高中物理：10.3《热力学第一定律 能量守恒定律》教案（新人教版选修3-3）

10 310 3 热力学第一定律 热力学第一定律 能量守恒定律能量守恒定律 教学目的 1 认识物质的运动形式有多种 对应不同运动形式的运动有不同形式的能 各种形式 的能在一定条件下可以相互转化 2 进一步掌握能的转化和守恒定律 并了解能的转化和守恒定律的意义 3 运用公式 U W Q 分析有关问题并具体进行计算 教学重点 热力第一定律 教学难点 能量守恒 教 具 多媒体课件 教学过程 复习提问 问 物体做什么样的运动具有机械能 机械能转化和守恒定律的内容是什么 新课教学 一 一 热力学第一定律热力学第一定律 分析下列特殊情况 如果物体只与外有热交换 没有做功 外界传给物体 4J 热量物体的内能增加 了多少 物体若向外界传出了 4J 热量 物体内能如何变化 结论 在没有做功情况下 物体与外界间传递热量 Q 物体内能变化为 U 则 U Q 为了在此表达式中能反映物体对外界是吸热不是放热 作出规定 吸热 Q 取正值 放热 Q 取负值 由此可知 物体吸热 内能增加 放热 内能减少 如果物体和外界不发生热交换 当外界对物体做了 10J 功 物体内能增加了多 少 当物体对外做了 10J 功 物体内能又如何变化 结论 在无热交换情况下 U W 对外做功时 W 取负值 如果物体内能在改变的过程中 既有热传递又有做功 例如外界对物体做了 10J 的功 同时物体吸收 4J 热量 物体的内能如何变化 又如 外界对物体做 10J 功 物体放热 4J 物体内能又如何变化 又物体对外 界做了 10J 功 物体吸热 4J 物体放热 4J 物体内能又如何变化 综上所述 综上所述 在能的转化转移过程中 一个物体 如果没有吸收热量也没有放出热量 那么外 界对它做多少功它的内能就增加多少 如果它既没有对外做功 外界也没有对其做功 则它从外界吸收多少热量 它的内能就增加多少 用 U 表示物体内能的增量 用 Q 表示吸收的热量 用 W 表示外界对物体所做的 功 那么 U U Q Q W W 上式就是热力学第一定律 例 一定量的气体从外界吸收了 2 6 105J 的热量 内能增加了 4 2 105J 外 界对物体做了多少功 解 根据热力学第一定律得 W U Q 4 2 105J 2 6 105J 1 6 105J 二 能的转化二 能的转化 课件展示 举例说明物体的每一种运动形式都有一种对应的能 机械运动 机械能 热运动 内能 电荷运动 电能 化学运动 化学能 生物运动 生物能 原子核内部的运动 原子能 各种形式的能可以相互转化 机械能中的动能和势能可互相转化 自由落体运动 机械能可以与内能相互转化 摩擦生热 消耗了机械能通过做功的形式转化为内 能 热机中的气体推动活塞做功把气体内能转化为机械能 其它形式有能也可以转化为内能 如电流通过导体时 把电能转化为内能 炽热 的灯丝发光 又把内能转化成光能 燃烧时 把化学能转化成内能 三三 能量守恒定律能量守恒定律 内容 能量既不会凭空产生 也不会凭空消失 它只能众一种形式转化为另一种能量既不会凭空产生 也不会凭空消失 它只能众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 在转化和转移的过程中其总量不变形式 或者从一个物体转移到别的物体 在转化和转移的过程中其总量不变 四 永动机不可能制成四 永动机不可能制成 指导学生阅读课本 P81 第七自然段 讨论 第一类永动机是否真的能永远运动下 去 分析课本图 11 11 提供的一种永动机的设计方案 指出它不可能持续运动的原 因 虽然右边每个球的力矩大 但球的个数少 左边的每个球产生的力矩虽然小 但 是球的个数多 于是轮子不会持续转动下去对外做功 只会摆动几下便停在图中所画 的位置上 通过课件展示历史上几种永动机的设计图 指出 不消耗