消失
C.只有动能和重力势能的相互转化 D.减少的机械能转化为内能，但总能量守恒
3.一定量的气体从外界吸收热量3.85×105J，它的内能增加2.43×105J，气体对外界做了功还是外界对气体做了功，做了多少功？
课后拓展
1．下列各物体在所经历的过程中，内能增加的有 ( )
A.在光滑斜面上由静止释放而下滑的物体 B.水平飞行并射穿木块的子弹
C.在绝热的条件下被压缩的气体 D.在光滑水平面上运动的两个小球，碰撞后以共同的速度运动
2．在热力学第一定律的表达式ΔU=W+Q中关于ΔU、W、Q各个物理量的正、负，下列说法中正确的是 （ ）
A.外界对物体做功时W为正，吸热时Q为负，内能增加时ΔU为正
B.物体对外界做功时W为负，吸热时Q为正，内能增加时ΔU为负
C.物体对外界做功时W为负，吸热时Q为正，内能增加时ΔU为正
D.外界对物体做功时W为负，吸热时Q为负，内能增加时ΔU为负
3．对于在一个大气压下100℃的水变成100℃的水蒸气的过程中，下列说法正确的是 （ ）
A.水的内能增加，对外界做功，一定是吸热 B.水的内能不变，对外界做功，从外界吸热
C.水的内能减少，对外界不做功，向外界放热 D.水的内能增加，对外界做功，向外界放热
4．一定质量的理想气体，从某一状态开始，经过一系列变化后又回到开始的状态，用W1表示外界对气体做的功，W2表示气体对外界做的功，Q1表示气体吸收的热量，Q2表示气体放出的热量，则在整个过程中一定是（ ）
A.Q1—Q2=W2—W1 B. Q1=Q2 
C. W2=W1 D. Q1＞Q2
5．如图所示是一定质量的理想气体从状态A经B至C的P—
图线，则在此过程中（ ）
A.气体的内能改变 B.气体的体积增大
C.气体向外界放热 D.气体对外界做功
6.汽缸中的气体膨胀时推动活塞向外运动，若气体对活塞做的功是6×104J，气体的内能减少8×104J，则在此过程中气体 热，吸收或放出的热量是 。
7．从10m高空由静止开始下落的水滴，在下落的过程中，水滴重力势能的40﹪转化为水的内能使水的温度升高，则水滴落下后温度升高多少？[水的比热容c=4.2×103J/（kg·℃）]
8．一个透热良好的气缸，缸壁浸在盛水的容器中，迅速下压活塞，压缩中对气体做了2000J的功，稳定后使容器中2千克的水温度升高了0.2℃，假设盛水容器绝热。问：压缩前后缸内气体的内能变化了多少？