3.1 热力学第一定律 （表格式）课时教案-2025--2026年教科版高中物理选择性必修第三册

3.1《热力学第一定律》课时教案 学科 物理 年级册别 高三上册 共1课时 教材 教科版选择性必修第三册 授课类型 新授课 第1课时 教材分析 教材分析 本节内容位于教科版高中物理选择性必修第三册第三章第一节，是热学部分的核心规律之一。教材通过实验现象引入内能概念，结合做功与传热两种改变内能的方式，引导学生建立能量转化与守恒的思想框架。内容逻辑清晰，从生活实例出发，逐步抽象出热力学第一定律的数学表达式ΔU = Q + W，并对符号规定进行系统说明。该定律不仅是分析热机、制冷机等实际装置的基础，也为后续学习热力学第二定律奠定理论基础，在整个热学体系中具有承上启下的关键作用。 学情分析 高三学生已具备一定的力学、能量守恒及分子动理论基础知识，对“内能”“温度”“热量”等概念有一定认知。但容易混淆“热量”与“内能”，对“功”在热学中的正负号理解不清。此外，学生虽熟悉能量守恒思想，但在多过程、非理想情境中灵活应用仍存在困难。身心发展方面，学生抽象思维能力较强，具备合作探究和批判性思考的基础。教学中应通过真实情境激发兴趣，利用可视化实验与问题链引导深度思考，帮助学生突破符号规则与物理意义之间的理解障碍。 课时教学目标 物理观念 1. 理解内能的概念，知道做功和热传递是改变物体内能的两种方式，并能区分内能与热量。 2. 掌握热力学第一定律的表达式ΔU = Q + W，理解各物理量的含义及其正负号的规定。 科学思维 1. 能运用能量守恒的观点分析热学过程，构建“系统—外界”模型，判断能量流动方向。 2. 能根据具体情境正确判断Q、W、ΔU的正负，并解释其物理意义。 科学探究 1. 通过观察压缩空气引火仪实验，归纳做功改变内能的现象与规律。 2. 设计并讨论不同热学过程的能量变化路径，提升建模与推理能力。 科学态度与责任 1. 认识到能量守恒是自然界普遍规律，增强尊重科学、实事求是的态度。 2. 关注热力学定律在能源利用、环境保护中的现实意义，树立可持续发展意识。 教学重点、难点 重点 1. 热力学第一定律的内容及其表达式ΔU = Q + W的理解与应用。 2. 做功与热传递在改变内能上的等效性及区别。 难点 1. 物理量Q、W、ΔU正负号的准确判断及其物理意义的深入理解。 2. 在复杂热学过程中灵活运用能量守恒思想进行定量或定性分析。 教学方法与准备 教学方法 情境探究法、合作学习法、讲授法、实验演示法 教具准备 压缩空气引火仪、气筒、温度计、多媒体课件、白板、彩色磁贴 教学环节 教师活动 学生活动 情境导入：破冰之问 【5分钟】 一、创设情境，引发认知冲突 （一）、播放视频：登山者搓手取暖与滑雪后身体发冷 教师播放一段冬季户外运动的短视频：画面中一位登山者在寒风中不断快速搓动双手，手掌逐渐变暖；另一位滑雪者滑行一段时间后停下，尽管穿着厚衣，却明显感到寒冷颤抖。随后提问：“同样是人体，为什么一个通过‘动’就能变暖，另一个‘不动’反而更冷？这里的‘动’和‘静’背后隐藏着怎样的能量秘密？” （二）、提出驱动性问题，激活前概念 教师继续追问：“我们常说‘摩擦生热’，那这个‘热’到底是什么？它是凭空产生的吗？还是从别的形式转化来的？如果我把一瓶冷水放进热水中，它的温度升高了，这瓶水的‘热’又是从哪里来的？”引导学生回忆初中所学的“做功可以改变物体的内能”“热传递也能改变物体的内能”等知识，初步建立“能量转移与转化”的意识。 （三）、引入历史故事，点燃探究热情 教师讲述焦耳的故事：“19世纪中期，英国物理学家詹姆斯·普雷斯科特·焦耳花了近十年时间，用精密实验测量了机械功与热量之间的转换关系。他发现，无论用搅拌水、压缩气体还是电流加热，只要做的功相同，产生的热量就相等。这一发现打破了‘热质说’的迷 ... ...