魯科版選修33 熱力學(xué)第一定律 第1課時(shí) 教案.docx

4.2 熱力學(xué)第一定律 教案1教學(xué)目標(biāo)一、知識(shí)目標(biāo).能夠從能量轉(zhuǎn)化的觀點(diǎn)理解熱力學(xué)第一定律及其公式表達(dá)，公用u=w+q分析和計(jì)算問題.2.能綜合運(yùn)用學(xué)過的知識(shí)，有關(guān)計(jì)算，分析，解決有關(guān)問題.二、能力目標(biāo).會(huì)用熱力學(xué)第一定律uw分析和計(jì)算問題；2.會(huì)用能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀點(diǎn)分析物理現(xiàn)象.三、德育目標(biāo)通過形形色色的永動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)方案的失敗，使學(xué)生明白不可能不付出代價(jià)就從自然界創(chuàng)造動(dòng)力，而只有有效地利用自然界提供的各種能源.教學(xué)重點(diǎn)能夠從能量轉(zhuǎn)化的觀點(diǎn)理解熱力學(xué)第一定律及其公式表達(dá)，會(huì)用u=w+q分析和計(jì)算問題.教學(xué)難點(diǎn)如何用能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀點(diǎn)分析物理現(xiàn)象，如何綜合運(yùn)用學(xué)過的知識(shí)，用能量守恒定律進(jìn)行有關(guān)計(jì)算、分析、解決有關(guān)問題.教學(xué)方法講練法、分析歸納法、閱讀法教學(xué)用具投影儀、投影片課時(shí)安排1課時(shí)教學(xué)過程投影本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)：.掌握熱力學(xué)第一定律及其公式表達(dá)，能夠從能量轉(zhuǎn)化的觀點(diǎn)理解這個(gè)定律；2.會(huì)用公式u=w+q分析和計(jì)算問題；學(xué)習(xí)目標(biāo)完成過程一、引入問改變物體內(nèi)能的方式有哪些？學(xué)生做功和熱傳遞是改變物體內(nèi)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(nèi)能，那么功，熱量跟內(nèi)能的改變之間一定有某種聯(lián)系，本節(jié)課我們就來研究這個(gè)問題.二、新課教學(xué)（一）熱力學(xué)第一定律投影1.一個(gè)物體，它既沒有吸收熱量也沒有放出熱量，那么：如果外界做的功為，則它的內(nèi)能如何變化？變化了多少？如果物體對(duì)外界做的功為，則它的內(nèi)能如何變化？變化了多少？2.一個(gè)物體，如果外界既沒有對(duì)物體做功，物體也沒有對(duì)外界做功，那么：如果物體吸收熱量，它的內(nèi)能如何變化？變化了多少？ 如果放出熱量，它的內(nèi)能如何變化？變化了多少？學(xué)生解答思考題教師總結(jié)一個(gè)物體，如果它既沒有吸收熱量也沒有放出熱量，那么，外界對(duì)它做多少功，它的內(nèi)能就增加多少；物體對(duì)外界做多少功，它的內(nèi)能就減少多少.如果外界既沒有對(duì)物體做功，物體也沒有對(duì)外界做功，那么物體吸收了多少熱量，它的內(nèi)能就增加多少，物體放出了多少熱量，它的內(nèi)能就減少多少.問如果物體在跟外界同時(shí)發(fā)生做功和熱傳遞的過程中，內(nèi)能的變化與熱量及做的功之間又有什么關(guān)系呢？板書u=w+q介紹該式表示的是功、熱量跟內(nèi)能改變之間的定量關(guān)系，在物理學(xué)中叫做熱力學(xué)第一定律.投影定律中各量的正、負(fù)號(hào)及含義物理量符號(hào)意義符號(hào)意義w+外界對(duì)物體做功物體對(duì)外界做功q+物體吸收熱量物體放出熱量u+內(nèi)能增加-內(nèi)能減少投影例題一定質(zhì)量的氣體，在被壓縮的過程中外界對(duì)氣體做功j，但這一過程中氣體的內(nèi)能減少了300 j，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300 j u=- 300 j，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可得:q=u-w=-300 j-300 j=-600 jq為負(fù)值表示氣體放熱，因此氣體放出j的熱量.強(qiáng)化訓(xùn)練1.如圖所示，用力壓縮氣缸中的空氣，力對(duì)空氣做了1800 j的功，同時(shí)氣缸向外放熱2000 j，空氣的內(nèi)能改變了多少？2.關(guān)于物體內(nèi)能的變化，以下說法中正確的是 .a.物體吸收熱量，內(nèi)能一定增大b.物體對(duì)外做功，內(nèi)能一定減少c.物體吸收熱量，同時(shí)對(duì)外做功，內(nèi)能可能不變d.物體放出熱量，同時(shí)對(duì)外做功，內(nèi)能可能不變參考解答：1.由熱力學(xué)第一定律：u=w+q得：1800 j+(-2000 ) j=u u=-200 j即空氣內(nèi)能減少了200 j2.解析：根據(jù)熱力學(xué)第一定律u=w+q，物體內(nèi)能的變化與外界對(duì)氣體做功（或氣體對(duì)外界做功），氣體從外界吸熱（或向外界放熱）兩種因素有關(guān)，物體吸收熱量，但有可能同時(shí)對(duì)外做功，故內(nèi)能有可能不變甚至減小，故錯(cuò)，同理，物體對(duì)外做功的同時(shí)有可能吸熱，故內(nèi)能不一定減小，錯(cuò)；若物體吸收的熱量與對(duì)外做功相等，則內(nèi)能不變，正確.而放熱與對(duì)外做功是使物體內(nèi)能減小，所以錯(cuò).所以本題正確答案為強(qiáng)化訓(xùn)練圖1.如圖所示，、容器中各有一個(gè)可自由移動(dòng)的輕活塞，活塞下是水，上為空氣，大氣壓恒定，、底部由帶有閥門的管道相連，整個(gè)裝置與外界絕熱，原先中水面比中高，打開閥門，使中的水逐漸向中流，最后達(dá)到平衡，則在這個(gè)過程中，大氣壓力對(duì)水做功是 ，水的內(nèi)能增加為 （設(shè)水的密度為，活塞面積分別為sa、sb，原來、中高度差為h）2.如圖所示，直立容器內(nèi)部有被隔板隔開的、兩部分氣體，的密度小，的密度大，抽去隔板，加熱氣體，使兩部分氣體均勻混合，設(shè)在此過程中氣體吸熱，氣體內(nèi)能增量為u，則 .a.u=q b.uq c.uq d.無法比較.光滑的水平桌面上有一塊質(zhì)量m=400 g的木塊，被一顆質(zhì)量m=20 g以水平速度v=500 m/s飛行的子彈擊中，子彈射出木塊時(shí)的速度v=300 m/s.若子彈擊中木塊的過程中，系統(tǒng)損失的機(jī)械能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，其中=41.8%部分被子彈吸收使其溫度升高，已知子彈的比熱c=125 j/kg，試求子彈穿過木塊過程中升高的溫度.參考答案：1.打開閥門后，根據(jù)連通器原理，最后、兩管中的水面將相平，即中的水面下降，中的水面上升，設(shè)中水面下降h1，管水面上升的距離為h2，由于水的總體積保持不變，故：sah1=sbh2a管中的水受到向下的大氣壓力，與水面下降的方向相同，所以大氣壓力對(duì)水做正功，設(shè)大氣壓強(qiáng)為p0，對(duì)水做的功為，則：w1=f1h1=p0sah1b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(duì)水做負(fù)功，用表示大氣壓力做的功，有：h2= -p0sbh2大氣壓力對(duì)水做的總功為：w=w1+w2=p0s1h1-p0s2h2又s1h1=s2h2 所以w=0即大氣壓力對(duì)水不做功閥門打開后，水從高處流向低處.在這個(gè)過程中水的重力做正功，所以水的內(nèi)能增加量等于水的重力勢(shì)能的減小量.2.解：、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(tǒng)重力勢(shì)能增大，由能量守恒知，吸收熱量一部分增加氣體內(nèi)能，一部分增加重力勢(shì)能.3.解：子彈穿過木塊過程中，水平方向不受外力，由動(dòng)量守恒可算出木塊獲得的速度，根據(jù)子彈長一木塊系統(tǒng)損失的機(jī)械能可算出產(chǎn)生的熱能，由此可算出子彈所升高的溫度.設(shè)子彈穿出木塊后，木塊的速度設(shè)為v,則mv=mv1+mv即，子彈與木塊系統(tǒng)損失的機(jī)械能據(jù)能量守恒定律，子彈穿越過程中系統(tǒng)增加的內(nèi)能為:u=e=1580 j設(shè)子彈升高溫度為t,則：u=cmtt=264 三、小結(jié)本節(jié)課我們主要學(xué)習(xí)了熱力學(xué)第一定律：熱力學(xué)第一定律是研究功、熱量和內(nèi)能改變之間關(guān)系的.如果物體跟外界同時(shí)發(fā)生做功和熱傳遞的過程，那么，外界對(duì)物體所作的功加上物體從外界吸收的熱量等于物體內(nèi)能的增加u.即u=q+w該定律既適用于外界對(duì)物體做功，物體吸熱，內(nèi)