【教学内容】
第 3 单元，第 2 节。
【教学目标】
1、理解和掌握物体与外界做功、传热过程中W、Q、ΔU的物理意义；理解能量守恒定律并能举例说明实际生活中能量守恒定律；理解“第一类永动机”为什么无法实现；知道改变物体热力学能的两种方式；理解做功改变热力学能和传热改变热力学能的区别。
2. 了解热力学第一定律
每个符号的物理意义
分析、进行简单的计算；应用能量守恒定律，培养学生运用所学物理知识解决实际问题的能力。
3、通过各种永动机设计的失败，让学生明白要想从大自然中创造出动力源而不付出代价是不可能的，人类只能有效、适度地利用大自然提供的各种能源；了解能量守恒定律的本质，初步树立节约的观念，树立节能环保意识。
【教学重点】
能量守恒定律。
【教学难点】
热力学第一定律。
【教具准备】
能量转换视频，机械能到内能转换器，PPT课件。
【教学流程】
◆创造情境——提出话题
1、复习机械能知识：
（1）什么是机械能？
（2）动能与势能可以互相转化吗？转化过程中机械能的总量会发生变化吗？
2.了解自然界中各种能量的形式：
（1）各种形式的运动：机械运动、热运动、电荷运动、原子核内运动、海水的涨落、化学反应中原子的运动
（2）各种形式的能量：每一种运动形式都有相应的能量。与上述运动形式相对应的能量有机械能、热力学能、电能、原子能、潮汐能、化学能。
3. 提出问题：各种形式的能量可以相互转化吗？如果可以，那么在转化过程中，能量的总量会发生变化吗？
◆合作探究-新课学习
1.热力学能
1. 理解热力学能量
引导学生阅读课文“热力学能量”部分然后总结以下几点：
（1）什么是热力学能： 与热运动相对应的能量叫做热力学能。
（2）热力学能的组成：是由分子动能和分子势能组成的。一个物体中有大量分子，各个分子的动能与势能加在一起就是该物体的热力学能。
由于分子的运动永不停止，分子间的作用力不会消失，所以任何物体在任何温度、任何状态下都具有热力学能。
（3）分子动能：分子由于运动而具有的能量。它的定义与机械能中的动能相同。但由于物体中分子数目众多，分子运动无规律性，不可能计算出每个分子的动能，确定每个分子的动能也没有实际意义。对研究热现象有用的是分子动能的平均值，称为分子热运动平均动能。它的符号是物体的温度。因此，温度越高，物体中所有分子的动能之和就越大。物体温度的变化意味着热力学能的变化。
（4）分子势能：由于分子之间存在着相互作用力，正如物体与地球之间存在着相互作用力，重力势能由物体与地球的相对位置决定一样，分子也具有势能，这种势能称为分子势能。分子势能与分子间的力有关能量守恒，分子间的力与分子间的距离有关。分子间距离的宏观象征是物体的体积。因此，物体中所有分子的势能之和与物体的体积有关。物体体积的变化意味着热力学能量的变化。
（5）热力学能是物体中大量分子的热运动和相互作用所对应的能量，对于个别分子来说谈论热力学能是没有意义的。
热力学能量大小的宏观标志是物体的体积和温度，物体热力学能量的变化必然引起温度和体积的变化。
2. 研究热力学能量的变化
（1）实验：当气缸内的空气被压缩时，乙醚燃烧，表明气缸内空气的温度上升，空气的热力学能增加。
（2）引导学生列举生活和生产中物体热力学能变化的方式：加热物体、冷却物体、压缩气体做功、克服摩擦做功、吸热或放热的化学反应、燃料燃烧、热蒸汽推动活塞运动、锯木头、锤打铁片、搓手取暖等。
（3）总结：热力学能量的大小是可以改变的。也就是说，通过一定的方法，可以增加或减少物体的热力学能量。
3.改变物体热力学能量的方法
（1）引导学生对物体热力学能改变的事例进行归纳、分类，得出改变物体热力学能的方式有做功和传递热量的结论。
（2）探究如何改变物体的热力学能：
用功来改变热力学能量：当外界对物体做功时，物体的热力学能量增加；当物体对外界做功时，其热力学能量减少。
利用热传递来改变热力学能量：当物体从外界吸收热量时，它的热力学能量增加；当物体向外界释放热量时，它的热力学能量减少。
4. 提出问题：如果一个物体做功，将热量传递到外界，它的热力学能量将如何变化？
2.热力学第一定律
1.热力学第一定律的内容
（1）文字表述：物体热力学能量的增量ΔU，等于物体从外界吸收的热量Q与外界对物体所作的功W之和。
（2）公式表达：
2.热力学第一定律的应用
该公式涉及三个量：W、Q、ΔU。如果已知其中两个量，则可以计算出另一个量。使用该公式时，在将每个量代入公式时必须特别注意正负符号。
（1）功的符号：当外界对物体做功时，W 为正；当物体对外界做功时，W 为负。若计算出的 W 为正，表示外界对物体做功；若计算出的 W 为负，表示物体对外界做功；
（2）热量的符号：物体从外界吸收热量时，Q为正值；物体向外界释放热量时，Q为负值。若计算出的Q为正值，则表示物体从外界吸收热量；若计算出的Q为负值，则表示物体向外界释放热量。
（3）热力学能增加的符号：物体的热力学能增加时，ΔU为正值，物体的热力学能减少时，ΔU为负值。若计算出的ΔU为正值，表示该物体的热力学能增加；若计算出的ΔU为负值，表示该物体的热力学能减少；
◆案例研究——巩固所学知识
讲解课本第84页的例题。
3.能量守恒定律
1、探究各种形式的能量可以相互转换或转移：引导学生举例说明自然界中各种形式的能量可以相互转换，如：用锯子锯木头时，锯条的机械能转换成锯条和木材的热力学能，原始人钻木取火也是同样的道理；电器工作时，电能转换成热力学能；水力发电站把水的机械能转换成电能；风力发电把粒子的机械能转换成电能；火力发电把燃料的化学能转换成电能；火箭运转时，发动机把燃料的化学能转换成火箭的动能和重力势能；蓄电池充电时把电能转换成化学能，放电时又把化学能转换成电能；冰箱工作时，把箱子内的热力学能转移到箱子外部。
2.探究各种形式的能量在相互转化或转移过程中，能量的总量是发生变化还是保持不变。
老师说：事实（如机械能守恒定律）和科学家的实验研究都证明，在能量的变换和传递过程中，能量的总量保持不变，即能量守恒。
能量是对应于物质的能量守恒，也就是说物质的量也是守恒的，自然界中的物质总量是有限的。
3.能量守恒定律
（1）内容：能量既不能凭空产生，也不能凭空消失；它只能从一种形式转化为另一种形式或从一个物体转移到另一个物体；在转化或转移过程中，它的总量不变。
（2）意义：它是自然界最普遍的规律，适用于一切自然现象。自然界中，无论是自发过程，还是人为过程，物体的运动形式、物质的存在状态以及各种运动形式对应的能量形式都可以变化，但总有一个不变的量能量守恒，这就是能量。
在发现能量守恒定律之前，人们曾试图制造一种一劳永逸的机器——永动机，它不消耗任何能量就能持续运转，并带动其他机器运转。直到人们发现能量守恒定律，永动机的神话才被打破。
能量守恒定律、细胞学说、达尔文的生物进化论在科学史上被称为19世纪中叶自然科学的“三大发现”。
4.能源危机与节能环保
（1）能源危机：人类生产生活的一切活动都要消耗能源，人类繁衍生息，能源消耗将无止境。然而地球上的能源是有限的，比如石油、煤炭、天然气等常规能源的储量都是有限的，人类无节制的生活会加速能源的消耗，总有一天这些能源会枯竭，这就是能源危机。
人们在使用石油、煤炭、天然气等常规能源时，一般都是通过燃烧将化学能转化为热能网校头条，再通过工质将热能转化为机械能、电能等，目前的设备转化效率低，浪费严重，同时燃烧产生的二氧化碳气体引发地球温室效应，导致环境恶化，自然灾害频发。
（2）节能环保：为了保护地球，为了人类的可持续发展，我们提倡节能环保，一方面有计划、有节制地使用常规能源，提倡低碳生活；另一方面开发利用清洁能源，如原子能、太阳能、生物质能、风能、潮汐能等。
5. 热力学能改变的两种方式的讨论
（1）做功改变热力学能，实际上是机械能转化为热力学能。物体对外界做功，是物体的机械能转化为外界的热力学能；外界对物体做功，实际上是外界的机械能转化为物体的热力学能。
（2）热传递改变热力学能，其实就是物体之间热力学能的传递。当物体从外界吸收热量时，外界的热力学能就传递给物体；当物体释放热量时，物体的热力学能就传递给外界。
◆案例研究-摘要
1.课堂练习：课本88页“思考与练习”1、2。
2.总结本节要点（见黑板设计）
【家庭作业】
1.复习所学内容，完成课本第88页“思考与练习”3。
2.总结本单元所学知识，写一篇题为“能源与可持续发展”的短文。
【字体设计】