第一篇：熱力學(xué)第一定律 能量守恒定律教案

熱力學(xué)第一定律 能量守恒定律

一、教學(xué)目標(biāo)

1．知識(shí)目標(biāo)：

（1）理解和掌握物體跟外界做功和熱傳遞的過程中W、Q、ΔU的物理意義。（2）會(huì)確定的W、Q、ΔU正負(fù)號。（3）理解熱力學(xué)第一定律ΔU =W+Q（4）會(huì)用ΔU =W+Q分析和計(jì)算問題。

（4）理解能量守恒定律，能列舉出能量守恒定律的實(shí)例；（5）理解“永動(dòng)機(jī)”不能實(shí)現(xiàn)的原理。2．能力目標(biāo)：

在培養(yǎng)學(xué)生能力方面，這節(jié)課中要讓學(xué)生理解熱力學(xué)第一定律ΔU =W+Q，并會(huì)用ΔU =W+Q分析和計(jì)算問題，培養(yǎng)學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。

3．物理學(xué)方法教育目標(biāo)：

能量守恒定律是自然科學(xué)的基本定律之一，應(yīng)用能量守恒的觀點(diǎn)來分析物理現(xiàn)象、解決物理問題是很重要的物理思維方法。

二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析

1．重點(diǎn)內(nèi)容是熱力學(xué)第一定律和能量守恒定律，強(qiáng)調(diào)能量守恒定律是自然科學(xué)中最基本的定律。學(xué)會(huì)運(yùn)用熱力學(xué)第一定律和能量守恒定律分析、計(jì)算一些物理習(xí)題。

2．運(yùn)用能的轉(zhuǎn)化和守恒定律對具體的自然現(xiàn)象進(jìn)行分析，說明能是怎樣轉(zhuǎn)化的，對學(xué)生來說是有難度的。

三、教學(xué)方法

教師講解，課件演示，指導(dǎo)學(xué)生看書

四、教具

計(jì)算機(jī)、大屏幕、自制多媒體課件

五、教學(xué)過程（－）引入新課

上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了改變內(nèi)能的兩種方式，做功和熱傳遞，那么它們之間有什么數(shù)量關(guān)系呢？以前我們還學(xué)習(xí)過電能、化學(xué)能等各種形式的能，它們在轉(zhuǎn)化過程中遵守什么規(guī)律呢？這節(jié)課我們就來研究這些問題。

【板書】第六節(jié)

熱力學(xué)第一定律

能量守恒定律

（二）進(jìn)行新課

【板書】

一、做功W、熱傳遞Q、內(nèi)能變化ΔU的物理意義

1．做功：做功使物體內(nèi)能發(fā)生變化，實(shí)質(zhì)是能量的轉(zhuǎn)化，是一種形式的能量向另一種形式的能轉(zhuǎn)化。功是能量轉(zhuǎn)化的量度。

2．熱傳遞：是能量的轉(zhuǎn)移，內(nèi)能由一個(gè)物體傳遞給給另一個(gè)物體，傳遞的能量用Q表示。

3．內(nèi)能的改變：是物體內(nèi)所有分子動(dòng)能和勢能之和發(fā)生了變化，宏觀表現(xiàn)在溫度和體積上的變化。

【板書】

二、W、Q、ΔU正負(fù)號的確定

1．W，外界對物體做功，W取正值；物體對外界做功，W取負(fù)值。2．Q，物體吸熱，Q取正值；物體放熱，Q取負(fù)值。

3，ΔU，物體內(nèi)能增加，ΔU取正值；物體減少，ΔU取負(fù)值?！景鍟?/p>

三、W、Q、ΔU之間的關(guān)系

一個(gè)物體，如果它既沒有吸收熱量也沒有放出熱量，那么，外界對它做多少功，它的內(nèi)能就增加多少．

一個(gè)物體，如果它既沒有對外做功，也沒有其他物體對它做功，那么，它從外界吸收多少熱量，它的內(nèi)能就增加多少．

如果外界既向物體傳熱又對物體做功，那么物體內(nèi)能的增加量就等于物體吸收的熱量和外界對物體做的功之和．用ΔU表示物體內(nèi)能的增加量，用Q表示物體吸收的熱量，用W表示外界對物體做的功，那么ΔU=Q+W 這個(gè)式子所表示的，內(nèi)能的變化量跟功、熱量的定量關(guān)系，在物理學(xué)中叫做熱力學(xué)第一定律．

【例題】 一定量的氣體從外界吸收了2.6×10J的熱量，內(nèi)能增加了4.2×10J．外界對氣體做了多少功？

解

由(1)式得 W=ΔU－Q =4.2×10J－2.6×10J =1.6×10J 外界對氣體做的功是1.6×10J． 思考與討論

上題中，如果氣體吸收的熱量仍為2.6×10J，但是內(nèi)能只增加了1.6×10J，計(jì)算結(jié)果W將為負(fù)值．怎樣解釋這個(gè)結(jié)果？一般地講，ΔU、Q、W的正值和負(fù)值各代表什么物理意義？

【板書】

四、能量守恒定律

【課件演示】讓學(xué)生先看幾個(gè)能量轉(zhuǎn)化的例子（增強(qiáng)感性認(rèn)識(shí)）1．機(jī)械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程中能量守恒

（1）運(yùn)動(dòng)的汽車緊急剎車，汽車最終停下來。這過程中汽車的動(dòng)能（機(jī)械能）轉(zhuǎn)化為輪胎和路面的內(nèi)能（假定這過程沒有與周圍物體有熱交換，既不散熱也不吸熱）。摩擦力做了多少功，內(nèi)能就增加多少。公式W=ΔE表示了做功與內(nèi)能變化的關(guān)系，這公式也反映出做功過程中，機(jī)械能的損失數(shù)量恰好等于物體內(nèi)能增加的數(shù)量。

（2）把一鐵塊放入盛有水的燒杯中，用酒精燈加熱燒杯內(nèi)水，直至水沸騰。在這一過程中，鐵塊從周圍水中吸收了熱量使它溫度升高，內(nèi)能增加。這過程中水的一部分內(nèi)能通過熱量傳遞使鐵塊內(nèi)能增加。鐵塊吸收多少熱量，它內(nèi)能就增加多少。公式Q=ΔE表示吸收的熱量與內(nèi)能變化量的關(guān)系，也反映出鐵塊增加的內(nèi)能數(shù)量與水轉(zhuǎn)移給鐵塊的內(nèi)能數(shù)量相等。

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5一般情況下，如果物體跟外界同時(shí)發(fā)生做功和熱傳遞過程，那么，外界對物體所做的功W加上物體從外界吸收的熱量Q，等于物體內(nèi)能的增加ΔE，即

W+Q=ΔE 上式所表示的是功、熱量和內(nèi)能之間變化的定量關(guān)系，同時(shí)它也反映了一個(gè)物體的內(nèi)能增加量等于物體的機(jī)械能減少量和另外物體內(nèi)能減少量（內(nèi)能轉(zhuǎn)移量）之和。進(jìn)而說明，內(nèi)能和機(jī)械能轉(zhuǎn)化過程中能量是守恒的。

2．其他形式的能也可以和內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化

（1）介紹其他形式能：我們學(xué)習(xí)過機(jī)械運(yùn)動(dòng)有機(jī)械能，熱運(yùn)動(dòng)有內(nèi)能，實(shí)際上自然界存在著許多不同形式的運(yùn)動(dòng)，每種運(yùn)動(dòng)都有一種對應(yīng)的能量，如電能、磁能、光能、化學(xué)能、原子能等。

（2）不僅機(jī)械能和內(nèi)能可以相互轉(zhuǎn)化，其他形式能也可以和內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化，舉例說明：（同時(shí)放映幻燈片）

① 電爐取暖：電能→內(nèi)能 ② 煤燃燒：化學(xué)能→內(nèi)能 ③ 熾熱燈燈絲發(fā)光：內(nèi)能→光能

（3）其他形式的能彼此之間都可以相互轉(zhuǎn)化。畫出圖表讓學(xué)生回答分析：

3．能量守恒定律

大量事實(shí)證明：各種形式的能都可以相互轉(zhuǎn)化，并且在轉(zhuǎn)化過程中守恒。

能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體；在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中其總量不變．這就是能量守恒定律。

在學(xué)習(xí)力學(xué)知識(shí)時(shí)，學(xué)習(xí)了機(jī)械能守恒定律。機(jī)械能守恒定律是有條件限制的定律，而且實(shí)際現(xiàn)象中是不可能實(shí)現(xiàn)的。而能量守恒定律是存在于普遍自然現(xiàn)象中的自然規(guī)律。這規(guī)律對物理學(xué)各個(gè)領(lǐng)域的研究，如力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)等都有指導(dǎo)意義。它也對化學(xué)、生物學(xué)等自然科學(xué)的研究都有指導(dǎo)作用。

4．永動(dòng)機(jī)不可能制成

歷史上不少人希望設(shè)計(jì)一種機(jī)器，這種機(jī)器不消耗任何能量，卻可以源源不斷地對外做功。這種機(jī)器被稱為永動(dòng)機(jī)。雖然很多人，進(jìn)行了很多嘗試和各種努力，但無一例外地以失敗告終。失敗的原因是設(shè)計(jì)者完全違背了能的轉(zhuǎn)化和守恒定律，任何機(jī)器運(yùn)行時(shí)其能量只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式。如果它對外做功必然消耗能量，不消耗能量就無法對外做功，因而永動(dòng)機(jī)是永遠(yuǎn)不可能制造成功的。

5．運(yùn)用能的轉(zhuǎn)化和守恒定律進(jìn)行物理計(jì)算

例題：用鐵錘打擊鐵釘，設(shè)打擊時(shí)有80％的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能的50％用來使鐵釘?shù)臏囟壬?。問打?0次后，鐵釘?shù)臏囟壬叨嗌贁z氏度？已知鐵錘的質(zhì)量為1.2kg，鐵錘打擊鐵釘時(shí)的速度是10m/s，鐵釘質(zhì)量是40g，鐵的比熱是5.0×10J/（kg·℃）。

首先讓學(xué)生分析鐵錘打擊鐵釘?shù)倪^程中能量的轉(zhuǎn)化。

歸納學(xué)生回答結(jié)果，指出鐵錘打擊鐵釘時(shí)，鐵錘的一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而且內(nèi)能中的一半被鐵釘吸收，使它的溫度升高。如果用ΔE表示鐵釘?shù)膬?nèi)能增加量，鐵錘和鐵釘?shù)馁|(zhì)量分別用M和m表示，鐵錘打擊鐵釘時(shí)的速度用v表示。依據(jù)能的轉(zhuǎn)化和守恒定律，有 5 鐵釘?shù)膬?nèi)能增加量不能直接計(jì)算鐵釘?shù)臏囟?，我們把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的數(shù)量等效為以熱傳遞方式完成的，因此等效為計(jì)算打擊過程中鐵釘吸收多少熱量，這熱量就是鐵釘?shù)膬?nèi)能增加量。因此有

Q=cmΔt 上式中c為鐵釘?shù)谋葻幔表示鐵釘?shù)臏囟壬吡俊⑸厦鎯蓚€(gè)公式聯(lián)立，20?Mv2?80%?50%?24℃ 得出?t?2cm經(jīng)計(jì)算得出鐵釘溫度升高24℃。在這個(gè)物理計(jì)算過程中突出體現(xiàn)了如何應(yīng)用能的轉(zhuǎn)化和守恒定律這一基本原理。

應(yīng)該注意，有的同學(xué)把上述題目中鐵錘打擊鐵釘過程中的能量轉(zhuǎn)化，說成“鐵錘做功轉(zhuǎn)化為熱量”是不正確的。只能說做功與熱傳遞在使物體內(nèi)能改變上是等效的。

（三）課堂小結(jié)

熱力學(xué)第一定律表示的是功、熱量和內(nèi)能之間變化的定量關(guān)系；自然界各種形式的能存在著相互轉(zhuǎn)化過程，轉(zhuǎn)化過程中總量是守恒的。能量守恒定律是自然界最基本的物理定律。

同學(xué)們要會(huì)分析一些自然現(xiàn)象中能是怎樣轉(zhuǎn)化的。

應(yīng)該知道，根據(jù)能量守恒定律，永動(dòng)機(jī)是不可能制造成功的。

通過課上的例題計(jì)算，學(xué)會(huì)運(yùn)用能的轉(zhuǎn)化和守恒定律解決物理問題的方法。

（四）說明

熱力學(xué)第一定律和能量守恒定律是學(xué)生進(jìn)入高中物理階段后，第一次完整、細(xì)致地學(xué)習(xí)。此定律對今后學(xué)習(xí)物理是很重要的一個(gè)理論鋪墊。教學(xué)上要重視，課堂上講解要細(xì)致和透徹。

（五）布置作業(yè)

復(fù)習(xí)本節(jié)內(nèi)容，完成練習(xí)六。

課后思考與討論

有人設(shè)計(jì)了這樣一臺(tái)“永動(dòng)機(jī)”：距地面一定高度架設(shè)一個(gè)水槽，水從槽底的管中流出，沖擊一個(gè)水輪機(jī)，水輪機(jī)的軸上安裝一個(gè)抽水機(jī)和一個(gè)砂輪．他指望抽水機(jī)把地面水槽里的水抽上去，這樣循環(huán)不已，機(jī)器不停地轉(zhuǎn)動(dòng)，就可以永久地用砂輪磨制工件做功了(下圖)．

請你分析一下，高處水槽中水的勢能共轉(zhuǎn)變成哪幾種形式的能，說明這個(gè)機(jī)器是否能夠永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去． 閱讀材料

高空的氣溫為什么低

研究大氣現(xiàn)象時(shí)常常用到熱力學(xué)第一定律．通常把溫度、壓強(qiáng)相同的一部分空氣作為研究的對象，叫做氣團(tuán)，直徑上千米．由于氣團(tuán)很大，邊緣部分和外界的熱交換對整個(gè)氣團(tuán)沒有明顯的影響，即(1)式中Q=0，所以氣團(tuán)的內(nèi)能的增減只等于外界對它做功或它對外界做功的多少：

ΔU=W 陽光烤暖了大地，地面又使得下層的氣團(tuán)溫度升高，密度減小，因而上升．上升時(shí)氣團(tuán)膨脹，推擠周圍的空氣，對外做功，因此內(nèi)能減小，溫度降低．所以，越 7 高的地方，空氣的溫度越低．對于干燥的空氣，大約每升高1km溫度降低7℃(圖10－13)．

飛機(jī)在萬米高空飛行的時(shí)候，艙外氣溫往往在－50℃以下．由于機(jī)上有空調(diào)設(shè)備，艙內(nèi)總是溫暖如春．不過這時(shí)空調(diào)的作用不是使空氣升溫，而是降溫．高空的大氣壓比艙內(nèi)氣壓低，要使艙內(nèi)獲得新鮮空氣必須使用空氣壓縮機(jī)把空氣從艙外壓進(jìn)來．在這個(gè)過程中，空氣壓縮機(jī)對氣體做功，使氣體的內(nèi)能增加，溫度上升．如果不用空調(diào)，機(jī)艙內(nèi)的溫度可能達(dá)到50℃以上！

第二篇：六、熱力學(xué)第一定律 能量守恒定律 教案示例

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二、熱力學(xué)第一定律

能量守恒定律

教學(xué)目的

1．理解、掌握物體跟外界做功和熱傳遞的過程中W、Q、ΔU的物理意義． 2．會(huì)確定W、Q、ΔU的正負(fù)號． 3．理解熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q． 4．會(huì)用ΔU＝W＋Q分析和計(jì)算問題． 5．理解、掌握能量守恒定律及重要性．

6．會(huì)用能量守恒的觀點(diǎn)分析、解決有關(guān)問題，明確它的優(yōu)越性． 7．知道第一類永動(dòng)機(jī)不可能成功的原因． 教具

柴油機(jī)模型、電動(dòng)機(jī)、燈泡、打氣筒、多媒體． 教學(xué)過程 ●引入新課

我們在前面學(xué)習(xí)了改變內(nèi)能的兩種方法：做功和熱傳遞，那么它們之間有什么數(shù)量關(guān)系呢？以前我們還學(xué)習(xí)過電能、化學(xué)能等各種形式的能，它們在轉(zhuǎn)化過程中遵守什么樣的規(guī)律呢？今天我們就來研究這些問題．

【板書】

一、做功W、熱傳遞Q、內(nèi)能變化ΔU的物理意義

1．做功：做功使物體內(nèi)能發(fā)生變化，本質(zhì)是能量的轉(zhuǎn)化，是一種形式的能向另一種形式的能轉(zhuǎn)化，功是能量轉(zhuǎn)化的量度．

2．熱傳遞：是能量的轉(zhuǎn)移，內(nèi)能由一個(gè)物體傳遞給另一個(gè)物體，傳遞的能量用熱量Q表示．

3．內(nèi)能的改變：是物體內(nèi)所有分子動(dòng)能和勢能之和發(fā)生了變化，宏觀表現(xiàn)在溫度變化和體積變化． 【板書】

二、W、Q、ΔU正負(fù)號確定

1．W，外界對物體做功，W取正；物體對外界做功，W取負(fù)． 2．Q，物體吸熱，Q取正；物體放熱，Q取負(fù)．

3．ΔU，物體內(nèi)能增加，ΔU取正；物體內(nèi)能減少，ΔU取負(fù)． 【板書】

三、W、Q、ΔU三者之間關(guān)系

在一般情況下，如果物體跟外界同時(shí)發(fā)生做功和熱傳遞的過程，它們遵守下列關(guān)系： ΔU＝W＋Q 這就是勢力學(xué)第一定律，它表示了功、勢量跟內(nèi)能改變之間的定量關(guān)系．

例：一定量的氣體從外界吸收了2.6×105J的熱量，內(nèi)能增加了4.2×105J．是氣體對外界做了功，還是外界對氣體做了功？做了多少焦耳的功？

啟發(fā)學(xué)生討論：1．引起物體內(nèi)能變化的物理過程有哪兩種？2．物體內(nèi)能增加量大于物體從外界吸收的熱量是什么原因？3．怎樣找W、Q、ΔU的正負(fù)值．

引起物體內(nèi)能變化的物理過程有兩種，做功和熱傳遞；物體內(nèi)能增加量大于物體從外界吸收的熱量，是由于還有做功，一定是外界對氣體做了功．W＝？，Q＝2.6×105J，ΔU＝4.2×105J，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，代入4.2×105＝2.6×105＋W ∴W＝(4.2－2.6)×105＝1.6×105(J)W為正值，說明是外界對氣體做了1.6×105J的功．

觀看柴油機(jī)模型，用熱力學(xué)第一定律解釋柴油機(jī)正常工作時(shí)壓燃的原理．

活塞壓縮氣體，活塞對氣體做功，由于時(shí)間很短，散熱可忽略，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為氣體內(nèi)能，溫度升高，達(dá)到柴油燃點(diǎn)，可“點(diǎn)燃”柴油．

做功和熱傳遞能使物體內(nèi)能改變，能量在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移過程中守恒．不僅機(jī)械能，其它形式的能也可以與內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化，如電流通過燈泡鎢絲變熱發(fā)光，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和光能(出示電燈泡)．燃料燃燒生熱，化學(xué)能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，實(shí)驗(yàn)證明：在這些轉(zhuǎn)化過程中，能量都是守恒的．

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四、能量守恒定律 同學(xué)們看課文

再看一段錄像：風(fēng)力發(fā)電、電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)水泵抽水，汽車在公路上行駛，水電站、植物生長等，同時(shí)利用投影儀打出討論題目：

1．能量守恒定律的內(nèi)容？ 2．各種機(jī)器的作用是什么？

3．風(fēng)力發(fā)電是什么能轉(zhuǎn)化成什么能？

4．化學(xué)上電解食鹽的過程，是什么能轉(zhuǎn)化成什么能？ 5．為什么說：能量守恒定律是偉大的運(yùn)動(dòng)基本規(guī)律？ 6．第一類永動(dòng)機(jī)為什么不能成功？ 7．舉出一些生活中能量守恒的實(shí)例． 討論總結(jié)： 1．見課本．

2．各種機(jī)械都是能量轉(zhuǎn)化器． 3．是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能． 4．是電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能．

5．能夠把各個(gè)領(lǐng)域聯(lián)系起來，具有共同語言． 6．因?yàn)樗`背了能量守恒定律．

7．舉不勝舉．能量守恒是自然界最普遍的規(guī)律之一． 能量守恒，就是能量既不會(huì)多，也不會(huì)少，總量不變． ●鞏固練習(xí)

1．某一家庭用高壓鍋煮飯，由于皮墊用久了，當(dāng)水煮沸時(shí)跑氣了，大量的熱氣噴到了距高壓鍋2米以外的小張手上，但并沒有燙傷，為什么？

2．一定質(zhì)量的氣體，從外界吸收了2.6×105J的熱量，內(nèi)能只增加了1.6×105J，做功情況如何？ 3．進(jìn)入冬季，教室與教研室采暖設(shè)計(jì)一樣，但教室溫度比教研室高，為什么？ 參考題

1．炮兵訓(xùn)練打靶時(shí)，炮彈在炮膛中加速飛出炮口的過程中，炮膛中的火藥氣體溫度是變化很大還是很小？說明理由．

2．一瀑布，落差30m，假如在下落過程中機(jī)械能減少量全部轉(zhuǎn)化成水的內(nèi)能，水的溫度升高多少？[水的比熱容為4.2×103J/(kg℃)] 3．說明下列現(xiàn)象中能量是怎樣轉(zhuǎn)化的？[

] A．水電站發(fā)電時(shí)，水輪機(jī)被水流沖擊轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電．

B．利用地?zé)岚l(fā)電． C．化學(xué)上的電鍍過程．

D．植物生長過程． 說明

1．熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q中各字母正負(fù)值確定是個(gè)難點(diǎn)，難就難在物理意義不清楚．

2．各種能量在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化過程中總能量守恒．這是一個(gè)意識(shí)問題，或者說是悟性，從內(nèi)心深處感覺到總能量不變．這是很重要的物理思想．

3．以前我們學(xué)習(xí)的機(jī)械能守恒定律，動(dòng)能定理等，還有剛學(xué)的熱力學(xué)第一定律，都可以統(tǒng)一在能量守恒定律之中．比如說，汽車剎車直到停下的過程中，動(dòng)能減少，內(nèi)能增加．或者說，汽車克服摩擦力所做的功等于增加的汽車動(dòng)能．

三理想氣體狀態(tài)方程

一、理想氣體狀態(tài)方程

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http://www.tmdps.cn 1．理想氣體

提問：什么氣體可以看做是理想氣體？ 學(xué)生活動(dòng)

能嚴(yán)格遵守氣體實(shí)驗(yàn)定律的氣體．

壓強(qiáng)不太大、溫度不太低（常溫、常壓）的實(shí)際氣體． 2．一定質(zhì)量的某種理想氣體的狀態(tài)方程

（1）推證理想氣體的狀態(tài)方程的理論依據(jù)是什么？ 氣體實(shí)驗(yàn)定律．

補(bǔ)充：氣體狀態(tài)參量間的變化與過程無關(guān)．（2）推證過程：（要求學(xué)生在課下完成）（3）結(jié)論：

此式反映的是n個(gè)狀態(tài)間過程的聯(lián)系．（4）推論：

對一定質(zhì)量的理想氣體，設(shè)密度為ρ，有V=m/ρ，則

[例1]教室的容積是100m3，在溫度是7℃，大氣壓強(qiáng)為1.0×105Pa時(shí)，室內(nèi)空氣的質(zhì)量是130kg，當(dāng)溫度升高到27℃時(shí)大氣壓強(qiáng)為1.2×105Pa時(shí)，教室內(nèi)空氣質(zhì)量是多少？

分析：

（1）研究對象是教室內(nèi)的氣體嗎？（2）氣體的初末態(tài)如何確定？ 學(xué)生回答問題：（1）教室內(nèi)的氣體不能作為研究對象，因?yàn)榻淌覂?nèi)氣體的質(zhì)量發(fā)生了變化，有可能是外面的氣體跑進(jìn)教室，也有可能是教室的氣體跑到外面．所以以原來教室內(nèi)的130kg的氣體為研究對象，才能根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程求解．

（2）初態(tài)：p1=1.0×105pa，V1=100m3，T1=273+7=280K 末態(tài)：p2=1.2×105Pa，V2=？，T2=300K根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程：

二、熱力學(xué)第一定律在理想氣體等值變化過程中的應(yīng)用 1．理想氣體的內(nèi)能

理想氣體的分子間作用力為零，分子勢能為零，所以理想氣體的內(nèi)能等于分子動(dòng)能．那么決定一定質(zhì)量的某種理想氣體的內(nèi)能的宏觀標(biāo)志是什么？

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http://www.tmdps.cn 溫度T 2．幾個(gè)等值變化過程（1）絕熱過程．

絕熱一般指封閉氣體的材料絕熱或過程完成得迅速，此過程的特點(diǎn)是熱量Q=0，那么同學(xué)們可以討論當(dāng)一個(gè)絕熱氣缸內(nèi)的氣體向外膨脹的過程中，氣體的內(nèi)能如何變化？氣體的溫度如何變化？

當(dāng)一個(gè)絕熱氣缸內(nèi)的氣體向外膨脹的過程中，氣體的體積變大，氣體對外做功，又因?yàn)槭墙^熱過程，氣體既不吸熱也不向外界放熱，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，其內(nèi)能減小，氣體的溫度降低．

（2）等溫過程．

等溫過程中氣體的溫度保持不變，所以其內(nèi)能不變．那么當(dāng)一定質(zhì)量的理想氣體的壓強(qiáng)增大，系統(tǒng)是吸熱還是放熱？

因?yàn)槭堑葴剡^程，所以系統(tǒng)的內(nèi)能不變；根據(jù)玻-馬定律，當(dāng)氣體壓強(qiáng)增大時(shí)，氣體的體積變小，外界對氣體做功；根據(jù)熱力學(xué)第一定律，系統(tǒng)向外界放熱．

（3）等容過程．

等容過程的特點(diǎn)是什么？那么當(dāng)一定質(zhì)量的理想氣體的壓強(qiáng)增大，系統(tǒng)是吸熱還是放熱？

體積不變，所以做功W=0；根據(jù)查理定律，氣體的壓強(qiáng)增大，則溫度升高，內(nèi)能變大；根據(jù)熱力學(xué)第一定律，系統(tǒng)從外界吸熱．

（4）等壓過程．

等壓過程的特點(diǎn)是什么？那么當(dāng)一定質(zhì)量的理想氣體的體積增大，系統(tǒng)是吸熱還是放熱？

第四節(jié)

空氣的濕度

一、引入 ［放錄像］

地上的水、江河湖海里的水，以及動(dòng)植物的表皮以及動(dòng)物的呼吸也在不斷地散發(fā)出水蒸汽，使得我們周圍的空氣中含有水蒸汽.

［教師］一定體積的空氣中含的水蒸氣越多，空氣就越潮濕，含的水蒸氣越少，空氣就越干燥，本節(jié)課我們就來學(xué)習(xí)空氣的濕度.

二、新課教學(xué)

（一）空氣的濕度 ［投影］閱讀思考題

1.什么叫空氣的絕對濕度？為什么空氣的濕度不用單位體積的空氣中所含水蒸氣的質(zhì)量來表示？ 2.水蒸發(fā)的快慢，動(dòng)物感覺到的干燥和濕潤，與什么有關(guān)？有什么關(guān)系？ 3.什么叫相對濕度？

［學(xué)生活動(dòng)］閱讀課文有關(guān)內(nèi)容并解答閱讀思考題 ［師生總結(jié)］

1.空氣中所含水蒸氣的壓強(qiáng)叫做空氣的絕對濕度.

2.由于直接測量空氣中水蒸氣的密度比較困難，所以不用空氣中所含水蒸氣的密度來表示空氣的絕對濕度.

3.水蒸發(fā)的快慢，動(dòng)物感覺到的干燥或濕潤，不是完全由空氣絕對濕度的大小決定的，而是跟空氣中的水蒸氣離飽和狀態(tài)的遠(yuǎn)近有關(guān)系.

在空氣的絕對濕度一定的情況下，氣溫高時(shí)水蒸氣離飽和狀態(tài)遠(yuǎn)，水蒸發(fā)的快，氣溫低時(shí)水蒸氣離飽和狀態(tài)近，水蒸發(fā)的慢.

當(dāng)人體中的水蒸發(fā)的快時(shí)，我們就感到空氣比較干燥，反之，我們就感到空氣很潮濕.4.某溫度時(shí)空氣的絕對濕度跟同一溫度下水的飽和氣壓的百分比，叫做此溫度下空氣的相對濕度. 求解公式為：

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http://www.tmdps.cn B=p×100% psp→空氣的絕對濕度→單位（Pa)

pS→同一溫度下水的飽和氣壓→單位（Pa) B→相對濕度 ［強(qiáng)化訓(xùn)練］

1.在潮濕的天氣里，洗了的衣服不容易晾干，為什么？

2.在絕對濕度相同的情況下，夏天和冬天的相對濕度哪個(gè)大？為什么？

3.當(dāng)空氣的絕對濕度是1.2×103Pa，氣溫是15℃時(shí)，空氣的相對濕度是多大？ ［學(xué)生活動(dòng)］ 解答強(qiáng)化訓(xùn)練題

1.在潮濕的天氣里，空氣的濕度大，空氣中的水蒸氣接近飽和，水份不容易蒸發(fā)，所以洗了的衣服不容易晾干.

2.在絕對濕度相同的情況下，水的飽和汽壓ps在溫度高時(shí)大，溫度低時(shí)小，根據(jù)B=冬天的相對速度大.

3.解：

∵p=1.2×103Pa

查表得ps=1.705×103Pa

p夏天和冬天相比，ps1.2?103p∴B===70.4% 3ps1.705?10［討論］

1.當(dāng)空氣的絕對濕度一定時(shí)，白天為什么我們感覺到比較干燥，而夜晚卻感到很潮濕？ 2.水的飽和汽壓隨溫度如何變化？ ［學(xué)生活動(dòng)］ 解答討論題

1.由課文飽和汽壓表可知：

在絕對濕度一定的情況下，在白天，水蒸氣離飽和狀態(tài)較遠(yuǎn)，我們就感覺到空氣比較干燥，而在夜晚氣溫降低，飽和汽壓降低，水蒸氣接近飽和，我們就感覺到空氣很潮濕.

2.水的飽和汽壓隨溫度的升高而升高. ［教師］

由于水的飽和汽壓隨溫度的升高而升高，所以當(dāng)絕對濕度一定時(shí)，空氣里的未飽和汽將逐漸接近飽和，當(dāng)氣溫降到某一溫度時(shí)，水蒸氣將達(dá)到飽和狀態(tài)，這時(shí)將有水蒸氣凝結(jié)成水，在物體表面上形成一層細(xì)小的露滴.

［板書］

使空氣里的水蒸氣剛好達(dá)到飽和時(shí)的溫度叫做露點(diǎn). ［討論］

根據(jù)露點(diǎn)和氣溫的差值，能否判斷出相對濕度的大??？ ［學(xué)生活動(dòng)］ 解答討論題

空氣中含的水蒸氣多，氣溫只要少許降低一點(diǎn)，就達(dá)到露點(diǎn)，水蒸氣就達(dá)到飽和，反之空氣中含的水蒸氣

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http://www.tmdps.cn 少，氣溫要降低很多，才能達(dá)到露點(diǎn)，水蒸氣才達(dá)到飽和，所以根據(jù)露點(diǎn)和氣溫的差值，可以大致判斷出空氣中水蒸氣的飽和程度，從而判斷出相對濕度的大小.

（二）濕度計(jì)

［實(shí)物投影］課本圖13~24的干濕泡濕度計(jì). ［投影］

介紹干濕泡溫度計(jì)的構(gòu)造：

1.干濕泡溫度計(jì)是由兩支完全相同的溫度計(jì)組成的. 2.分別觀察兩支溫度計(jì)的特征： 從實(shí)物投影觀察到：

溫度計(jì)B的感溫泡上包著棉紗，棉紗的下端浸在水中 而A中的感溫泡是干燥的

→這就是干濕泡溫度計(jì)名稱的由來.

3.學(xué)生閱讀課文，敘述干濕泡溫度計(jì)的原理： 由于水的蒸發(fā)，溫度計(jì)B指示的溫度總是低于溫度計(jì)A的，空氣的相對濕度越小，其中的水汽離飽和越遠(yuǎn)，濕泡溫度計(jì)B上的水蒸發(fā)得越快，溫度就降得越低，兩支溫度計(jì)的溫度差越大.空氣的相對濕度越大，其中的水汽越接近飽和，溫度計(jì)B上的水蒸發(fā)得越慢，A、B的溫度差就越小，所以干濕泡溫度計(jì)的溫度差的大小跟空氣的相對濕度有直接關(guān)系.

把不同溫度時(shí)相應(yīng)于不同的干濕泡溫度差的相對濕度計(jì)算出來，繪制成表或畫成曲線，根據(jù)干濕包濕度計(jì)上A、B兩支溫度計(jì)的讀數(shù)，從表或曲線上很快就可以算出空氣的相對濕度.

三、小結(jié)

本節(jié)課我們主要學(xué)習(xí)了：

1.空氣的濕度是指空氣的干濕程度，它是由空所中所含水蒸氣的多少來決定的，空氣的濕度可以用絕對濕度和相對濕度來表示.

2.空氣越潮濕，空氣中所含水蒸氣的密度越大，水蒸氣的壓強(qiáng)也越大，由于測量水蒸氣的壓強(qiáng)要比測量水蒸汽的密度容易得多，因而人們便利用空氣中所含水蒸氣的壓強(qiáng)來表示空氣的濕度，稱為空氣的絕對濕度.

3.人們對空氣濕度的關(guān)注，往往不直接體現(xiàn)在空氣中所含水蒸氣的多少上，而是體現(xiàn)在空氣中的水蒸氣離離飽和狀態(tài)的遠(yuǎn)近上，空氣中的水蒸氣越接近飽和狀態(tài)，那么空氣中水蒸氣的壓強(qiáng)跟同溫度下水的飽和汽壓就越近，它們的比值必然越大.

某溫度時(shí)空氣的絕對濕度p與同一溫度下水的飽和氣壓ps的百分比來表示空氣的濕度，稱為空氣的相對濕度B.

即B=p×100% ps4.空氣的濕度可以用濕度計(jì)來直接測量，常用的濕度計(jì)有干濕泡濕度計(jì).

四、作業(yè)

課本P85練習(xí)六：

五、板書設(shè)計(jì)

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六、本節(jié)優(yōu)化訓(xùn)練設(shè)計(jì)

1.當(dāng)氣溫突然下降時(shí)，空氣的相對濕度將___________.

A.增大

B.減小

C.不變

D.不能確定 2.下列說法正確的是___________. A.空氣的絕對濕度大時(shí)，水的蒸發(fā)慢

B.水蒸氣的密度一定時(shí)，濕度越高相對濕度越小 C.氣溫低時(shí)空氣的相對濕度一定大

D.氣溫降至露點(diǎn)時(shí)空氣的相對濕度為100%

3.已知20℃時(shí)水的飽和汽壓是2.338×103Pa，12℃時(shí)水的飽和汽壓是1.402×103Pa,若20℃時(shí)空氣的相對濕度是70%，則此時(shí)的露點(diǎn)t是___________

A.t＞20℃

B.12℃＜t＜20℃

C.t=12℃

D.t＜12℃

4.用測定露點(diǎn)的方法可以確定空氣的絕對濕度和相對濕度，設(shè)氣溫為t1,測得其露點(diǎn)為t2，如何得出氣溫為t1時(shí)的絕對濕度和相對濕度.

參考答案：

1.A

2.BD

3.B

4.p=ps2,B=

ps2×100% ps1億庫教育網(wǎng)

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第三篇：能量守恒定律教案

能量守恒定律教案

(一)教學(xué)目的

1．知道各種形式的能是可以相互轉(zhuǎn)化的。

2．知道能量在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變。(二)教學(xué)過程 1．復(fù)習(xí)

通過這兩章的學(xué)習(xí)，我們初步認(rèn)識(shí)了能量的概念，知道了機(jī)械能和內(nèi)能這兩種形式的能量。（通過提問復(fù)習(xí)能量、機(jī)械能和內(nèi)能的概念）

2．引入新課

我們知道物體的動(dòng)能和熱能，是由物體的機(jī)械能運(yùn)動(dòng)情況決定的能量，內(nèi)能跟物體內(nèi)部分子的熱運(yùn)動(dòng)和分子間的相互作用情況有關(guān)。物體內(nèi)部分子的熱運(yùn)動(dòng)，物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)都是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的形式，由于運(yùn)動(dòng)形式不同，與之相聯(lián)系的能量也不相同。

3．進(jìn)行新課

(1)自然界存在著多種形式的能量。盡管各種能量我們還沒有系統(tǒng)地學(xué)習(xí)，但在日常生活中我們也有所了解，如跟電現(xiàn)象相聯(lián)系的電能，跟光現(xiàn)象有關(guān)的光能，跟原子核的變化有關(guān)的核能，跟化學(xué)反應(yīng)有關(guān)的化學(xué)能等。

(2)在一定條件下，各種形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移（列舉學(xué)生所熟悉的事例，說明各種形式的能的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移）。在熱傳遞過程中，高溫物體的內(nèi)能轉(zhuǎn)移到低溫物體。運(yùn)動(dòng)的甲鋼球碰擊靜止的乙鋼球，甲球的機(jī)械能轉(zhuǎn)移到乙球。在這種轉(zhuǎn)移的過程中能量形式?jīng)]有變。

在自然界中能量的轉(zhuǎn)化也是普遍存在的。小朋友滑滑梯，由于摩擦而使機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；在氣體膨脹做功的現(xiàn)象中，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；在水力發(fā)電中，水的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能；在火力發(fā)電廠，燃料燃燒釋放的化學(xué)能，轉(zhuǎn)化成電能；在核電站，核能轉(zhuǎn)化為電能；電流通過電熱器時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；電流通過電動(dòng)機(jī)，電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。有關(guān)能量轉(zhuǎn)化的事例同學(xué)們一定能舉出許多，課本圖2-17中畫出了一些農(nóng)常用的生活、生產(chǎn)設(shè)備。請同學(xué)分析在使用圖中設(shè)備時(shí)能量的轉(zhuǎn)化。

(3)在能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能的總量保持不變。大量事實(shí)證明，在普遍存在的能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中，消耗多少某種形式的能量，就得到多少其他形式的能量。如在熱傳遞過程中，高溫物體放出多少熱量（減少多少內(nèi)能），低溫物體就吸收多少熱量（增加多少內(nèi)能）；克服摩擦力做了多少功，就有多少機(jī)械能轉(zhuǎn)化為能量，但能量的總量不變。就是說某體損失的能量等于幾個(gè)物體得到幾個(gè)物體得到的能量的總和。例如，把燒熱的金屬塊，投到冷水中，冷水，盛水的容器以及周圍的空氣等，都要吸收熱量，它們所吸收的熱量總和跟金屬塊放出的熱量相等。再如水電站里，水從高處流下，損失了機(jī)械能，一方面由于推動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)化為電能，一方面水跟水輪機(jī)、管道摩擦而轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。那么水的機(jī)械能的損失等于產(chǎn)生的電能和內(nèi)能的總和。

以上規(guī)律是人類經(jīng)過長期的實(shí)踐探索，直到19世紀(jì)，才確立了這個(gè)自然界最普遍的定律——能量的轉(zhuǎn)化守恒定律。通常把它表述為：

能量既不會(huì)消滅，也不會(huì)創(chuàng)生，它只會(huì)從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總保持不變。

4．小結(jié)

能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律是自然界最普遍的、最重要的定律之一。

(1)能量守恒定律普遍適用。在形形色色的自然現(xiàn)象中，只要有能量的轉(zhuǎn)化，就一定服從能量守恒規(guī)律。從物理的、化學(xué)的現(xiàn)象到地質(zhì)的、生物的現(xiàn)象，大到宇宙天體的演變，小到原子核內(nèi)部粒子的運(yùn)動(dòng)，都服從能量守恒的規(guī)律。

(2)能量守恒定律反映了自然現(xiàn)象的普遍聯(lián)系。自然界的各種現(xiàn)象都不是孤立的，而是相互聯(lián)系的。電燈發(fā)光跟電流有聯(lián)系，電能轉(zhuǎn)化為光能反映了這種聯(lián)系。植物生長更不是孤立的，要靠陽光進(jìn)行光合作用才能生長，光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能反映了這種聯(lián)系。

(3)能量守恒定律是人類認(rèn)識(shí)自然的重要依據(jù)。人類認(rèn)識(shí)自然，就要根據(jù)種種自然現(xiàn)象，總結(jié)規(guī)律，能量守恒定律就是人類總結(jié)出的規(guī)律之一，而且人類認(rèn)識(shí)的其他規(guī)律也必定符合能量守恒定律。1933年意大利科學(xué)家費(fèi)米，在研究β衰變的過程中發(fā)現(xiàn)，能量不守恒。于是他根據(jù)能量守恒定律大膽預(yù)言了還有一種未發(fā)現(xiàn)的粒子，這就是現(xiàn)在已被科學(xué)界公認(rèn)的中微子。這一事例說明了能明守恒定律，已成為人類認(rèn)識(shí)自然的重要依據(jù)。

(4)能量守恒定律是人類利用自然的重要武器。縱觀人類科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的歷史，也是一部認(rèn)識(shí)能量、利用能量、實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化的歷史。從原始人鉆木取火，到水能利用；從蒸汽機(jī)發(fā)明，到電能的利用；從太陽能，到核能的利用。人類總是在認(rèn)識(shí)、利用能源，逐步實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)化。

第四篇：《熱力學(xué)第一定律》教案1

《熱力學(xué)第一定律》

一、改變內(nèi)能的兩種方式：做功和熱傳遞

1．做功可以改變物體的內(nèi)能

【生活實(shí)例】列舉鋸木頭和用砂輪磨刀具，鋸條、木頭和刀具溫度升高，說明克服摩擦力做功，可以使物體的內(nèi)能增加。如果外力對物體做功全部用于物體內(nèi)能改變的情況下，外力做多少功，物體的內(nèi)能就改變多少。如果用W表示外界對物體做的功，用ΔE表示物體內(nèi)能的變化，那么有W=ΔE。功的單位是焦耳，內(nèi)能的單位也是焦耳。

【演示】演示壓縮空氣，硝化棉燃燒。說明外力壓縮空氣過程，對氣體做功，使氣體的內(nèi)能增加，溫度升高到棉花的燃點(diǎn)而使其燃燒。

以上實(shí)例說明做功可以改變物體的內(nèi)能。2．熱傳遞可以改變物體的內(nèi)能

【生活實(shí)例】在爐灶上燒熱水，火爐烤熱周圍物體，這些物體溫度升高內(nèi)能增加。這些實(shí)例說明依靠熱傳遞方式也可以使物體的內(nèi)能改變。物體吸收熱量，內(nèi)能增加。物體放出熱量，物體的內(nèi)能減少。如果傳遞給物體的熱量用Q表示，物體內(nèi)能的變化量是ΔE，那么，Q=ΔE。

熱量的計(jì)算公式有：Q=cmΔt。熱量的單位是焦耳，過去的單位是卡。所以做功和熱傳遞是改變物體內(nèi)能的兩種方式。3．做功和熱傳遞對改變物體的內(nèi)能是等效的。4．做功和熱傳遞的區(qū)別

雖然做功和熱傳遞對改變物體的內(nèi)能是等效的，但是這兩種方式的物理過程有本質(zhì)的區(qū)別。做功使物體內(nèi)能改變的過程是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程。而熱傳遞的過程只是物體之間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移，沒有能量形式的轉(zhuǎn)化。例：

1．在下列過程中，通過熱傳遞增加物體內(nèi)能的是

[ ] A． 火車經(jīng)過鐵軌后鐵軌的溫度升高 B．壓縮筒內(nèi)乙醚，使其燃燒

C．鐵棒被太陽曬熱 D.汽車剎車后，輪胎變熱

2．物體的內(nèi)能增加這是因?yàn)?/p>

[ ] A．一定是由于物體吸收了熱量 B．一定是由于對物體做了功 C．可能是由于物體吸收了熱量，也可能是由于對物體做了功 3．說明下列各題中內(nèi)能改變的方法：

(1)一盆熱水放在室內(nèi)，一會(huì)就涼了，______；

(2)高溫高壓的氣體，迅速膨脹，對外做功，溫度降低，______。(3)鐵塊在火爐上加熱，一會(huì)兒熱得發(fā)紅，______；(4)打氣筒給車胎打氣，過一會(huì)筒壁發(fā)熱，______’(5)冬天人們往手上呵氣取暖，______；(6)兩手互相摩擦取暖，______。

二、熱力學(xué)第一定律、做功W、熱傳遞Q、內(nèi)能變化ΔU的物理意義

1．做功：做功使物體內(nèi)能發(fā)生變化，實(shí)質(zhì)是能量的轉(zhuǎn)化，是一種形式的能量向另一種形式的能轉(zhuǎn)化。功是能量轉(zhuǎn)化的量度。

2．熱傳遞：是能量的轉(zhuǎn)移，內(nèi)能由一個(gè)物體傳遞給給另一個(gè)物體，傳遞的能量用Q表示。

3．內(nèi)能的改變：是物體內(nèi)所有分子動(dòng)能和勢能之和發(fā)生了變化，宏觀表現(xiàn)在溫度和體積上的變化。

2、W、Q、ΔU正負(fù)號的確定

1．W，外界對物體做功，W取正值；物體對外界做功，W取負(fù)值。2．Q，物體吸熱，Q取正值；物體放熱，Q取負(fù)值。

3，ΔU，物體內(nèi)能增加，ΔU取正值；物體內(nèi)能減少，ΔU取負(fù)值。

3、W、Q、ΔU之間的關(guān)系

一個(gè)物體，如果它既沒有吸收熱量也沒有放出熱量，那么，外界對它做多少功，它的內(nèi)能就增加多少． ΔU=W 一個(gè)物體，如果它既沒有對外做功，也沒有其他物體對它做功，那么，它從外界吸收多少熱量，它的內(nèi)能就增加多少． ΔU=Q 如果外界既向物體傳熱又對物體做功，那么物體內(nèi)能的增加量就等于物體吸收的熱量和外界對物體做的功之和．用ΔU表示物體內(nèi)能的增加量，用Q表示物體 吸收的熱量，用W表示外界對物體做的功，那么 ΔU=Q+W

這個(gè)式子所表示的，內(nèi)能的變化量跟功、熱量的定量關(guān)系，在物理學(xué)中叫做熱力學(xué)第一定律．

物體內(nèi)能的增加等于物體從外界吸收的熱量與外界對物體所做的功的總和。

【例題】

一定量的氣體從外界吸收了2.6×105J的熱量，內(nèi)能增加了4.2×105J．外界對氣體做了多少功？

解

由(1)式得 W=ΔU－Q =4.2×105J－2.6×105J =1.6×105J 外界對氣體做的功是1.6×105J． 思考與討論

上題中，如果氣體吸收的熱量仍為2.6×105J，但是內(nèi)能只增加了1.6×105J，計(jì)算結(jié)果W將為負(fù)值．怎樣解釋這個(gè)結(jié)果？一般地講，ΔU、Q、W的正值和負(fù)值各代表什么物理意義？

第五篇：高中物理 《能量守恒定律》教案

能量守恒定律

本節(jié)課的設(shè)計(jì)，教材繼續(xù)沿用了前幾節(jié)的課程模式，先由生活中的實(shí)例引出研究問題，然后用實(shí)驗(yàn)加以證實(shí)，讓學(xué)生接受這個(gè)物理事實(shí).接著再從理論上推導(dǎo)、證明，從而得出結(jié)論.這節(jié)課教材是從生活中騎自行車上坡的實(shí)例入手，引出動(dòng)能和重力勢能在此過程中是在相互轉(zhuǎn)化的.接著通過實(shí)驗(yàn)來證實(shí)這個(gè)轉(zhuǎn)化過程中的守恒結(jié)論.最后提出了自然界中最普遍、最基本的規(guī)律之一能量轉(zhuǎn)化和守恒定律.機(jī)械能守恒定律是能量守恒定律的一個(gè)特例，要使學(xué)生對定律的得出、含義、適用條件有一個(gè)明確的認(rèn)識(shí)，這是能夠用該定律解決力學(xué)問題的基礎(chǔ).各種不同形式的能相互轉(zhuǎn)化和守恒的規(guī)律，貫穿在整個(gè)物理學(xué)中，是物理學(xué)的基本規(guī)律之一.能量守恒定律是學(xué)習(xí)各種不同形式的能量轉(zhuǎn)化規(guī)律的起點(diǎn)，也是運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)知識(shí)的進(jìn)一步綜合和展開的重要基礎(chǔ).所以這一節(jié)知識(shí)是本章重要的一節(jié).機(jī)械能守恒定律是本章教學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容，本節(jié)教學(xué)的重點(diǎn)是使學(xué)生掌握物體系統(tǒng)機(jī)械能守恒的條件；能夠正確分析物體系統(tǒng)所具有的機(jī)械能.分析物體系統(tǒng)所具有的機(jī)械能，尤其是分析、判斷物體所具有的重力勢能，是本節(jié)學(xué)習(xí)的難點(diǎn)之一.在教學(xué)中應(yīng)讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到，物體重力勢能大小與所選取的參考平面（零勢面）有關(guān)；而重力勢能的變化量是與所選取的參考平面無關(guān)的.在討論物體系統(tǒng)的機(jī)械能時(shí)，應(yīng)先確定參考平面.教學(xué)重點(diǎn)1.理解機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容；

2.在具體的問題中能判定機(jī)械能是否守恒，并能列出定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式； 3.理解能量轉(zhuǎn)化和守恒定律.教學(xué)難點(diǎn)1.從能的轉(zhuǎn)化和功能關(guān)系出發(fā)理解機(jī)械能守恒的條件； 2.能正確判斷研究對象在所經(jīng)歷的過程中機(jī)械能是否守恒.教具準(zhǔn)備自制投影片、CAI課件、重物、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器以及紙帶、復(fù)寫紙片、低壓電源及兩根導(dǎo)線、鐵架臺(tái)和鐵夾、刻度尺、小夾子.課時(shí)安排1課時(shí)

三維目標(biāo)

一、知識(shí)與技能

1.知道什么是機(jī)械能，知道物體的動(dòng)能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化； 2.理解機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容；

3.在具體問題中，能判定機(jī)械能是否守恒，并能列出機(jī)械能守恒的方程式； 4.理解能量守恒定律，能列舉、分析生活中能量轉(zhuǎn)化和守恒的例子.二、過程與方法

1.初步學(xué)會(huì)從能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀點(diǎn)解釋現(xiàn)象、分析問題；

2.通過用紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，體驗(yàn)驗(yàn)證過程和物理學(xué)的研究方法.三、情感態(tài)度與價(jià)值觀

1.通過能量守恒的教學(xué)，使學(xué)生樹立科學(xué)觀點(diǎn)，理解和運(yùn)用自然規(guī)律，并用來解決實(shí)際問題；

2.通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，體會(huì)學(xué)習(xí)的快樂，激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣；通過親身實(shí)踐，樹立“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”的科學(xué)觀.培養(yǎng)學(xué)生的觀察和實(shí)踐能力，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度.教學(xué)過程

導(dǎo)入新課 ［實(shí)驗(yàn)演示］

5.測量下落高度時(shí)，某同學(xué)認(rèn)為都必須從起始點(diǎn)算起，不能弄錯(cuò).他的看法正確嗎？為了減小測量 h值的相對誤差，選取的各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)要離起始點(diǎn)適當(dāng)遠(yuǎn)些好，還是近些好？

學(xué)生活動(dòng)：思考老師的問題，討論、交流，選出代表發(fā)表見解.1.因?yàn)榇螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02 s打點(diǎn)一次，在最初的0.02 s內(nèi)物體下落距離應(yīng)為0.002 m，所以應(yīng)從幾條紙帶中選擇第一、二兩點(diǎn)間距離接近2 mm的紙帶進(jìn)行測量；二是在紙帶上所選的點(diǎn)就是連續(xù)相鄰的點(diǎn)，每相鄰兩點(diǎn)時(shí)間間隔t=0.02 s.2.因?yàn)椴恍枰牢矬w在某點(diǎn)動(dòng)能和勢能的具體數(shù)值，所以不必測量物體的質(zhì)量 m，而只需驗(yàn)證12vn?ghn就行了.23.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器要豎直架穩(wěn)，使其兩限位孔在同一豎直平面內(nèi)，以盡量減少重物帶著紙帶下落時(shí)所受到的阻力作用.4.必須先接通電源，讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作后才能松開紙帶讓重物下落.5.這個(gè)同學(xué)的看法是正確的.為了減小測量 h值的相對誤差，選取的各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)要離起始點(diǎn)適當(dāng)遠(yuǎn)些好.教師活動(dòng)：聽取學(xué)生匯報(bào)，點(diǎn)評，幫助學(xué)生解決困難.學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn).數(shù)據(jù)處理：

明確本實(shí)驗(yàn)中要解決的問題即研究動(dòng)能與重力勢能的轉(zhuǎn)化與守恒.在右圖中，質(zhì)量為m的物體從O點(diǎn)自由下落，以地面作零勢能面，下落過程中任意兩點(diǎn)A和B的機(jī)械能分別為：

EA?1122mvA?mghA, EB?mvB?mghB 22如果忽略空氣阻力，物體下落過程中如果動(dòng)能的改變量等于勢能的改變量，于是有

1122mvA?mghA?mvB?mghB 221122上式亦可寫成mvB?mvA?mghA?mghB

22Ea=Eb,即該式左邊表示物體由A到B過程中動(dòng)能的增加，右邊表示物體由A到B過程中重力勢能的減少.如果實(shí)驗(yàn)證明等式成立,說明物體重力勢能的減少等于動(dòng)能的增加.為了方便，可以直接從開始下落的O點(diǎn)至任意一點(diǎn)（上圖中A點(diǎn)）來進(jìn)行研究，這時(shí)應(yīng)有：

12mvA?mhg.式中2h是物體從O點(diǎn)下落至A點(diǎn)的高度，vA是物體在A點(diǎn)的瞬時(shí)速度.1.如何求出A點(diǎn)的瞬時(shí)速度vA？

根據(jù)做勻加速運(yùn)動(dòng)的物體在某一段時(shí)間t內(nèi)的平均速度等于該時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度可求出A點(diǎn)的瞬時(shí)速度vA.右圖是豎直紙帶由下而上實(shí)際打點(diǎn)后的情況.從O點(diǎn)開始依次取點(diǎn)1、2、3??圖中s1、s2、s3??分別為0～2點(diǎn)，1～3點(diǎn)，2～4點(diǎn)??各段間的距離.根據(jù)公式v?s，t=2×0.02 s（紙帶上任意兩個(gè)相鄰的t點(diǎn)間所表示的時(shí)間都是0.02 s），可求出各段的平均速度.這些平均速度就等于1、2、3??各點(diǎn)相對應(yīng)的瞬時(shí)速度v1、v2、v3??例如：

不僅重力勢能和動(dòng)能可以相互轉(zhuǎn)化，彈性勢能和動(dòng)能也可以相互轉(zhuǎn)化.放開被壓縮的彈簧，可以把跟它接觸的小球彈出去，這時(shí)彈簧的彈力做功，彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為小球的動(dòng)能.在彈性勢能和動(dòng)能的相互轉(zhuǎn)化中，如果只有彈力做功，動(dòng)能和彈性勢能之和保持不變，即機(jī)械能守恒.【方法引導(dǎo)】

解決某些力學(xué)問題，從能量的觀點(diǎn)來分析，應(yīng)用機(jī)械能守恒定律求解，往往比較方便.應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解決力學(xué)問題，要分析物體的受力情況.在動(dòng)能和重力勢能的相互轉(zhuǎn)化中，如果只有重力做功，就可以應(yīng)用機(jī)械能守恒定律求解.【例題剖析】

（一）機(jī)械能守恒條件的判斷

［例1］下列關(guān)于機(jī)械能是否守恒的敘述正確的是（）A.做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體機(jī)械能一定守恒 B.做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體的機(jī)械能可能守恒 C.合外力對物體做功為零時(shí)，機(jī)械能一定守恒 D.只有重力對物體做功，物體機(jī)械能一定守恒 解析：

A.做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體，除了重力做功外，可能還有其他力做功，如降落傘在空中勻速下降時(shí)，除了重力做功外，空氣阻力也對降落傘做功，所以機(jī)械能不守恒，不選.B.做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體可能只受重力且只有重力做功，如自由落體運(yùn)動(dòng)，物體機(jī)械能守恒，應(yīng)選.C.如降落傘在空中勻速下降時(shí)合外力為零，合外力對物體做功為零，除重力做功外，空氣阻力也做功，所以機(jī)械能不守恒，不選.D.符合機(jī)械能守恒的條件，應(yīng)選.可見，對物體進(jìn)行受力分析，確定各力做功情況是判定機(jī)械能是否守恒的一般程序.［例2］如圖所示，斜面體置于光滑水平地面上，其光滑斜面上有一物體由靜止沿斜面下滑，在物體下滑過程中，下列說法正確的是（）

A.物體的重力勢能減少，動(dòng)能增大

B.物體的重力勢能完全轉(zhuǎn)化為物體的動(dòng)能 C.物體的機(jī)械能減少

D.物體和斜面體組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒

解析：由于斜面體放在光滑斜面上，當(dāng)物體沿斜面下滑時(shí)，物體實(shí)際位移方向和物體所受支持力的方向不垂直，所以支持力對物體做了功（負(fù)功），物體的機(jī)械能不守恒，物體的機(jī)械能減少了，物體對斜面體的壓力對斜面體做了功（正功），斜面體的機(jī)械能增加了，斜面體的機(jī)械能也不守恒.對物體和斜面體組成的系統(tǒng)，斜面體和物體之間的彈力是內(nèi)力，對系統(tǒng)做功的代數(shù)和為零，即不消耗機(jī)械能.在物體和斜面體的運(yùn)動(dòng)過程中只有重力做功，所以系統(tǒng)的機(jī)械能守恒.物體在下滑過程中重力勢能減少，一部分轉(zhuǎn)化為物體的動(dòng)能，另一部分則轉(zhuǎn)化為斜面體的動(dòng)能.所以本題選ACD.（二）機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用

6斷物體的機(jī)械能是否守恒，所以應(yīng)透徹理解機(jī)械能守恒定律成立的條件，從而正確應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解題.布置作業(yè)

課本P37作業(yè)4、5、6.板書設(shè)計(jì)

活動(dòng)與探究

有人設(shè)計(jì)了這樣一臺(tái)“永動(dòng)機(jī)”：距地面一定高度架設(shè)一個(gè)水槽，水從槽底的管中流出，沖擊一個(gè)水輪機(jī)，水輪機(jī)的軸上安裝一個(gè)抽水機(jī)和一個(gè)砂輪.他指望抽水機(jī)把地面水槽里的水抽上去，這樣循環(huán)不已.機(jī)器不停地轉(zhuǎn)動(dòng)，就可以永久地用砂輪磨制工件做功了（右圖）

.請你分析一下，高處水槽中水的勢能共轉(zhuǎn)變成哪幾種形式的能，說明這個(gè)機(jī)器是否能夠永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去.