物理：教科版 选修3-3 42 热力学第一定律 （教案+课件+同步练习）

热力学第一定律教案 ●教学目标 一、知识目标 １.能够从能量转化的观点理解热力学第一定律及其公式表达，公用Δu=W+Q分析和计算问题. 2.能综合运用学过的知识，有关计算，分析，解决有关问题. 二、能力目标 １.会用热力学第一定律Δu＝W＋Ｑ分析和计算问题； 2.会用能量转化和守恒的观点分析物理现象. 三、德育目标[来源:学#科#网] 通过形形色色的永动机设计方案的失败，使学生明白不可能不付出代价就从自然界创造动力，而只有有效地利用自然界提供的各种能源. ●教学重点 能够从能量转化的观点理解热力学第一定律及其公式表达，会用Δu=W+Q分析和计算问题. ●教学难点 如何用能量转化和守恒的观点分析物理现象，如何综合运用学过的知识，用能量守恒定律进行有关计算、分析、解决有关问题. ●教学方法 讲练法、分析归纳法、阅读法 ●教学用具 投影仪、投影片 ●课时安排[来源:Zxxk.Com] 1课时[来源:学科网ZXXK] ●教学过程 ［投影］本节课的学习目标： １.掌握热力学第一定律及其公式表达，能够从能量转化的观点理解这个定律； 2.会用公式Δu=W+Q分析和计算问题；[来源:学.科.网] ●学习目标完成过程 一、引入 ［问］改变物体内能的方式有哪些？ ［学生］做功和热传递是改变物体内能的两种方式. ［教师］既然做功和热传递都可以改变物体的内能，那么功，热量跟内能的改变之间一定有某种联系，本节课我们就来研究这个问题. 二、新课教学 （一）热力学第一定律 ［投影］ 1.一个物体，它既没有吸收热量也没有放出热量，那么： ①如果外界做的功为Ｗ，则它的内能如何变化？变化了多少？ ②如果物体对外界做的功为Ｗ，则它的内能如何变化？变化了多少？ 2.一个物体，如果外界既没有对物体做功，物体也没有对外界做功，那么：①如果物体吸收热量Ｑ，它的内能如何变化？变化了多少？ ②如果放出热量Ｑ，它的内能如何变化？变化了多少？ ［学生解答思考题］ 教师总结 一个物体，如果它既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；物体对外界做多少功，它的内能就减少多少. 如果外界既没有对物体做功，物体也没有对外界做功，那么物体吸收了多少热量，它的内能就增加多少，物体放出了多少热量，它的内能就减少多少. ［问］如果物体在跟外界同时发生做功和热传递的过程中，内能的变化与热量Ｑ及做的功Ｗ之间又有什么关系呢？ ［板书］Δu=W+Q ［介绍］该式表示的是功、热量跟内能改变之间的定量关系，在物理学中叫做热力学第一定律. ［投影］定律中各量的正、负号及含义 物理量 符号 意义 符号 意义 W + 外界对物体做功 － 物体对外界做功 Q + 物体吸收热量 －[来源:学.科.网] 物体放出热量 Δu + 内能增加 - 内能减少[来源:学。科。网] ［投影］例题 一定质量的气体，在被压缩的过程中外界对气体做功３００　J，但这一过程中气体的内能减少了300 J，问气体在此过程中是吸热还是放热？吸收（或放出）多少热量？ 解：由题意知 Ｗ＝300 J Δu=- 300 J，根据热力学第一定律可得:Q=Δu-W=-300 J-300 J=-600 J Q为负值表示气体放热，因此气体放出６００J的热量. ［强化训练］ 1.如图所示，用力Ｆ压缩气缸中的空气，力Ｆ对空气做了1800 J的功，同时气缸向外放热2000 J，空气的内能改变了多少？ 2.关于物体内能的变化，以下说法中正确的是 . A.物体吸收热量，内能一定增大 B.物体对外做功，内能一定减少 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 参考解答： 1.由热力学第一定律：Δu=W+Q 得：＋1800 J+(-2000 )J=Δu ∴Δu=-200 J 即空气内能减少了200 J 2.解析：根据热力学第一定律Δu=W+Q，物体内能的变化与外界对气体做功（或气体对外界做功），气体从外界吸热（或向外界放热）两种因素有关，物体吸收热量，但有可能同时对外做功，故内能有可能不变甚至减小，故Ａ错，同理，物体对外做功的同时有可能吸热，故内能不一定减小，Ｂ错；若物体吸收的热量与对外做功相等，则内能不变，Ｃ正确.而放热与对外做功是使物体内能减小，所以Ｄ错. 所以本题正确答案为Ｃ ［强化训练］ １.如图所示，Ａ、Ｂ容器中各有一个可自由移动的轻活塞，活塞下是水，上为空气，大气压恒定，Ａ、Ｂ底部由带有阀门Ｋ的管道相连，整个装置与外界绝热，原先Ａ中水面比Ｂ中高，打开阀门，使Ａ中的水逐渐向Ｂ中流，最后达到平衡，则在这个过