本文格式為Word版，下載可任意編輯——高中物理42熱力學第一定律教案1(教科版選修3▁▂▃▄▅▆▇█▉▊▋▌精誠凝聚=^_^=成就夢想▁▂▃▄▅▆▇█▉▊▋▌

4.2熱力學第一定律教案1

●教學目標一、知識目標

１.能夠從能量轉化的觀點理解熱力學第一定律及其公式表達，公用Δu=W+Q分析和計算問題.

2.能綜合運用學過的知識，有關計算，分析，解決有關問題.二、能力目標

１.會用熱力學第一定律Δu＝W＋Ｑ分析和計算問題；2.會用能量轉化和守恒的觀點分析物理現象.三、德育目標

通過形形色色的永動機設計方案的失敗，使學生明白不可能不付出代價就從自然界創造動力，而只有有效地利用自然界提供的各種能源.

●教學重點

能夠從能量轉化的觀點理解熱力學第一定律及其公式表達，會用Δu=W+Q分析和計算問題.

●教學難點

如何用能量轉化和守恒的觀點分析物理現象，如何綜合運用學過的知識，用能量守恒定律進行有關計算、分析、解決有關問題.

●教學方法

講練法、分析歸納法、閱讀法●教學用具投影儀、投影片●課時安排1課時

●教學過程

［投影］本節課的學習目標：

１.把握熱力學第一定律及其公式表達，能夠從能量轉化的觀點理解這個定律；2.會用公式Δu=W+Q分析和計算問題；●學習目標完成過程一、引入

［問］改變物體內能的方式有哪些？

［學生］做功和熱傳遞是改變物體內能的兩種方式.

［教師］既然做功和熱傳遞都可以改變物體的內能，那么功，熱量跟內能的改變之間一定有某種聯系，本節課我們就來研究這個問題.

二、新課教學

（一）熱力學第一定律［投影］

1.一個物體，它既沒有吸收熱量也沒有放出熱量，那么：①假使外界做的功為Ｗ，則它的內能如何變化？變化了多少？

②假使物體對外界做的功為Ｗ，則它的內能如何變化？變化了多少？

2.一個物體，假使外界既沒有對物體做功，物體也沒有對外界做功，那么：①假使物體吸收熱量Ｑ，它的內能如何變化？變化了多少？②假使放出熱量Ｑ，它的內能如何變化？變化了多少？

▃▄▅▆▇██■▓點亮心燈~~~///(^v^)\\\\\\~~~照亮人生▃▄▅▆▇██■▓

▁▂▃▄▅▆▇█▉▊▋▌精誠凝聚=^_^=成就夢想▁▂▃▄▅▆▇█▉▊▋▌

［學生解答思考題］教師總結

一個物體，假使它既沒有吸收熱量也沒有放出熱量，那么，外界對它做多少功，它的內能就增加多少；物體對外界做多少功，它的內能就減少多少.

假使外界既沒有對物體做功，物體也沒有對外界做功，那么物體吸收了多少熱量，它的內能就增加多少，物體放出了多少熱量，它的內能就減少多少.

［問］假使物體在跟外界同時發生做功和熱傳遞的過程中，內能的變化與熱量Ｑ及做的功Ｗ之間又有什么關系呢？

［板書］Δu=W+Q

［介紹］該式表示的是功、熱量跟內能改變之間的定量關系，在物理學中叫做熱力學第一定律.

［投影］定律中各量的正、負號及含義

物理量符號+++意義外界對物體做功物體吸收熱量內能增加符號－－-意義物體對外界做功物體放出熱量內能減少WQΔu［投影］例題

一定質量的氣體，在被壓縮的過程中外界對氣體做功３００J，但這一過程中氣體的內能減少了300J，問氣體在此過程中是吸熱還是放熱？吸收（或放出）多少熱量？

解：由題意知

Ｗ＝300JΔu=-300J，根據熱力學第一定律可得:Q=Δu-W=-300J-300J=-600JQ為負值表示氣體放熱，因此氣體放出６００J的熱量.［加強訓練］

1.如下圖，用力Ｆ壓縮氣缸中的空氣，力Ｆ對空氣做了1800J的功，同時氣缸向外放熱2000J，空氣的內能改變了多少？

2.關于物體內能的變化，以下說法中正確的是.A.物體吸收熱量，內能一定增大B.物體對外做功，內能一定減少

C.物體吸收熱量，同時對外做功，內能可能不變D.物體放出熱量，同時對外做功，內能可能不變參考解答：

1.由熱力學第一定律：Δu=W+Q

得：＋1800J+(-2000)J=Δu∴Δu=-200J即空氣內能減少了200J

2.解析：根據熱力學第一定律Δu=W+Q，物體內能的變化與外界對氣體做功（或氣體對外界做功），氣體從外界吸熱（或向外界放熱）兩種因素有關，物體吸收熱量，但有可能同時對外做功，故內能有可能不變甚至減小，故Ａ錯，同理，物體對外做功的同時有可能吸熱，故內能不一定減小，Ｂ錯；若物體吸收的熱量與對外做功相等，則內能不變，Ｃ正確.而放熱與對外做功是使物體內能減小，所以Ｄ錯.

所以此題正確答案為Ｃ［加強訓練］

▃▄▅▆▇██■▓點亮心燈~~~///(^v^)\\\\\\~~~照亮人生▃▄▅▆▇██■▓

▁▂▃▄▅▆▇█▉▊▋▌精誠凝聚=^_^=成就夢想▁▂▃▄▅▆▇█▉▊▋▌

１.如下圖，Ａ、Ｂ容器中各有一個可自由移動的輕活塞，活塞下是水，上為空氣，大氣壓恒定，Ａ、Ｂ底部由帶有閥門Ｋ的管道相連，整個裝置與外界絕熱，原先Ａ中水面比Ｂ中高，開啟閥門，使Ａ中的水逐漸向Ｂ中流，最終達到平衡，則在這個過程中，大氣壓力對水做功是，水的內能增加為（設水的密度為ρ，活塞面積分別為SA、SB，原來Ａ、Ｂ中高度差為h）

2.如下圖，直立容器內部有被隔板隔開的Ａ、Ｂ兩部分氣體，Ａ的密度小，Ｂ的密度大，抽去隔板，加熱氣體，使兩部分氣體均勻混合，設在此過程中氣體吸熱Ｑ，氣體內能增量為Δu，則.

圖1A.Δu=QB.ΔU＜QC.Δu＞QD.無法比較

３.光滑的水平桌面上有一塊質量M=400g的木塊，被一顆質量m=20g以水平速度

v=500m/s飛行的子彈擊中，子彈射出木塊時的速度v=300m/s.若子彈擊中木塊的過程中，系統損失的機械能全部轉化為內能，其中η=41.8%部分被子彈吸收使其溫度升高，已知子彈的比熱c=125J/kg·℃，試求子彈穿過木塊過程中升高的溫度.

參考答案：

1.開啟閥門Ｋ后，根據連通器原理，最終Ａ、Ｂ兩管中的水面將相平，即Ａ中的水面下降，Ｂ中的水面上升，設Ａ中水面下降h1，Ｂ管水面上升的距離為h2，由于水的總體積保持不變，故：SAh1=SBh2

A管中的水受到向下的大氣壓力，與水面下降的方向一致，所以大氣壓力對水做正功，設大氣壓強為p0，對水做的功為Ｗ１，則：

W1=F1h1=p0SAh1

B管中的水也受到向下的大氣壓力，與水面上升的方向相反，所以大氣壓力對水做負功，用Ｗ２表示大氣壓力做的功，有：

Ｗ２＝－Ｆ２h2=-p0SBh2

大氣壓力對水做的總功為：W=W1+W2=p0S1h1-p0S2h2又S1h1=S2h2所以W=0即大氣壓力對水不做功

閥門開啟后，水從高處流向低處.在這個過程中水的重力做正功，所以水的內能增加量等于水的重力勢能的減小量.

2.解：Ａ、Ｂ氣體開始的合重心在中線下，混合均勻后重心在中線，所以系統重力勢能增大，由能量守恒知，吸收熱量一部分增加氣體內能，一部分增加重力勢能.

3.解：子彈穿過木塊過程中，水平方向不受外力，由動量守恒可算出木塊獲得的速度，根據子彈長一木塊系統損失的機械能可算出產生的熱能，由此可算出子彈所升高的溫度.

設子彈穿出木塊后，木塊的速度設為V,則mV=mV1+MV

即V?m(v?v1)20?(500?300)?m/s?10m/s，子彈與木塊系統損失的機械能M400111mV2?LmV12?MV2)222

111??20?10?3?5002J?(?20?10?3?3002??400?10?3?102)J?1580J222?E?據能量守恒定律，子彈穿越過程中系統增加的內能為:Δu=ΔE=1580J設子彈升高溫度為Δt,則：ηΔu=cmΔt

▃▄▅▆▇██■▓點亮心燈~~~///(^v^)\\\\\\~~~照亮人生▃▄▅▆▇██■▓

▁▂▃▄▅▆▇█▉▊▋▌精誠凝聚=^_^=成就夢想▁▂▃▄▅▆▇█▉▊▋▌

∴Δt=

41.8%?1580℃=264℃

125?20?10?3三、小結

本節課我們主要學習了

熱力學第一定律：熱力學第一定律是研究功、熱量和內能改變之間關系的.假使物體跟外界同時發生做功和熱傳遞的過程，那么，外界對物體所作的功Ｗ加上物體從外界吸收的熱量Ｑ等于物體內能的增加Δu.

即Δu=Q+W

該定律既適用于外界對物體做功，物體吸熱，內能增加的狀況，也適用于物體對外做功.向外界散熱和內能減少的狀況.

為了區別以上兩種狀況，在