热力学第一定律 教案 高中物理新人教版选择性必修第三册（2022年）

1、3.2热力学第一定律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。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

2、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。多媒体课件等。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U=W，而当外界对

3、系统做功为零W=0，那系统的内能增量等于吸热U=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U=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。下面具体分析。内能的变化量U它应该等于分子动能EK和分子势能EP的增量之和。对于同一物体而言，分子动能的变化只与温度有关。而分子势能的变化则与温度，状态和体积都有关系。注意，谈论气体的内能时，一般是忽略分子势能的，所以认为气体内能只与温度

4、有关。如果固体和液体不发生物态变化，那分子势能变化较小，所以你可以认为此时内能的变化也只与温度有关。内能增加时温度上升，反之温度下降。但当固体熔化液体凝固，也就是发生物态变化时，温度不变，但内能改变。传递的热量Q如果Q0，表示系统吸热；如果Q0，说明外界对系统做功。如果W0；体积增大时，气体对外界做功，W0。思考与讨论一定质量的气体，膨胀过程中是外界对气体做功还是气体对外界做功？如果膨胀时气体对外做的功是 135 J，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功和热量取正、负值的物理意义。解：气体对外界做功。系统对外做功所以W0是负值：W=-135

5、J。系统向外放热，所以Q0，即W为正；气体内能减少，U0，为负值。由热力学第一定律U = W + Q把W=7.0104J，U=-1.3105J代入得：Q=-2.0105J。选B。例4：用活塞压缩汽缸里的空气，对空气做900J的功，同时汽缸向外散热210J，汽缸里空气的内能改变了多少？解：以被压缩的空气为研究对象压缩空气W为正值，W=900J，向外传热Q为负值，Q=-210J代入得：U = W + Q U =900+（-210） =690J内能变化了690J，增加。3.2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。这就是著名的热力学第一定律。U=W+Q物理量符号意义符号意义W+外界对系统做功-系统对外界做功Q+物体吸热-物体放热U+内能增加-内能减少这节课的内容比较少，有了上节课的知识作为基础，学生学习起来也相对容易。但是这节课还是有一些不够完善的地方，比如课