【教学目标】
一、知道热力学第一定律，理解能量守恒定律。
二、对热力学第一定律的数学表达式有简单认识。
三、知道永动机是不可能的。
【教学建议】
一、教材分析
分析一：本节由改变物体内能的两种方式引出热力学第一定律及其数学表达式，在此基础上结合以往的知识总结出能量守恒定律，最后通过能量守恒定律阐述永动机是不可能的。
分析二：根据热力学第一定律知，物体内能的改变量△U=W+Q，运用此公式时，需要注意各物理量的符号：物体内能增加时，△U为正，物体内能减少时，△U为负；外界对物体做功时，W为正，物体对外界做功时，W为负；物体吸收热量时，Q为正，物体放出热量。
分析三：各种形式的能量在转化和转移过程中保持总量不变，无任何附加条件，而某种或几种能的守恒是要有条件的（例如机械能守恒需要对于系统只有重力或弹力做功）。
二、教法建议
建议一：在讲完热力学第一定律后，给出其表达式，为增进学生对其理解，最好能举出实际例子，应用热力学第一定律计算或解释。
建议二：在讲能量守恒定律后，最好能用它对以往所学知识进行一个简单的总结。要使学生认识到能量守恒定律是一个普遍的规律，热力学第一定律是其一个具体表达形式。另外，为激发学生学习兴趣，阐述能量守恒定律的重要意义，可以简单介绍一下19世纪自然科学的三大发现。
【教学设计示例】
教学重点：热力学第一定律和能量守恒定律。
教学难点：永动机。
一、热力学第一定律
改变物体内能的方式有两种：做功和热传递。
△U=W+Q
运用此公式时，需要注意各物理量的符号：物体内能增加时，△U为正，物体内能减少时，△U为负；外界对物体做功时，W为正，物体对外界做功时，W为负；物体吸收热量时，Q为正，物体放出热量时，Q为负。
例1：下列说法中正确的是：
A.物体吸收热量，其内能必增加
B.外界对物体做功，物体内能必增加
C.物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能减少
D.物体温度不变，其内能也一定不变
答案：C
评析：在分析问题时，要求考虑比较周全，既要考虑到内能包括分子动能和分子势能，又要考虑到改变内能也有两种方式：做功和热传递。
例题2：空气压缩机在一次压缩中，空气向外界传递的热量2.0×105J，同时空气的内能增加了1.5×105J。这时空气对外做了多少功？
解：根据热力学第一定律△U=W+Q知
W=△U-Q=1.5×105J-2.0×105J=-0.5×105J
所以此过程中空气对外做了0.5×105J的功。
二、能量守恒定律
1.复习各种能量的相互转化和转移。
2.能量守恒定律：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别的形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中其总量不变。（学生看书学习能量守恒定律内容）。
3.能量守恒定律的历史意义。
三、永动机
永动机的原理违背了能量守恒定律，所以是不可能的。
举例说明几种永动机模型。
四、作业
【习题精选】
1.一定质量的理想气体，如果体积膨胀，同时吸收热量，下列关于该气体内能变化的说法中正确的是（）
A.如果气体对外做的功大于吸收的热量，气体内能将减少
B.如果气体对外做的功小于吸收的热量，气体内能将减少
C.如果气体对外做的功等于吸收的热量，气体内能将不变
D.如果气体对外做的功等于吸收的热量，气体内能可能改变
2.关于能的转化与守恒定律的下列说法错误的是（）
A.能量能从一种形式转化为另一种形式的能，但不能从一个物体转移到另一物体
B.能量的形式多种多样，它们之间可以相互转化
C.一个物体能量增加了，必然伴随着别的物体能量减少
D.能的转化与守恒定律证明了第一类永动机是不可能存在的
3.一个物体沿粗糙斜面匀速滑下，则下列说法正确的是（）
A.物体机械能不变，内能也不变
B.物体机械能减小，内能不变
C.物体机械能减小，内能增大，机械能与内能总量减小
D.物体机械能减小，内能增大，机械能与内能总量不变
答案：1.AC2.A3.D
【典型例题】
关于能量的转换
如图所示容器，A、B中各有一个可以自由移动的活塞，活塞下面是水，上面为大气，大气压恒定。A、B间用带有阀门的管道相连，整个装置与外界隔热。A容器的横截面积大于B容器的横截面积，开始时A的液面高于B的液面，开启阀门后，A中的水逐渐流向B，直至两边液面相平。在这个过程中
A.大气压力对水做功，水的内能增加
B.水克服大气压力做功，水的内能减小
C.大气压力对水不做功，水的内能不变
D.大气压力对水不做功，水的内能增加
答案：D
评析：由题知，本过程是一个绝热过程，没有热交换，因此判断内能的改变，只需看做功情况。在水面发生变化时，大气压力对A活塞做正功，对B活塞做负功，其中对A活塞做正功为WA=PSA△hA，B对活塞做负功为WB=PSB△hB，而水的体积不变，即SA△hA=SB△hB，所以大气压做的总功为零。但仔细比较此过程会发现，水的重力做正功，所以水的内能增加了。
