热力学第一定律教案（精选9篇）
热力学第一定律教案 篇1
一、教学目标
1．知识目标：
（1）理解和掌握物体跟外界做功和热传递的过程中W、Q、ΔU的物理意义。（2）会确定的W、Q、ΔU正负号。（3）理解热力学第一定律ΔU =W+Q（4）会用ΔU =W+Q分析和计算问题。
（4）理解能量守恒定律，能列举出能量守恒定律的实例；（5）理解“永动机”不能实现的原理。2．能力目标：
在培养学生能力方面，这节课中要让学生理解热力学第一定律ΔU =W+Q，并会用ΔU =W+Q分析和计算问题，培养学生利用所学知识解决实际问题的能力。
3．物理学方法教育目标：
能量守恒定律是自然科学的基本定律之一，应用能量守恒的观点来分析物理现象、解决物理问题是很重要的物理思维方法。
二、重点、难点分析
1．重点内容是热力学第一定律和能量守恒定律，强调能量守恒定律是自然科学中最基本的定律。学会运用热力学第一定律和能量守恒定律分析、计算一些物理习题。
2．运用能的转化和守恒定律对具体的自然现象进行分析，说明能是怎样转化的，对学生来说是有难度的。
三、教学方法
教师讲解，课件演示，指导学生看书
四、教具
计算机、大屏幕、自制多媒体课件
五、教学过程（－）引入新课
上节课我们学习了改变内能的两种方式，做功和热传递，那么它们之间有什么数量关系呢？以前我们还学习过电能、化学能等各种形式的能，它们在转化过程中遵守什么规律呢？这节课我们就来研究这些问题。
【板书】第六节
热力学第一定律
能量守恒定律
（二）进行新课
【板书】
一、做功W、热传递Q、内能变化ΔU的物理意义
1．做功：做功使物体内能发生变化，实质是能量的转化，是一种形式的能量向另一种形式的能转化。功是能量转化的量度。
2．热传递：是能量的转移，内能由一个物体传递给给另一个物体，传递的能量用Q表示。
3．内能的改变：是物体内所有分子动能和势能之和发生了变化，宏观表现在温度和体积上的变化。
【板书】
二、W、Q、ΔU正负号的确定
1．W，外界对物体做功，W取正值；物体对外界做功，W取负值。2．Q，物体吸热，Q取正值；物体放热，Q取负值。
3，ΔU，物体内能增加，ΔU取正值；物体减少，ΔU取负值。【板书】
三、W、Q、ΔU之间的关系
一个物体，如果它既没有吸收热量也没有放出热量，那么，外界对它做多少功，它的内能就增加多少．
一个物体，如果它既没有对外做功，也没有其他物体对它做功，那么，它从外界吸收多少热量，它的内能就增加多少．
如果外界既向物体传热又对物体做功，那么物体内能的增加量就等于物体吸收的热量和外界对物体做的功之和．用ΔU表示物体内能的增加量，用Q表示物体吸收的热量，用W表示外界对物体做的功，那么ΔU=Q+W 这个式子所表示的，内能的变化量跟功、热量的定量关系，在物理学中叫做热力学第一定律．
【例题】 一定量的气体从外界吸收了2.6×10J的热量，内能增加了4.2×10J．外界对气体做了多少功？
解
由(1)式得 W=ΔU－Q =4.2×10J－2.6×10J =1.6×10J 外界对气体做的功是1.6×10J． 思考与讨论
上题中，如果气体吸收的热量仍为2.6×10J，但是内能只增加了1.6×10J，计算结果W将为负值．怎样解释这个结果？一般地讲，ΔU、Q、W的正值和负值各代表什么物理意义？
【板书】
四、能量守恒定律
【课件演示】让学生先看几个能量转化的例子（增强感性认识）1．机械能与内能转化过程中能量守恒
（1）运动的汽车紧急刹车，汽车最终停下来。这过程中汽车的动能（机械能）转化为轮胎和路面的内能（假定这过程没有与周围物体有热交换，既不散热也不吸热）。摩擦力做了多少功，内能就增加多少。公式W=ΔE表示了做功与内能变化的关系，这公式也反映出做功过程中，机械能的损失数量恰好等于物体内能增加的数量。
（2）把一铁块放入盛有水的烧杯中，用酒精灯加热烧杯内水，直至水沸腾。在这一过程中，铁块从周围水中吸收了热量使它温度升高，内能增加。这过程中水的一部分内能通过热量传递使铁块内能增加。铁块吸收多少热量，它内能就增加多少。公式Q=ΔE表示吸收的热量与内能变化量的关系，也反映出铁块增加的内能数量与水转移给铁块的内能数量相等。
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5一般情况下，如果物体跟外界同时发生做功和热传递过程，那么，外界对物体所做的功W加上物体从外界吸收的热量Q，等于物体内能的增加ΔE，即
W+Q=ΔE 上式所表示的是功、热量和内能之间变化的定量关系，同时它也反映了一个物体的内能增加量等于物体的机械能减少量和另外物体内能减少量（内能转移量）之和。进而说明，内能和机械能转化过程中能量是守恒的。
2．其他形式的能也可以和内能相互转化
（1）介绍其他形式能：我们学习过机械运动有机械能，热运动有内能，实际上自然界存在着许多不同形式的运动，每种运动都有一种对应的能量，如电能、磁能、光能、化学能、原子能等。
（2）不仅机械能和内能可以相互转化，其他形式能也可以和内能相互转化，举例说明：（同时放映幻灯片）
① 电炉取暖：电能→内能 ② 煤燃烧：化学能→内能 ③ 炽热灯灯丝发光：内能→光能
（3）其他形式的能彼此之间都可以相互转化。画出图表让学生回答分析：
3．能量守恒定律
大量事实证明：各种形式的能都可以相互转化，并且在转化过程中守恒。
能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体；在转化和转移过程中其总量不变．这就是能量守恒定律。
在学习力学知识时，学习了机械能守恒定律。机械能守恒定律是有条件限制的定律，而且实际现象中是不可能实现的。而能量守恒定律是存在于普遍自然现象中的自然规律。这规律对物理学各个领域的研究，如力学、电学、热学、光学等都有指导意义。它也对化学、生物学等自然科学的研究都有指导作用。
4．永动机不可能制成
历史上不少人希望设计一种机器，这种机器不消耗任何能量，却可以源源不断地对外做功。这种机器被称为永动机。虽然很多人，进行了很多尝试和各种努力，但无一例外地以失败告终。失败的原因是设计者完全违背了能的转化和守恒定律，任何机器运行时其能量只能从一种形式转化为另一种形式。如果它对外做功必然消耗能量，不消耗能量就无法对外做功，因而永动机是永远不可能制造成功的。
5．运用能的转化和守恒定律进行物理计算
例题：用铁锤打击铁钉，设打击时有80％的机械能转化为内能，内能的50％用来使铁钉的温度升高。问打击20次后，铁钉的温度升高多少摄氏度？已知铁锤的质量为1.2kg，铁锤打击铁钉时的速度是10m/s，铁钉质量是40g，铁的比热是5.0×10J/（kg·℃）。
首先让学生分析铁锤打击铁钉的过程中能量的转化。
归纳学生回答结果，指出铁锤打击铁钉时，铁锤的一部分动能转化为内能，而且内能中的一半被铁钉吸收，使它的温度升高。如果用ΔE表示铁钉的内能增加量，铁锤和铁钉的质量分别用M和m表示，铁锤打击铁钉时的速度用v表示。依据能的转化和守恒定律，有 5 铁钉的内能增加量不能直接计算铁钉的温度，我们把机械能转化为内能的数量等效为以热传递方式完成的，因此等效为计算打击过程中铁钉吸收多少热量，这热量就是铁钉的内能增加量。因此有
Q=cmΔt 上式中c为铁钉的比热，Δt表示铁钉的温度升高量。将上面两个公式联立，20Mv280%50%24℃ 得出t2cm经计算得出铁钉温度升高24℃。在这个物理计算过程中突出体现了如何应用能的转化和守恒定律这一基本原理。
应该注意，有的同学把上述题目中铁锤打击铁钉过程中的能量转化，说成“铁锤做功转化为热量”是不正确的。只能说做功与热传递在使物体内能改变上是等效的。
（三）课堂小结
热力学第一定律表示的是功、热量和内能之间变化的定量关系；自然界各种形式的能存在着相互转化过程，转化过程中总量是守恒的。能量守恒定律是自然界最基本的物理定律。
同学们要会分析一些自然现象中能是怎样转化的。
应该知道，根据能量守恒定律，永动机是不可能制造成功的。
通过课上的例题计算，学会运用能的转化和守恒定律解决物理问题的方法。
（四）说明
热力学第一定律和能量守恒定律是学生进入高中物理阶段后，第一次完整、细致地学习。此定律对今后学习物理是很重要的一个理论铺垫。教学上要重视，课堂上讲解要细致和透彻。
（五）布置作业
复习本节内容，完成练习六。
课后思考与讨论
有人设计了这样一台“永动机”：距地面一定高度架设一个水槽，水从槽底的管中流出，冲击一个水轮机，水轮机的轴上安装一个抽水机和一个砂轮．他指望抽水机把地面水槽里的水抽上去，这样循环不已，机器不停地转动，就可以永久地用砂轮磨制工件做功了(下图)．
请你分析一下，高处水槽中水的势能共转变成哪几种形式的能，说明这个机器是否能够永远运动下去． 阅读材料
高空的气温为什么低
研究大气现象时常常用到热力学第一定律．通常把温度、压强相同的一部分空气作为研究的对象，叫做气团，直径上千米．由于气团很大，边缘部分和外界的热交换对整个气团没有明显的影响，即(1)式中Q=0，所以气团的内能的增减只等于外界对它做功或它对外界做功的多少：
ΔU=W 阳光烤暖了大地，地面又使得下层的气团温度升高，密度减小，因而上升．上升时气团膨胀，推挤周围的空气，对外做功，因此内能减小，温度降低．所以，越 7 高的地方，空气的温度越低．对于干燥的空气，大约每升高1km温度降低7℃(图10－13)．
热力学第一定律教案 篇2
1 充气过程中的热力学第一定律表达式
对充气过程问题的分析求解, 不论是选取开口系统还是闭口系统, 其解题根本都是基于热力学第一定律, 一般选取容器的内界面为边界, 即选取边界内的控制容积为非稳定流动的开口系统。当进、出口均为单股流时, 开口系统在d!时间内的热力学第一定律表达式, 即开口系统能量方程为:
式中:Q———热量
E———系统总能量
h———进、出口工质的焓值
c———进、出口工质的流动速度
g———重力加速度
z———进、出口高度
m———流进、流出系统的工质质量
W———系统向外界传递的功
在充气过程中, 只有流进而没有流出系统的工质, 考虑到充气时工质在进口的势能差和动能差一般可以忽略不计, 且充气过程中系统一般没有整体位移, 系统总能量E中的系统宏观运动动能和系统重力位能的变化均为零。因此开口系统能量方程式 (1) 可简化为:
式中:U———热力学能, 也称内能
为便于分析求解, 本文假设比热容为定值、研究对象为理想气体, 因此分析求解过程中可以利用理想气体状态方程的微分形式, 即式 (3) :
根据被充气容器是否绝热、是否为刚性, 充气过程可以划分为对刚性容器、柔性容器或弹性容器进行绝热或等温充气过程。
2 刚性容器充气过程分析
2.1 刚性容器绝热充气过程
对于刚性容器绝热充气过程, 其特点是充气过程中系统容积无变化, 系统与外界无热量和功量交换, 因此有d V=0、"Q=0、"W=0。
题型1:已知输气管道中气体参数p0、T0、h0, 容器体积V, 充气前容器内部气体参数T1、p1, 充气结束时容器终压p2, 求充气终温T2及充气量#m。分析求解步骤如下:
将d V=0、"Q=0代入式 (2) 有:
考虑到d U=d (mu) =mdu+udm, 且"min=dm、hin=h0、u=cV0T、h0=cp0T0, 代入上式:
式中:cp0———理想气体的定压比热容
cV0———理想气体的定容比热容
k———进气管道中工质的绝热指数, k=cp0/cV0
将d V=0代入式 (3) 得:
将式 (4) 和式 (5) 合并消去dm/m, 积分后可得计算终温的公式为:
将式 (4) 和式 (5) 合并消去d T/T, 并将理想气体状态方程以T=p V/ (mRg) 的形式代入并积分, 可得到充气量#m的计算公式为:
题型2:已知输气管道中气体参数h0, 刚性绝热容器中原有气体质量为m1, 热力学能为u1的空气, 经过一段时间充气后, 容器中有质量为m2, 热力学能为u2的空气, 求u2和h0的关系式。分析求解步骤如下:
将d V=0、"Q=0代入式 (2) 有:
考虑到d U=d (mu) =mdu+udm、"min=dm、hin=h0, 代入上式可得:
上式积分可得u2和h0的关系为:
2.2 刚性容器等温充气过程
对于刚性容器等温充气过程, 其特点是充气过程中, 系统容积和系统温度无变化, 系统与外界有热量交换, 系统不对外做功, 因此有d V=0、d T=0、"Q≠0、"W=0。
题型3:已知输气管道中气体参数p0、T0、h0, 容器体积V, 充气前容器内部气体参数T1、p1, 充气结束时容器终压p2, 求充气过程容器的放热量Q以及充气量#m。分析求解步骤如下:
将d V=0、d T=0, 代入式 (2) 有:
考虑到d U=d (mu) =mdu+udm=mcV0d T+cV0Tdm, 且"min=dm、hin=h0=cp0T0, 代入上式:
将d V=0、d T=0, 代入式 (3) 有:
将理想气体状态方程以m=p V/ (TRg) 的形式代入上式并积分, 可得到充气量的计算公式为:
将式 (6) 和和式 (7) 合并消去dm, 并将理想气体状态方程以T=p V/ (mRg) 的形式代入, 同时考虑到cV0=Rg/ (k-1) , 积分后可得到充气过程容器放热量Q的计算公式为:
3 柔性容器充气过程分析
3.1 柔性容器绝热充气过程
所谓容器柔性, 是指充气过程中容器内部压力与外部受到的压力时刻相同的容器, 对于柔性容器的绝热充气过程, 充气过程中系统压力始终保持不变, 系统在充气过程中由于体积发生变化而对外做功, 系统与外界无热量交换, 因此有dp=0、"W=pd V≠0、"Q=0。
题型4:已知输气管道中气体参数p0、T0、h0, 充气前容器内部气体参数p1、V1、T1, 充气结束时体积V2, 充气前容器内部气体压力p1等于容器承受外部压力p, 不考虑柔性容器的弹性力, 求充气终温T2及充气量#m。分析求解步骤如下:
将"W=pd V、"Q=0代入式 (2) 有:
考虑到d U=d (mu) =mdu+udm, 上式两边同时除以cV0m T, 并将"min=dm及cV0=Rg/ (k-1) 代入, 整理后得:
将dp=0代入式 (3) 有:
将式 (8) 和式 (9) 合并消去dm/m, 积分后可得到计算终温的公式为:
将式 (8) 和式 (9) 合并消去d T/T, 积分后可得到充气量#m的计算公式为:
3.2 柔性容器等温充气过程
对于柔性容器等温充气过程, 系统温度不变, 由于容器柔性, 充气过程中容器内部压力与外部受到的压力时刻相同, 因此充气过程中系统压力始终保持不变, 系统在充气过程中由于体积发生变化而对外做功, 系统与外界有热量交换[5], 因此有d T=0、dp=0、
题型5:已知输气管道中气体参数p0、T0、h0, 充气前容器内部气体参数p1、V1、T1、h1, 容器外部压力、温度与内部相同, 充气结束时体积V2, 不考虑柔性容器的弹性力, 求充气过程容器的放热量Q以及充气量#m。分析求解步骤如下:
将"W=pd V、dp=0、d T=0代入式 (2) 有:
考虑到d U=d (mu) =mdu+udm=mcV0d T+cV0Tdm、"min=dm、hin=h0、du=cV0d T=0, 代入上式后有:
上式两边积分得:
由于充气过程中dp=0、d T=0, 由理想气体状态方程可知容器内部气体比体积v始终不变, 即v2=v1, 同时考虑到h1=u1+p1v1, 代入式 (10) , 可以得到充气过程容器放热量Q的计算公式为:
根据理想气体状态方程, 充气量#m可由下式求出:
4 弹性容器充气过程分析
常见的弹性容器有气球以及装有活塞和弹簧的刚性容器 (如图1所示) 。对于弹性容器绝热充气过程, 由于弹性力的存在, 系统需要同时克服弹性力和外部恒定压力而对外做功, 因此"W=pd V≠0, 充气过程中系统与外界无热量交换, 即"Q=0。
题型6:如图1所示, 输气管道向真空绝热容器充气, 已知输气管道中气体参数p0、T0, 弹簧变形正比于压缩力, 求充气过程中气缸内气体的温度T2。分析求解步骤如下:
将"W=pd V、"Q=0代入式 (2) 有:
考虑到"min=dm、hin=h0, 代入上式并积分后有:
根据题意, 弹簧变形正比于压缩力, 即有p=av, 其中a为相关弹性系数。因此在容器充气膨胀过程中, 系统内单位质量工质对外所做容积变化功为:
将上式代入式 (11) 可求出充气过程中气缸内气体的温度T2为:
5 结语
从充气容器角度分析, 充气过程具体可以分为向刚性容器、柔性容器和弹性容器充气三类;从热量交换角度考虑, 又可以分为绝热充气、等温充气或多变过程充气, 多数情况是绝热或等温充气过程;此外, 充气前容器内可能是真空的, 也可能已有一定量的气体, 对于容器初始状态为真空的情况, 需注意初始状态参数中质量、热力学能等参数为零。不论充气过程如何分类, 其分析方法大致相同, 一般是选取开口系, 运用热力学第一定律 (即开口系统能量方程) , 同时结合理想气体状态方程的微分形式进行求解。实际解题过程中, 也可以根据需要选取闭口系统进行求解分析[6]。
本文对充气过程问题的分析求解是学习、讲授热力学第一定律实质和普遍表述的参考和补充材料, 对工程热力学的实践应用和课程教学具有一定的参考价值。
参考文献
[1]华自强, 张忠进, 高青, 等.工程热力学.4版[M].北京:高等教育出版社, 2009:30-35.
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[3]傅秦生.能量系统的热力学分析[M].西安:西安交通大学出版社, 2005:34-37.
[4]朱明善, 刘颖, 史琳, 等.工程热力学题型分析[M].北京:清华大学出版社, 2000:67-73.
[5]何雅玲.工程热力学精要分析典型题解 (新版) [M].西安:西安交通大学出版社, 2008:34.
聚焦“热力学第一定律” 篇3
考查方式一：热力学第一定律与分子动理论相结合
例1.（2011高考重庆第15题）某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置，它主要由气缸和活塞组成。开箱时，密闭于气缸内的压缩气体膨胀，将箱盖顶起，如图所示。在此过程中，若缸内气体与外界无热交换，忽略气体分子间相互作用，则缸内气体（ ）
A.对外做正功，分子的平均动能减小
B.对外做正功，内能增大
C.对外做负功，分子的平均动能增大
D.对外做负功，内能减小
解析：密闭于气缸内的压缩气体膨胀对外做正功W<0，缸内气体与外界无热交换，则有Q=0，忽略气体分子间相互作用，说明内能是所有分子动能的总和。根据热力学第一定律，可知内能减小，分子平均动能减小，温度降低，所以只有选项A正确。
考查方式二：热力学第一定律与理想气体状态方程的综合
应用
例2.（2011全国新课标第33题）对于一定量的理想气体，下
列说法正确的是（ ）
A.若气体的压强和体积都不变，其内能也一定不变
B.若气体的内能不变，其状态也一定不变
C.若气体的温度随时间不断升高，其压强也一定不断增大
D.气体温度每升高1K所吸收的热量与气体经历的过程有关
E.当气体温度升高时，气体的内能一定增大
解析：理想气体的内能只由温度决定，由理想气体状态方程可知，若氣体的压强和体积都不变，温度T也不变，所以内能也一定不变，选项AE正确。若气体的内能不变，则温度T不变，但气体的压强和体积可以改变，选项B错误。若气体的温度升高，体积增大，其压强可以不变，选项C错误。由热力学第一定律知，选项D正确。
考查方式三：用能量守恒观点运用热力学第一定律
例3.（2011江苏物理第12题）如图所示，一演示用的“永动机”转轮由5根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装有形状记忆合金制成的叶片，轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展而“划水”，推动转轮转动。离开热水后，叶片形状迅速恢复，转轮因此能较长时间转动。下列说法正确的是（ ）
A.转轮依靠自身惯性转动，不需要消耗外界能量
B.转轮转动所需能量来自形状记忆合金自身
C.转动的叶片不断搅动热水，水温升高
D.叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量
解析：轻推转轮后，叶片开始转动，由能量守恒定律可知，叶片在热水中吸收的热量等于在空气中释放的热量与维持转动的能量之和，所以叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量，选项D正确。
点评：用能量的观点分析，热力学第一定律就是其他形式的能与内能之间的转化以及内能与内能之间的转移，而在能的转化和转移过程中，能量是守恒的。在有些情况下用能量守恒定律来解决有关于内能的问题会非常方便。
总之，从以上分析可以发现，虽然对热力学第一定律考查的形式具有是多样性、多变性的特点。但是，解题的关键仍是在于对定律的正确理解和熟悉的正负号的含义，并要同时考虑做功和热传递两个因素。
热力学第一定律教案 篇4
一、教材分析
热力学第二定律以宏观事实为基础，告诉我们热学现象和热学过程应该遵循的规律，本节要从微观的角度说明，为什么涉及热运动的宏观过程会有这样的方向性。
二、教学目标
1.了解有序和无序，宏观态和微观态的概念。
2.了解热力学第二定律的微观意义。
3.了解熵的概念，知道熵是反映系统无序程度的物理量。知道随着条件的变化，熵是变化的。
4. 理解能量耗散和品质降低的概念。.理解能源的利用实际上是能量的转化和转移过程。
5. 了解常规能源的使用带来的环境污染。.了解开发新能源的方法和意义。
三、教学重难点
1.了解热力学第二定律的微观意义。
2.了解熵的概念，知道熵是反映系统无序程度的物理量。
3..理解能量耗散和品质降低的概念。
四、学情分析
学生掌握了热力学第二定律，但不知道它的微观解释。本节中的概念“有序”、“无序”、“熵”不易理解。热力学第二定律的微观解释较抽象。“能源和可持续发展”内容简单，易于掌握。
五、教学方法
思考、讨论、总结发言，多媒体。
六、课前准备
预习学案 阅读课本
七、课时安排 1课时
八、教学过程
(一)预习检查、总结疑惑
(二)情景引入、展示目标
(三)合作探究、精讲点拨
1.有序和无序
有序：只要确定了某种规则，符合这个规则的就叫做有序。
无序：不符合某种确定规则的称为无序。
无序意味着各处都一样，平均、没有差别，有序则相反。
有序和无序是相对的。
2.宏观态和微观态
宏观态：符合某种规定、规则的状态，叫做热力学系统的宏观态。
微观态：在宏观状态下，符合另外的规定、规则的状态叫做这个宏观态的微观态。
系统的宏观态所对应的微观态的多少表现为宏观态无序程度的大小。如果一个“宏观态”对应的“微观态”比较多，就说这个“宏观态”是比较无序的，同时也决定了宏观过程的方向性――从有序到无序。
3.热力学第二定律的微观意义
一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行。
4.熵和系统内能一样都是一个状态函数，仅由系统的状态决定。从分子运动论的观点来看，熵是分子热运动无序(混乱)程度的定量量度。
一个系统的熵是随着系统状态的变化而变化的。在自然过程中，系统的熵是增加的。
在绝热过程或孤立系统中，熵是增加的，叫做熵增加原理。对于其它情况，系统的熵可能增加，也可能减小。
从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律：一个孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展，而熵值较大代表着较为无序，所以自发的.宏观过程总是向无序程度更大的方向发展。
典例探究
例： 一个物体在粗糙的平面上滑动，最后停止。系统的熵如何变化?
解析：因为物体由于受到摩擦力而停止运动，其动能变为系统的内能，增加了系统分子无规则运动的程度，使得无规则运动加强，也就是系统的无序程度增加了，所以系统的熵增加。
友情提示：本题考查的是对熵增加原理的理解和应用。
1.能量耗散：系统的内能流散到周围环境中，没有办法把这些内能收集起来加以利用，这种现象叫做能量耗散。
2.品质降低：能量从高度有用的形式降级为不大可用的形式叫品质降低。
能量在利用过程中，总是由高品质的能量最终转化为低品质的内能。
3.能源：能源是指能够提供可利用能量的物质，它是现代社会生活的重要物质基础。
常规能源：指已被广泛应用的能源，如煤、石油、天然气、水力等。
4.能源危机与环境污染
(1).近一百年，地球人口由16亿增加到目前的50亿，净增了2倍多，而能源消耗据统计却增加了16倍。按目前的消耗量，专家的预测石油、天然气最多只能维持半个世纪，煤炭尚可维持一二百年。
(2).能源利用的过程也直接污染着地球环境
①温室效应：化石燃料燃烧放出的大量二氧化碳，使大气中二氧化碳的含量大量增高，导致“温室效应”，造成地面温度上升，两极的冰雪融化，海平面上升，淹没沿海地区等不良影响。
②酸雨污染：排放到大气中的大量二氧化硫和氮氧化物等在降水过程中溶入雨水，使其形成酸雨，酸雨进入地表、江河，破坏土壤，影响农作物生长，使生物死亡，破坏生态平衡。同时腐蚀建筑结构、工业装备、动力和通讯设备等，还直接危害人类健康。
③臭氧层的破坏：臭氧层的存在对吸收紫外线方面起着举足轻重的作用，一旦臭氧层遭到破坏，对生物有害的紫外线会毫无遮拦地照射到地面上，会提高皮肤癌和白内障的发病率，也会影响我们的免疫系统。同时对不同生态系统中生物的生长、发育、繁殖、分布和生物地球化学循环都会造成一系列危害。
5.新能源的开发
(1).新能源：指目前尚未被人类大规模利用而有待进一步研究、开发和利用的能源，如核能、太阳能、风能、地热能、海洋能、氢能等。
(2).无穷无尽的太阳能：
九、板书设计：
热力学第二定律的微观意义：
1.有序和无序
2.热力学第二定律的微观意义：
3.熵增加原理
能源和持续发展：
1.能量耗散：
2.品质降低：
3.能源：
十、教学反思
能源和环境是社会关注的两个问题。通过本节的学习，是学生理解这两个社会问题产生的原因，使学生理解开发利用清洁能源的价值，让学生提高科学观念，提高社会责任感。
10.5热力学第二定律的微观解释
10.6 能源和可持续发展学案
一、预习目标：
1.了解有序和无序，宏观态和微观态的概念。
2.了解热力学第二定律的微观意义。
3.了解熵的概念，知道随着条件的变化，熵是变化的。
4.理解能量耗散和品质降低的概念，能源的利用实际上是能量的转化和转移过程。
5.了解常规能源的使用带来的环境污染。
二、预习内容：
(一)热力学第二定律的微观解释：
1.有序和无序
有序： 。
无序： 。
2.热力学第二定律的微观意义：
。
3.熵和系统内能一样都是一个 函数，仅由系统的状态决定。从分子运动论的观点来看，熵是分子热运动无序(混乱)程度的定量量度。
一个系统的熵是随着系统状态的变化而变化的。在自然过程中，系统的熵是增加的。
熵增加原理的内容： 。
从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律：一个孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展，而熵值较大代表着较为无序，所以自发的宏观过程总是向无序程度更大的方向发展。
(二)能源和持续发展：
1.能量耗散： 。
2.品质降低：能量从高度有用的形式降级为不大可用的形式叫品质降低。
能量在利用过程中，总是由高品质的能量最终转化为低品质的内能。
3.能源：能源是指能够提供可利用能量的物质，它是现代社会生活的重要物质基础。
常规能源：指已被广泛应用的能源，如煤、石油、天然气、水力等。
三、提出疑惑、
课内探究学案
一、学习目标
1.理解热力学第二定律的微观意义。了解熵的概念，知道熵是反映系统无序程度的物理量。
2.理解能量耗散和品质降低的概念。
二、学习过程
典例探究
例1 一个物体在粗糙的平面上滑动，最后停止。系统的熵如何变化?
解析：因为物体由于受到摩擦力而停止运动，其动能变为系统的内能，增加了系统分子无规则运动的程度，使得无规则运动加强，也就是系统的无序程度增加了，所以系统的熵增加。
例2.某地的平均风速为5m/s，已知空气密度是1.2kg/m3，有一风车，它的车叶转动时可形成半径为12m的圆面，如果这个风车能将此圆内10%的气流的动能转变为电能，则该风车带动的发电机功率是多大?
解析：首先可以求出在时间t内作用于风车的气流质量为 m=лr2υtρ，这些气流的动能为 mυ2;转变的电能为 ，故风车带动发电机发电的功率为
代入数据以后得P=3.4kW
友情提示：从能量守恒定律入手，注意能量转移的方向性是解答本题的关键。
例 某地的平均风速为5m/s，已知空气密度是1.2kg/m3，有一风车，它的车叶转动时可形成半径为12m的圆面，如果这个风车能将此圆内10%的气流的动能转变为电能，则该风车带动的发电机功率是多大?
解析：首先可以求出在时间t内作用于风车的气流质量为 m=лr2υtρ，这些气流的动能为 mυ2;转变的电能为 ，故风车带动发电机发电的功率为
代入数据以后得P=3.4kW
友情提示：从能量守恒定律入手，注意能量转移的方向性是解答本题的关键。
三、反思总结
四、当堂检测
1.一定质量的气体被压缩，从而放出热量，其熵怎样变化?
2.保持体积不变，将一个系统冷却，熵怎样变化?
增加
3、.能源可划为一级能源和二级能源。自然界以现成形式提供的能源称为一级能源;需要依靠其他能源的能量间接制取的能源称为二级能源。氢气是一种高效而没有污染的二级能源，它可以由自然界中大量存在的水来制取：2H2O=2H2+O2-517.6，下列叙述正确的是( )
A.电能是二级能源 B.水力是二级能源
C.天然气是一级能源 D.焦炉气是一级能源
课后练习与提高
1、.下面的叙述中正确的是( )
①不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化
②不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化
③所谓“能源”，指的就是能够提供可利用能量的物质
④能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有的方向性
A.①② B. ①②③④ C.③④ D.②③
2、.常规能源的利用带来很多环境问题，如煤和石油的燃烧会产生大量的二氧化碳，其主要危害是 。
3、.煤在燃烧时产生的二氧化硫等物质对环境的主要危害是 。
当堂检测
1、减少
2、增加
3、AC
课后练习与提高
1、B
2、产生“温室效应”
《牛顿第一定律》教案 篇5
教学目标：
1、知识技能：
（1）知道牛顿第一定律的内容。（2）知道物体的惯性。
2、教育方面：
（1）实验探究阻力对物体运动的影响。（2）通过活动体验，一切物体都有惯性。
教材分析：
1、教学内容：人教版义务教育课程标准实验教科书《物理》八年级第八章《运动和力》第一节《牛顿第一定律》
2、地位与作用：
（1）地位：牛顿第一定律是经典力学中三大定律之一，是整个力学中的基础。如果我们把所有力学现象看作一座大厦，那么，牛顿三大定律则是这个大厦的奠基石，牛顿第二定律又是在牛顿第一定律定义的惯性系基础上建立起来的。因此，牛顿第一定律又是三大定律的基础，是否领会这一物理规律，不仅影响学生对这一章的学习，而且会影响整个物理课程中力学部分的学习。
（2）作用：前面学习了简单的运动，又知道力学一些简单知识，牛顿第一定律正是基于此基础上将运动和力联系起来的一条纽带，是进一步分析和处理直线运动和力学问题的基础，起承上启下的作用。
教学重点：
牛顿第一定律及惯性。
教学难点：
1、牛顿第一定律的形成过程。
2、惯性是物体本身固有的一种属性。
教学之前用百度在网上搜索牛顿第一定律的相关教学材料，找了很多教案和材料作参考，了解了教学的重点和难点，确定课堂教学形式和方法。然后根据课堂教学需要，利用百度搜索关闭发动机后列车会停下来的视频，引入新课时放给学生观看，激发学生学习兴趣。通过百度在网上搜索下载一些汽车刚启动时、荡秋千等视频及文字资料和图片资料，做成PPT课堂给同学们演示，给学生了解牛顿第一定律及惯性等直观的感受。
教学方法：
依据我对教材的理解和认识，依据《新课程标准》要求，我在整节课中设计中以 学生为学习的主体，教师是教学的主体。整节课中充分体现学生与老师双主体的教学模式。所以本节课我采用了以下的教学方法：讲授法、分组实验教学、学生讨论的学习的方法。本节课要求学生主动参与，在实验、讨论建立概念和规律的过程中，感受到透过现象看本质的思维方法。通过观察、实验、推理、尤其在“理想实验”对形成概念和发现规律的重要作用。
教学过程：
1、导入新课
从学生熟悉的生活现象入手，引导新课。分析过程中，要注意引导学生主动思考，提出问题。教师：同学们知不知道为什么在地面上滚动的玻璃球最终会停止？ 学生：不知道。
教师：我们这节课就是围绕这个问题所展开的，下面我来讲一个历史故事。
2、推进新课
（1）亚里士多德和伽利略的不同观点
通过学生课前上网查找资料，了解古人对这样问题的认识，仔细思考亚里士多德和伽利略的不同结论。
亚里士多德和伽利略的不同观点：
亚里士多德认为：如果要使物体持续运动，就必须对它施加力的作用。
伽利略认为：物体的运动并不需要力来维持，运动之所以会停下来，是因为受到摩擦阻力。
【学生活动】学生列举生活中运动的实际现象。
通过学生列举的现象，使学生充分认识这种争议的必然性，为下面的探究实验打下基础。（2）探究：阻力对物体运动的影响
指导学生阅读教材中的实验，分析实验中要注意观察什么？实验的相同条件是 什么？不同的条件是什么？采用什么研究方法？
说明：三次让小车在斜面的同一位置由静止滑下，是为了保证小车刚到水平面时具有相同的速度。观察：
1、毛巾、棉布、玻璃表面粗糙程度。
2、小车在三个水平面上的运动的距离。
思考：
1、毛巾、棉布、玻璃表面粗糙程度不同说明了什么？
2、小车沿毛巾（或棉布或玻璃）表面运动时，速度越来越小，最后会静止，这是为什么？分析小车在水平方向受力情况。
3、小车在三个水平面上运动的距离不同说明了什么？由此你可以得到什么结论？
4、如果表面光滑，小车运动的距离将发生怎样的变化？速度将发生怎样的变化？
5、如果水平面足够光滑（完全没有摩擦力），小车将怎样运动？
【教师活动】组织学生分小组进行实验，并且把实验结果填写在设计的表格中，在分析的基础上指导学生根据数据得出结论。
分析：毛巾表粗糙，小车受到的阻力（摩擦力）最大，运动距离最短；玻璃表面最光滑，小车受到的阻力（摩擦力）最小，运动距离最长。即摩擦力阻碍了小车的运动。结论：如果水平面是完全光滑的，小车没有受到阻力，小车将永远运动下去。（3）牛顿第一定律
教师：大家都知道牛顿这位伟大的科学家吧。他将我们在刚才实验中所得到的结论总结概括形成了牛顿第一定律：一切物体在没有受到力的作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。
教师：我请几个同学来找一下这个定律重的关键词分析一下。学生在老师引导下理解牛顿第一定律
一切物体：是指宇宙中所有物体，不论物体是固体、液体还是气体。可见牛顿第一定律是自然界中的普遍规律
没有受到外力作用：是定律成立的条件，这是一种理想情况
时候：强调了“没有受到外力作用”与“保持匀速直线运动或静止状态”是瞬时对应的关系。物体在什么时候不受外力，这个物体就保持匀速直线运动或静止状态这一瞬时的运动状态不变
总：是指“一直”的意思。
保持：是指“不变”。
或：指一个物体只能处于一种状态，到底处于哪种状态，由原来的状态决定，原来静止就保持静止，原来运动就保持匀速直线运动状态（4）惯性探究实验。
1、把笔帽竖直放在纸条上，迅速抽出纸条，观察现象。
2、把一摞象棋子放在桌面上，用刻度尺迅速打击中间的一枚棋子，观察现象。
3、把手中橡皮竖直抛向空中，看能否落在自己的手中。教师：从这几个小时严重我们可以达到什么结论呢？
学生在老师引导下得出惯性概念：物体保持运动状态不变的性质。教师：下面我们来讨论一下惯性和牛顿第一定律的区别：
牛顿第一定律是描述物体不受外力时所遵循的运动规律，是有条件的，即只有物体在不受外力时才遵守；而惯性是物体的一种属性，与物体是否受力、运动状态等一切外在因素无关，任何时候都存在。（5）生活中的惯性
《牛顿第一定律》教案 篇6
探究法、演示法
教学用具：
斜面、木板、小车、棉布、毛巾、象棋、直尺、惯性小球装置
教学过程：
一、引入新课
收集与教材P44图12.5—1中内容相关的录像资料让学生观看，同学们在录像中看到的这些现象，在日常生活中常会见到，你也一定有过这样的体验、运动的物体为什么会停下来呢?同学们看书12.5—2内容，先了解古人的思辨、亚里士多德和伽利略都是伟大的科学家，到底哪个说法正确呢?光靠思辨不能回答，同学们可以自己探究，通过实验来求证、
二、进行新课
(一)牛顿第一定律
1、历史回顾：
对亚里斯多德提出力是维持物体运动的原因，提出疑问。
2、演示实验：
(1)毛巾表面
(2)棉布表面
(3)木板表面
现象：
(1)小车受到阻力大，运动时间短，路程短;
(2)小车受到阻力较小，运动时间长点，路程远点;
(3)小车受到阻力最小，运动时间较长，路程较远。
3、推理：
当小车受到的`阻力为零时，小车将会怎样运动下去?
4、牛顿第一定律：
一切不受外力的物体，总保持静止或匀速直线运动状态。
说明：牛顿第一定律不是从实验中直接得出来的，它是在实验的基础上通过进一步的科学推理而得到的。
(二)物体的惯性
1、惯性
教师：从牛顿第一定律知道，任何物体都具有保持静止状态或保持匀速直线运动状态的性质，这种性质叫做惯性。也可以说物体保持运动状态不变的性质叫惯性。牛顿第一定律也叫惯性定律。
这里提出了一切物体都有惯性，物体在任何情况下都有惯性。
2、惯性现象
【演示1】用尺迅速打出下面的棋子。解释：叠在一起的棋子原来是处于静止状态的，当尺子打出了下面的棋子，由于上面的棋子有惯性，还要保持原来的静止状态。所以上面棋子落在正下方。
【演示2】惯性小球实验，解释：木片被弹出去之前，小球处于静止状态。小球由于有惯性，还应保持原有的静止状态，所以小球落在原处。
——解释惯性现象的要领：
①说清物体原来是处于什么状态(运动或静止)
②说出后来发生什么变化;
③物体由于惯性还要保持原来的(运动或静止)状态。
【演示3】刹车时的惯性现象。请同学们根据要领解释。
教师：这个实验再现了汽车紧急刹车时乘客向前倒这一普遍现象。
三、小结：
四、布置作业：
请大家解释汽车起动时乘客为什么向后倾倒?
牛顿第一定律教案活动 篇7
牛顿第一定律
教学重点:通过对小车实验的分析比较得出牛顿第一定律。
教学难点:
1．明确“力是维持物体运动的原因”观点是错误的。
2．伽利略理想实验的推理过程
教学用具：斜面，小车，毛巾，棉布，玻璃板，微机,实物投影，大倍投电视。
教学过程
一、实验引入：批驳亚里士多德的观点
[演示1]在桌面上推动木块（或板擦）从静止开始慢慢向前运动，撤掉推力,木块立即停止。
分析:日常生活中也有许多类似的现象，（如推桌子）。这些现象从表面上看,“必须有力作用在物体上,才能使物体继续运动,没有力的作用,物体就要停下来.”即：板擦的运动需要推力去维持。于是,古希腊哲学家亚里士多德就根据这些现象总结出“物体的运动需要力去维持”。这种观点在历史上曾被沿用两千多年,但时沿用两千年是否就一定正确呢？也可能有人曾表示过怀疑或有人认为就是错误的,但没某能说服别人的理由。
[演示2] 在桌面上推动木块（或板擦）从静止使之向前运动，用力推出,木块向前运动一段距离后停止。
分析：推力撤掉，还要向前运动，与亚里士多德的观点不符。
分析：木块:静止——运动——静止。两个过程中是否都有力存在？在这两个过程中力的作用是维持原来的运动状态还是改变运动状态？
二、讲授新课:
1.规律总结过程
方法1.教师引导
伽利略的贡献：理想实验
[演示]（通过实物投影仪把实验过程反映在大倍投电视上）
介绍器材
实验前提条件：每次实验都需从斜面上的同一高度下滑，为什么？
实验过程：让小球从同一斜面的同一位置滚下后分别在毛巾表面、棉布表面、玻璃表面上运动，每次记下小球停下时的位置。做标记的位置是什么位置？（停下来的位置）
实验纪录：
实验次数表面材料阻力大小滑行距离 1毛巾最大最短 2棉布较大较长 3玻璃较小长 推理想象光滑表面阻力为零无限长
实验分析：
三次实验，小车最终都静止，为什么？
三次实验，小车运动的距离不同，这说明什么问题？
小球运动距离的.长短跟它受到的阻力有什么关系？
若使小车运动时受到的阻力进一步减小，小车运动的距离将变长还是变短？
根据上面的实验及推理的思想，还可以推理出什么结论？
推理：小球在光滑的阻力为零的表面，将会怎样运动？
实验结论：通过伽利略的实验和科学推理得出“运动的物体，如果受到的阻力为零，它的速度将不会减慢，将以恒定不变的速度永远运动下去，物理教案《物理教案－牛顿第一定律》。”即作匀速运动。
[微机模拟实验]:简介伽利略理想实验
迪卡儿的补充
如果运动物体不受任何力的作用，不仅速度大小不变，而且运动方向也不变，将沿原来的方向匀速运动下去。
牛顿的成果：补充与概括
师:物体除了运动的以外,还有静止的。那么，静止的物体在没有受到外力作用时，保持什么状态呢？（牛顿补充：将保持静止状态）
师（引导学生概括）:我们现在已经有了伽利略的研究成果,又有了迪卡儿和牛顿的补充,把两者进行一下概括：一切物体在没有受到外力作用时，将如何呢？（对概括出来大致意思的同学给予鼓励）
介绍：牛顿抓住时机,概括总结得出著名的牛顿第一运动定律
方法2：学生探究式学习
针对基础较好的学生，可以由学生在老师的指导下自己完成斜面小车实验，根据现象学生分组讨论,明确亚里士多德的观点的问题根源．由学生互相补充确定实验结论。
2.定律分析
定律成立条件：不受外力作用
运动规律：总保持匀速直线运动状态或静止状态。
师（回应课题引入实验）： 回想我们最开始的实验，有推力板擦运动,撤去推力板擦停下来，从表面现象上得到的结论运动需要力维持是错误的，但这种现象是千真万确摆在我们面前的，我们如何用牛一的观点正确的解释这个现象呢?
三、巩固练习
1． 一物体放在桌上静止,假若某瞬间撤掉所有的外力,物体将怎么样?
2． 对于牛顿第一定律的看法，下列观点正确的是( )
A．验证牛顿第一定律的实验可以做出来，所以惯性定律是正确的
B．验证牛顿第一定律的实验做不出来，所以惯性定律不能肯定是正确的
C．验证牛顿第一定律的实验做不出来，但可以经过在事实基础上，进一步科学推理得出惯性定律
D．验证牛顿第一定律的实验虽然现在做不出来，但总有一天可以用实验来验证。
四、小结
人们对物体的运动规律的认识是经历了漫长的时间的。物体在不受力时的运动规律，它是经过亚里士多德对人们近两千年的思想束缚，伽利略的科学推理，才最终由牛顿总结出来的。牛一的重要贡献是：1）力不是维持物体运动的原因，2）力是改变物体运动状态的原因。
高中物理牛顿第一定律教案 篇8
(1)、知道理想实验是科学研究的重要方法。
(2)、知道牛顿第一定律的建立过程。
(3)、理解牛顿第一定律的内容和意义。
(4)、知道什么是惯性，会正确解释有关现象。
(5)、正确理解力和运动的关系。
2.过程与方法
培养学生的观察能力、抽象思维能力及应用定律解决实际问题的能力
3.情感、态度与价值观
(1)、对客观事物的正确认识需要人们经过长期的由表及里，由片面到全面的认识过程。通过本节的学习要让学生建立起正确的认识论与方法论的观点，同时体会到人们认识世界的长期性和艰巨性。
(2)、培养学生严谨的科学态度和作风，积极探索的创新精神，敢于向权威提出质疑和挑战的非凡勇气，不断地追求真理。
教学重点
牛顿第一定律、惯性。
教学难点
对理想实验、牛顿第一定律及惯性的正确理解?
教学方法
?教师启发、引导，学生自主阅读、思考，讨论、交流学习成果。?
教学工具
计算机、投影仪、CAI课件等
教?学?活?动
(一)引入
教师活动：指出在力学中只研究怎样运动而不涉及运动和力的关系的分科叫做运动学.研究运动合力的关系的分科叫动力学.动力学知识在生产和科学研究中有着重要用途.动力学的奠基人是英国科学家牛顿.1678年出版的《自然哲学的数学原理》是牛顿的动力学奠基之作.牛顿运动定律确立了力和运动的关系，这一章我们就来学习它。
(二)进入新课
1、引出错误观点——历史的回顾
教师活动：马路上有一辆车，发动机坏了，这么让它运动起来?(播放课件)
教师设问：车运动起来后，如果不施加力的作用，车会怎么样?
继续设问：车会不会立刻停下来?
教师引导：施加了力车运动起来，停止施力，车要停止;于是可得结论，要让车运动起来，就必须施加力给车，换言之：力是维持物体运动的原因，我所推理出的这一观点正确吗?
课件展示?力是维持物体运动的原因，让学生感受到力确实是维持物体运动的原因。
学生活动：同学们意见不一
教师引导：人类在认识力和运动关系的道路中经历了漫长而又曲折的过程，请问在认识力和运动关系的过程中，有那几位著名的科学家?
学生活动：回答：亚里士多德、伽利略、笛卡尔、牛顿
教师活动：幻灯片简单介绍?亚里士多德、伽利略、笛卡尔、牛顿
教师设疑：?他们各自的观点分别是什么?请同学们仔细阅读教材P68-69内容，并思考亚里士多德、伽利略、笛卡尔、牛顿他们各自的观点和所运用的方法
教师活动：教师帮助学生共同总结，得出这几位科学家各自的观点和运用的科学方法。
着重通过幻灯片展示伽利略的理想实验，让学生体会科学方法的运用和科学探究的艰难。
2、牛顿第一定律的学习
教师活动：课件展示“牛顿第一定律”，内容，并演示牛顿第一定律实验，通过展示，让学生知道其内容并明白这一定律是推理出来的
学生活动：认真观看课件演示，用心体会，并齐声朗读定律内容两遍。
教师活动：分析定律的内容，定律的前半句话“一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态”揭示了物体所具有的一个重要的属性——惯性，即物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质;牛顿第一定律指出一切物体在任何情况下都具有惯性
1、百米运动员到达终点为什么不能立刻停下来?
2、锤头松了，为什么要把锤柄往石头上磕，锤头就套牢了?
3、地球自西往东自转，你向上跳起后，为什么还落回原地?
教师活动：分析定律内容，定律的后半句话“除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态为止”实际上是对力的定义，即力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动的原因。
分析定律内容，定律指出物体不受外力作用时的运动规律，它描述的只是一种理想状态，而实际中不受外力作用的物体是不存在的，当物体所受合外力为零时，其效果与不受外力相同，因此，要把“不受外力作用”理解为“合外力为零”
例题?物体的运动状态与受力情况关系是
A、当物体受力不变时，运动状态也不变
B、物体受力变化时，运动状态才会改变
C、物体不受力时，运动状态就不会改变
D、物体不受力时，运动状态也可能改变
教师点评
力是改变物体运动状态的原因，如果物体的运动状态发生改变，物体一定受到外力的作用或者受力不平衡;物体不受外力或受力平衡，则运动状态将保持不变。力是物体产生加速度的原因
高中物理牛顿第一定律教案设计 篇9
章节名称 §4.1牛顿第一定律 学科 物理 授课班级 授课时数 1 设计者 所属学校 本节(课)教学内容分析 ?本节是在全章导入的基础上进行新课教学的。牛顿第一定律是牛顿定律的基石，正是因为它破除了长达近两千年的亚里士多德的错误，改变了人类的自然观和世界观，才导致牛顿第二定律得出。与此同时，它本身还包含着力、惯性、和参考系这些极富成果的科学概念，成为物理学理论的支柱和基石。本节课从力和运动状态改变之间的关系引入课题，通过随堂实验并结合学生已学过的伽利略理想实验，由此分析出力不是维持物体速度的原因，而是改变物体速度的原因。按着人类对知识的认识顺序，从亚里士多德的观点——伽利略的研究——笛卡尔的补充，然后引入了牛顿第一定律，并在此基础上引入了惯性概念，同时讨论了决定惯性大小的因素。这节课是初、高中知识相衔接的一节课程，学生已经了解了牛顿第一定律的基本内容，所以在教学设计上应以教材中有关“力是运动的原因还是改变运动的原因”这一问题认识的发展历史为线索，以科学思想、科学方法教育与思维能力培养为主要目标。教学的侧重点应放在理解人类认识“运动和力”的关系研究、思考、推理过程，学习科学研究中常用的理想实验方法。在牛顿第一定律内容的学习上，注重知识的理解及与生活实际的联系。为发挥学生学习的自主性，思维的积极性，本课采取学生自主探究模式组织教学。 依据标准 课程标准：了解亚里士多德关于力与运动的主要观点和研究方法。
了解伽利略的实验研究工作，认识伽利略有关实验的科学思想方法
教育技术标准：通过史实，初步了解近代实验科学产生的背景，认识实验对物理学发展的推动作用 学情分析
? 本节课所述内容在初中课本上已涉及到，初中课本中用到的标题是惯性定律，所以学生已有一定的基础，关键是如何让学生加深对牛顿第一定律的理解。对力和运动的关系，从日常经验出发，人们往往会产生错误的认识，所以使学生建立起运动改变的原因在于物体间的相互作用力的观点，不是轻而易举的事情。在对惯性的学习中，这仍是学生难于理解的问题。许多学生把物体具有保持匀速直线运动和静止状态的性质与物体在这种状态下的特点混为一谈。 本节(课)教学目标 知识和技能：⑴理解牛顿第一定律的内容和意义，了解伽利略理想实验的推理过程.
⑵知道什么是惯性，会正确解释有关惯性的现象。
过程和方法：⑴通过斜面小车实验，培养学生的观察能力。
⑵通过实验分析，初步培养学生科学的思维方法
情感态度和价值观：⑴通过科学史的简介，对学生进行严谨的科学态度教育.
⑵通过伽利略的理想实验，给学生以科学方法论的教育. 知识点学习目标描述 知识点
编号 学习
目标 具体描述语句 4.1-1 理解 理解力和运动的关系，知道物体的运动不需要力来维持. 4.1-2 掌握 能清楚地描述伽利略关于力与运动的思想观念 4.1-3 掌握 能准确表述牛顿第一定律(惯性定律)及理解其内在涵义 4.1-4 掌握 理解惯性的概念，知道物体的质量是其惯性大小的量度 教学重点和难点 项目 内?容 解决措施 教学重点 通过对伽利略理想实验的分析得出牛顿第一定律。
? 主要通过动手实验和教师分析引导学生学习教学难点 1.明确“力是维持物体运动的原因”的观点是错误的。
2.利略理想实验的推理过程
? 通过实验演示，多媒体课件，视屏，动手实验让学生逐步理解伽利略的推理过程及其观点 教学媒体(资源)选择 知识点
编号 学习
目标 媒体
类型 媒体内容要点 教学
作用 使用
方式 所?得?结?论 占用
时间 媒体
来源 4.1-1 理解 课件 历史的回顾 B，D A 力是维持物体运动的原因是错误的 5分钟 自制 4.1-2 掌握 课件，模型，演示 理想伽利略实验 D B 物体运动不需要力来维持 15分钟 网上下载 4.1-3 掌握 课件，视频 牛顿第一定律 D，J F 是实验定律，有两个方面的深层涵义 10分钟 自制 4.1-4 掌握 课件，图片， 惯性与质量 G， K D 物体的惯性大小只与质量有关 10分钟 网上下载 ①媒体在教学中的作用分为：A.提供事实，建立经验;B.创设情境，引发动机;C.举例验证，建立概念;D.提供示范，正确操作;E.呈现过程，形成表象;F.演绎原理，启发思维;G.设难置疑，引起思辨;H.展示事例，开阔视野;I.欣赏审美，陶冶情操;J.归纳总结，复习巩固;K.自定义。
②媒体的使用方式包括：A.设疑—播放—讲解;B.设疑—播放—讨论;C.讲解—播放—概括;D.讲解—播放—举例;E.播放—提问—讲解;F.播放—讨论—总结;G.边播放、边讲解;H.?边播放、边议论;I.学习者自己操作媒体进行学习;J.自定义。 板书设计 §4.1牛顿第一定律
一、历史的回顾
1.亚里士多德的观点
2.伽利略的观点
3.笛卡儿的观点
二、牛顿物理学的基石-----惯性定律
1.内容：?一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。
2.说明：
(1)物体在不受力时，总保持匀速直线运动状态或静止状态
(2)物体运动状态的改变需要外力
3.惯性：物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质，这种性质叫做惯性
三、惯性与质量
1、定义：一切物体都具有保持原来静止状态或匀速直线运动状态不变的性质，叫惯性。
2、惯性是一切物体所固有的一种属性，一切物体在任何情况下都具有惯性
3、惯性只与质量有关，质量大的物体惯性大。
四、课堂练习
五、小节
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关于教学策略选择的阐述 (1) 牛顿第一定律：第一阶段：采用“矛盾冲突法”，尽力展示生活体验、亚里士多德观点与伽利略思想实验矛盾冲突，激发学生探究欲望。第二阶段：实验探究。这一阶段要肯花时间，教师仅起一个指导者的作用，尽量让学生自己分析、交流、推论并表述出牛顿第一定律内容。第三阶段：主要以教师讲述的形式，指明牛顿第一定律的重要性、理想性，并通过对定律内容的理解指导，帮助学生认识力的作用在运动中只是“可以改变物体的运动状态”。
(2) 惯性：除了课本上实验，还安排学生做一做运动物体由于惯性而表现出来的现象，以突出惯性“维持其原有运动状态”的实质。“安全带的作用”由教师利用多媒体系统或制仿真动态投影片予以展示。劳动中利用惯性的例子，如高空滑雪，对惯性的利害了解，以及认识到惯性是物体的固有属性，只与物体的质量有关，与物体的运动状态无关。教学中采用实例法。
教具和学具教具：计算机多媒体教学系统、CAI课件、有关网站下载图片资料等。学具：生和熟的鸡蛋，斜面、木板、透明胶布、棉布、毛巾、玻璃板、小车、刻度尺、盛有大半杯水的烧怀等。 课堂教学过程结构设计 教学
环节 教师的活动 学生的活动 设计意图 创设情境引入
新课 (展示生活实例，创设情境，提出问题)
1.教师用生熟两个鸡蛋在光滑桌面上转动，并迅速按住鸡蛋再放开，要求学生观察现象并得出结果。
2.要求学生利用桌上的木块感受：轻推木块，木块就运动，撤去推力，木块就停止运动;
教师提问：物体的运动是不是一定需要力? ?
学生观察，动手实验并思考两种鸡蛋产生现象的原因。
学生动手实验：用力推木块，木块才运动，撤去力，木块就会停止运动思考原因。
(预测学生可能的回答：)
1.同意。生活中的很多例子都说明没有力就没有运动;
2.不同意。 问题是教学活动的中心，“教育的真正目的是让人不断提出问题”。建构主义教学论认为复杂的学习领域应针对学习者先前的经验和兴趣，只有这样，才能激发学习者的积极性，学习才可能是主动的。本节课先从学生的生活和身边事例的实际情景出发，让学生通过实验观察发现物理现象，从生活体验和现象中得出自己的观点，并提出问题：到底谁的观点更准确。从而引出本节课所要解决的问题：力和运动的关系。培养学生从实验观察中发现问题、提出问题的能力，并能对问题进行表达的能力。 新课
教学 一、?历史的回顾
介绍亚里士多德对力与运动的观点
(制定计划与设计实验)
让学生利用桌子上的器材，自主设计实验方案，分别研究，验证自己的观点。考虑从两方面入手：⑴、力推物动，力撤物停。
⑵、力撤物不停。
播放冰壶视频
(进行实验与收集证据)
教师巡视并进行指导(先做完的组可先讨论你的实验结果，也可参观其他组
请小组代表展示自己的实验记录，并说明根据自己的实验结果你能得到什么结论?
多媒体展示实验结果
激发矛盾：两个实验，两种现象
引导学生：抓住矛盾，进行对比分析，纠正部分学生的错误认识。同时指出学生原有错误认识也是古希腊哲学家亚里士多德的观点：有力才有运动，力是维持运动的原因。
(分析与论证)
引导学生进行实验对比通过对比实验可以得出
结论：
木块或小车运动停下来的原因是摩擦力。
在此基础上进行逻辑推理，问：如果接触面非常光滑，摩擦很小，那运动的小球将会怎样? 学生设计方案、选择器材、动手做实验
方案一：
(1)轻推木块，木块就运动，撤去推力，木块就停止运动
(2)用力猛推木块，撤去推力后，木块向前滑行一段距离后停下来;
(3)在木块下面垫上
几根铅笔(或者玻璃棒)，用力推木块，当推力撤去后，木块向前滑行一段距离后停下来，而且比(2)中的滑得更远;
方案二：
⑴、轨道上铺毛巾，小车放在毛巾上，推它就动，不推就停。
⑵、撤去毛巾，让小车在轨道上，推一下小车，小车运动一段才停下来。
⑶、用小球代替小车，让它从同一高度滑下斜面，分别在毛巾、木板，玻璃三个水平接触面上运动
积极主动地做实验，合作完成实验并记录数据。
实验记录表：
学生代表分析实验结果，得出结论
实验次数
表面材料
阻力大小
滑行距离
毛巾
粗布条
光滑木版
推理想象
光滑表面
抓住矛盾、对比前后实验，明白摩擦力是关键，纠正错误认识：物体的运动一定需要力。
结合方案一、二中的第(2)步和第(3)步，对比发现，摩擦越小，滚动距离越远。