热力学第一定律 能量守恒定律--优质获奖精品教案 (2)

“四步教学法”课时教学设计

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5.0×102J/（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

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=cm Δt

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，得出24%50%802202

=???=?cm

Mv t ℃ 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。只能说做功与热递在使物体内能改变上是等效的。

教学过程及方 法

环节四 当堂检测 二次备课

新科标自主学习与测评.

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课

堂

小 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。