3.2 能量守恒定律 教学设计-2023-2024学年高一上学期（中职）物理高教版（2021）通用类

3.2 能量守恒定律 教学设计 　　【教学内容】 　　第三单元第2节。 　　【教学目标】 　　1.理解并掌握物体与外界发生做功和热传递过程中W、Q、ΔU的物理意义；理解能量守恒定律，能举出能量守恒定律在现实生活中的实例；理解“第一类永动机”不能实现的原因；知道改变物体热力学能的两种方式；理解做功和热传递改变热力学能的区别。 　　2.理解热力学第一定律中每一个符号所表示的物理意义，并会用分析和进行简单的计算；通过运用能量守恒定律，培养学生利用所学物理知识解决实际问题的能力。 　　3.通过各种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来源，人类只能有效有节制地利用自然界提供的各种能源；理解能量守恒定律的本质，初步建立守恒观念，树立节能环保意识。 　　【教学重点】 　　能量守恒定律。 　　【教学难点】 　　热力学第一定律。 　　【教具准备】 　　能量转化类视频、机械能内能转化仪、PPT课件。 　　【教学过程】 　　◆创设情境──引出课题 　　1．回顾复习机械能的有关知识： 　　（1）什么是机械能？ 　　（2）动能和势能可以相互转化吗？转化过程中机械能的总量变化吗？ 　　2．认识自然界各种形式的能： 　　（1）各种运动形式：机械运动、热运动、电荷的运动、原子核内的运动、海水的潮起潮落、化学反应中原子的运动 　　（2）各种形式的能：被一种运动形式都具有相对应能，与上述运动形式对应的能分别是机械能、热力学能、电能、原子能、潮汐能、化学能。 　　3．提出问题：各种形式的能可以相互转化吗？若能，那么相互转化过程中，能的总量变化不？ 　　◆合作探究──新课学习 　　一、热力学能 　　1．认识热力学能 　　引导学生阅读课文“热力学能”部分，然后归纳出以下各点： 　　（1）什么是热力学能：与热运动对应的能叫热力学能。 　　（2）热力学能的构成：由分子动能和分子势能构成。物体内有大量的分子，每个分子的动能、势能加在一起，就是物体的热力学能。 　　由于分子的运动是永不停息的，分子间的作用力是不会消失的，任何物体，在任何温度、任何状态都具有热力学能。 　　（3）分子动能：分子由于运动而具有的能，跟机械能中的动能定义一样，不过由于物体内分子数目的繁杂，分子运动的无规则，没办法计算出每一个分子的动能，确定出每一个分子的动能也没有实际的意义。对研究热现象有用的是分子动能的平均值，叫分子热运动的平均动能，它的标志就是物体的温度。因此，温度越高，物体内所有分子动能的总和越大，物体温度的变化，就意味着热力学能的变化。 　　（4）分子势能：由于分子间存在相互作用力，就像物体与地球间存在相互作用力而具有由物体与地球的相对位置决定的重力势能一样，分子也具有势能，称为分子势能。分子势能与分子间的作用力有关，而分子间的作用力与分子间的距离有关，分子间距离的宏观标志就是物体的体积，因此物体内所有分子的势能的总和与物体体积有关，物体体积的变化意味着热力学能的变化。 　　（5）热力学能是物体内大量分子热运动及相互作用对应的能，对个别分子谈热力学能是没有意义的。 　　热力学能大小的宏观标志是物体的体积和温度，物体热力学能变化必然引起温度、体积的变化。 　　2．探究热力学能的改变 　　（1）实验：压缩筒内空气，乙醚燃烧，说明筒内空气温度升高，空气的热力学能增加。 　　（2）引导学生列举生活与生产中改变物体热力学能：加热物体、冷却物体、压缩气体做功，克服摩擦做功、吸热或放热的化学反应、燃料燃烧、热蒸汽推动活塞运动、用锯锯木头、用锤砸铁片、搓手取暖等等。 　　（3）归纳小结：热力学能的多少是可以改变的。也就是说通过一定的方式可以增加物体的热力学能，也可以减小物体的热力学能。 　　3．改变物体热力学能的方法 　　（1）引导学生对列举的上述物体热力学能被改变的事例进行归纳分类，得出结论：改变物体热力学能的方法是做功和热传递。 　　（2）探究如何改变物体的热力学能： 　　利用做功改变热力学能：外界对物体做功，物体的热力学能增加；物体对外界做功，它的热力学能减小。 　　利用热传递改变热力学能：物体从外界吸热，它的热力学能增加；物体向外界放热，它的热力学能减小。 　　4．提出问题：如果物体与外界既做功，又发生热传递，它的热力学能怎样变化？ 　　二、热力学第一定律 　　1．热力第一学定律的内容 　　（1）文字表述：物体热力学能的增加量ΔU等于物体从外界吸收的热量Q与外界对物体做的功W之和。 　　（2）公式表示： 　　2．热力学第一定律的运用 　　公式中涉及W、Q、ΔU三个量，已知其中的两个量，就可以计算出另外一个量。运用公式是要特别注意，各量代入公式时的正负号。 　　（1）功的符号：外界对物体做功时，W为正；物体对外界做功时，W为负。若计算出的W为正，说明是外界对物体做功；