(教學設計)第3章2熱力學第一定律2023-2024學年新教材高中物理選擇性必修第三冊(人教版2019)學校授課教師課時授課班級授課地點教具教學內(nèi)容教材章節(jié)：2023-2024學年新教材高中物理選擇性必修第三冊（人教版2019）第3章第2節(jié)熱力學第一定律

內(nèi)容列舉：本節(jié)課主要講解熱力學第一定律的概念、公式及其應用。具體內(nèi)容包括：

1.熱力學第一定律的定義與表述；

2.熱力學第一定律的數(shù)學表達式：ΔU=Q-W；

3.系統(tǒng)內(nèi)能變化ΔU的計算；

4.熱量Q與功W的關系；

5.熱力學第一定律在實際生活中的應用案例分析。核心素養(yǎng)目標1.理解并運用熱力學第一定律，提升物理觀念的應用能力。

2.通過分析實際案例，培養(yǎng)科學思維和解決實際問題的能力。

3.在討論內(nèi)能變化與能量轉(zhuǎn)化時，發(fā)展科學態(tài)度與責任意識。學情分析學生層次：本節(jié)課面對的學生為高中選擇性必修物理課程的學生，他們已經(jīng)完成了基礎物理學習，具有一定的物理知識基礎。

知識方面：學生已經(jīng)學習了能量守恒定律、功和能量的基本概念，但可能對熱力學第一定律的理解不夠深入，需要通過本節(jié)課的學習來加深理解。

能力方面：學生在數(shù)學運算、邏輯推理和實驗操作方面已經(jīng)具備一定能力，能夠理解并運用熱力學第一定律進行問題分析和計算。

素質(zhì)方面：學生具備一定的科學素養(yǎng)，能夠接受新概念，但需要引導他們運用所學知識解決實際問題。

行為習慣：學生在課堂學習中習慣于被動接受知識，需要在本節(jié)課中培養(yǎng)他們的主動探究和思考的習慣。

對課程學習的影響：學生對物理概念的理解程度、學習習慣以及實踐操作能力將直接影響他們對熱力學第一定律的理解和運用，因此本節(jié)課將注重激發(fā)學生的學習興趣，鼓勵他們主動參與課堂討論，提高他們對物理概念的理解和應用能力。教學資源準備1.教材：確保每位學生都有《高中物理選擇性必修第三冊》教材。

2.輔助材料：準備熱力學第一定律相關案例的PPT，包括圖片、圖表和動畫演示。

3.實驗器材：準備實驗所需的熱力學實驗器材，如量熱器、溫度計、壓強計等，并確保其安全性。

4.教室布置：將教室分為小組討論區(qū)，每組配備必要的學習資料，設置實驗操作臺。教學過程1.導入（約5分鐘）

-激發(fā)興趣：提出問題“為什么能量既不會憑空產(chǎn)生也不會憑空消失？”引導學生思考能量守恒的意義。

-回顧舊知：簡要復習能量守恒定律，回顧功和能量的概念，為引入熱力學第一定律做準備。

2.新課呈現(xiàn)（約30分鐘）

-講解新知：詳細講解熱力學第一定律的定義，解釋內(nèi)能、熱量和功的關系，介紹熱力學第一定律的數(shù)學表達式ΔU=Q-W。

-舉例說明：通過舉例說明內(nèi)能變化的具體情況，如氣體膨脹做功時內(nèi)能的變化，幫助學生理解熱力學第一定律的應用。

-互動探究：分組討論一個簡單的熱力學實驗案例，如氣體在絕熱過程中內(nèi)能的變化，引導學生分析實驗結(jié)果，探究熱力學第一定律在實際中的應用。

3.鞏固練習（約20分鐘）

-學生活動：讓學生獨立完成幾個熱力學第一定律的應用題目，如計算系統(tǒng)內(nèi)能變化、分析熱力學過程等。

-教師指導：在學生完成練習的過程中，教師巡回指導，針對學生的疑問和錯誤給予及時的幫助和指導。

4.應用拓展（約15分鐘）

-學生活動：讓學生思考熱力學第一定律在日常生活中的應用，如空調(diào)、發(fā)動機等設備中的能量轉(zhuǎn)換過程。

-教師引導：引導學生討論如何利用熱力學第一定律提高能源利用效率，培養(yǎng)學生的科學思維和創(chuàng)新能力。

5.總結(jié)反饋（約10分鐘）

-教師總結(jié)：總結(jié)本節(jié)課的熱力學第一定律的主要內(nèi)容，強調(diào)其在物理學和實際生活中的重要性。

-學生反饋：學生分享本節(jié)課的學習收獲和疑問，教師針對學生的反饋進行解答，確保學生對熱力學第一定律的理解和掌握。

6.作業(yè)布置（約5分鐘）

-布置與熱力學第一定律相關的作業(yè)，包括理論題目和實際案例分析，要求學生在課后獨立完成，加深對課堂內(nèi)容的理解和應用。教學資源拓展1.拓展資源：

-相關概念：介紹熱力學第二定律和第三定律，以及它們與熱力學第一定律的關系。

-歷史背景：介紹熱力學第一定律的發(fā)展歷程，包括科學家們的貢獻和重要實驗。

-實際應用：探討熱力學第一定律在能源工程、環(huán)境保護、新能源技術等領域的應用。

-拓展知識：介紹熱力學在宇宙學、生物學等跨學科領域的研究和應用。

-學術論文：推薦一些與熱力學第一定律相關的學術論文，供有興趣的學生進一步研究。

2.拓展建議：

-閱讀經(jīng)典書籍：建議學生閱讀《熱力學原理》等經(jīng)典書籍，以更深入地理解熱力學的理論基礎。

-參觀博物館或科技館：組織學生參觀科技館或博物館中的熱力學展覽，直觀感受熱力學原理在現(xiàn)實中的應用。

-實際操作：鼓勵學生進行簡單的熱力學實驗，如量熱實驗、氣體膨脹實驗等，以加深對熱力學第一定律的理解。

-開展小組討論：組織學生進行小組討論，探討熱力學第一定律在不同領域中的應用，培養(yǎng)團隊協(xié)作和交流能力。

-研究項目：鼓勵學生參與學?；蛏鐓^(qū)的研究項目，如新能源開發(fā)、節(jié)能減排等，將理論知識應用于實踐。

-學術交流：鼓勵學生參加科學講座、研討會，與其他學生和專家交流熱力學相關知識，拓寬視野。

-創(chuàng)新設計：鼓勵學生結(jié)合熱力學原理，設計創(chuàng)新性實驗或項目，激發(fā)學生的創(chuàng)新思維和實踐能力。

-自主學習：引導學生利用圖書館、網(wǎng)絡資源等自主查找相關資料，培養(yǎng)自主學習的能力和習慣。反思改進措施（一）教學特色創(chuàng)新

1.結(jié)合實際案例講解熱力學第一定律，使學生能夠直觀地理解其在生活中的應用。

2.設計互動探究環(huán)節(jié)，讓學生通過實驗和討論，深入理解熱力學第一定律的原理。

（二）存在主要問題

1.教學管理方面，課堂紀律控制不夠嚴格，導致部分學生注意力不集中。

2.教學方法上，講解過多，學生主動參與和動手實踐的機會較少。

3.教學評價方面，評價方式較為單一，未能充分反映學生的綜合能力和實際應用能力。

（三）改進措施

1.加強課堂管理，確保學生能夠?qū)Ｗ⒂谡n堂學習?？梢酝ㄟ^制定明確的課堂規(guī)則，以及適時調(diào)整教學節(jié)奏，提高學生的學習興趣和注意力。

2.增加學生參與度，將更多的課堂時間留給學生進行實驗操作和討論。鼓勵學生提出問題，教師引導學生進行思考和探索。

3.多元化評價方式，除了傳統(tǒng)的筆試之外，加入實驗報告、課堂表現(xiàn)、小組討論等評價維度，全面評估學生的學習效果。

4.定期進行教學反思，根據(jù)學生的反饋和學習效果，及時調(diào)整教學策略和方法，確保教學內(nèi)容與學生的實際需求相符。

5.加強與學生的溝通，了解他們的學習困惑和需求，針對性地提供輔導和支持，幫助他們更好地理解和應用熱力學第一定律。板書設計①熱力學第一定律的定義與表述：

-重點知識點：熱力學第一定律的定義

-重點詞句：“能量既不會憑空產(chǎn)生也不會憑空消失”

②熱力學第一定律的數(shù)學表達式：

-重點知識點：ΔU=Q-W

-重點詞句：“系統(tǒng)內(nèi)能的變化等于吸收的熱量減去對外做的功”

③熱力學第一定律的應用案例分析：

-重點知識點：熱力學第一定律在實際案例中的應用

-重點詞句：“分析系統(tǒng)內(nèi)能變化，計算熱量和功的關系”典型例題講解例題1：一個理想氣體在絕熱過程中從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，已知氣體在A狀態(tài)的溫度和壓強，求氣體在B狀態(tài)的溫度和壓強。

解答：根據(jù)熱力學第一定律，絕熱過程中沒有熱量交換，因此ΔQ=0，所以ΔU=-W。利用理想氣體狀態(tài)方程PV/T=k（k為常數(shù)），結(jié)合絕熱過程的條件，可以推導出氣體在B狀態(tài)的溫度和壓強。

例題2：一個封閉系統(tǒng)中有10J的熱量被加入，系統(tǒng)對外做功6J，求系統(tǒng)的內(nèi)能變化。

解答：根據(jù)熱力學第一定律，ΔU=Q-W，代入已知數(shù)值得到ΔU=10J-6J=4J。系統(tǒng)的內(nèi)能增加了4J。

例題3：一個氣體系統(tǒng)在等壓過程中吸收了20J的熱量，系統(tǒng)的內(nèi)能增加了15J，求系統(tǒng)對外做了多少功？

解答：根據(jù)熱力學第一定律，ΔU=Q-W，代入已知數(shù)值得到15J=20J-W，解得W=20J-15J=5J。系統(tǒng)對外做了5J的功。

例題4：一個理想氣體在等溫過程中從狀態(tài)C變化到狀態(tài)D，已知氣體在C狀態(tài)的體積和壓強，求氣體在D狀態(tài)的體積和對外做的功。

解答：等溫過程中溫度不變，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程PV=k，可以推導出氣體在D狀態(tài)的體積。對外做的功可以通過積分PV圖下的面積來計算。

例題5：一個系統(tǒng)在某個過程中內(nèi)能增加了30J，同時對外做了10J的功，求系統(tǒng)吸收了多少熱量？

解答：根據(jù)熱力學第一定律，ΔU=Q-W，代入已知數(shù)值得到30J=Q-10J，解得Q=30J+10J=40J。系統(tǒng)吸收了40J的熱量。教學評價與反饋1.課堂表現(xiàn)：學生在課堂上的表現(xiàn)積極，能夠跟隨教師的講解思路，對熱力學第一定律的概念和公式有較好的理解。在互動環(huán)節(jié)，大部分學生能夠主動參與討論，提出問題和想法，顯示出良好的學習態(tài)度。

2.小組討論成果展示：小組討論中，學生們能夠圍繞熱力學第一定律的應用案例進行深入分析，提出了有創(chuàng)意的解決方案。成果展示環(huán)節(jié)，各小組代表能夠清晰地表達本組的討論結(jié)果，展示了良好的團隊合作能力和口頭表達能力。

3.隨堂測試：通過隨堂測試，發(fā)現(xiàn)學生對熱力學第一定律的基本概念掌握較好，但在實際應用題目的解答上，部分學生存在理解不足和計算錯誤。測試結(jié)果有助于教師了解學生的學習狀況，為后續(xù)教學提供調(diào)整依據(jù)。

4.作業(yè)完成情況：學生提交的作業(yè)顯示，大多數(shù)學生能夠獨立完成熱力學第一定律的應用題目，但部分學生在理解熱力學過程和運用公式時仍存在困難，需要進一步的個別輔導。

5.教師評價與反