编写本节的想法
本节通过焦耳的代表性实验介绍本节讨论的主题，并建立热力学第一定律和能量守恒定律。
通过焦耳“热与功”实验的阐述，得出绝热过程中系统内能的变化相当于外界对系统做的功，并强调控制变量是实验探索的重要方法； 基于热传递和物质体内能量变化的定量关系总结为热力学第一定律。 通过焦耳的另一次实验和第一种永动机的不可制造性的介绍，总结和总结了能量守恒定律。 进一步提升热力学研究中的能量概念和守恒思想。
在学习过程中，需要了解焦耳在实验中使用了控制变量的思想，即绝热条件下ΔU=W，无工条件下ΔU=Q。 通过学习过程，学生可以体会到科学家在科学探究过程中实事求是、坚持真理的科学态度，以及不畏艰难、勇于探索的科学精神。
文字解读
焦耳的实验是热力学定律的基础实验，在物理学史上占有重要地位。 本实验的核心是研究功与内能的关系，要求处于绝热环境是为了减少其他因素的影响。 实验是利用落锤带动叶片搅拌水，叶片与水之间的摩擦力导致水温升高，最终得到它们之间的等价关系。
焦耳在过去的40年里进行了400多项实验，并将一生奉献给了科学研究。 焦耳用精确的实验数据说明了热运动与机械运动的等价性，成为热力学第一定律。 并为能量守恒定律奠定了实验基础。
人类对节能的认识经历了一个曲折的探索过程。 介绍第一类永动机设计人员的历史事实。 让学生牢固树立能量不可能凭空产生的观念，知道不存在不消耗能量就能做功的机器，从而引发对能量守恒定律的研究。 同时焦耳物理学家，我们也能体会到科学探索的艰辛，以及科学家的挫折和失败对科学发展的意义。
焦耳的实验与之前的实验不同。 在这个实验中，电流通过电阻丝产生热量并提高水温。 正是电流做功来实现能量转换。 可以看出，以不同的方式完成工作会产生相同的结果。 通过介绍这个实验，引导学生了解不同类型的功可以改变物体的内能，比如之前的机械能和内能的转换，这里的电能和内能的转换。
在此基础上，通过分析和讲解，引导学生建立比热力学第一定律更广泛的能量守恒定律，理解能量转化和守恒定律，将自然界中各种物质运动和能量转化联系起来。更广阔的领域。 ，进一步深化运动和能量的概念以及守恒的思想。
研究热量与内能关系时需要满足的条件是热力学过程不做功。 热量反映了物体在其状态变化过程中传递的能量。 它是衡量系统在传热过程中内能变化的物理量。
这里“拓展视野”的目的是让学生明白，做功和传热虽然本质上是不同的物理过程，但它们在改变物体内能方面的作用是相同的，是等价的。
在热力学第一定律中，应该明确的是，ΔU是内能的变化量，W是外界对系统所做的功，Q是系统从外界吸收的热量。 对于物理量正负号的理解，应引导学生在案例分析的基础上独立归纳。 对于气体，应该清楚的是，压缩气体是外界对气体做的功，而膨胀气体是气体对外界做的功。
这里设置的“自主活动”是通过简单的例子进行计算，让学生了解热力学第一定律中三个物理量正负号的物理意义。
参考答案：由ΔU = W + Q，可得Q = ΔU – W= 1.6×105 J − 2.8×105 J = − 1.2×105 J。因此系统释放1.2×105 J的热量。
这里“拓展视野”的目的是让学生在研究理想气体状态变化时，明白如何从微观角度解释和理解理想气体内能的变化。
这里设立“大家讲”的目的是为了列举生产、生活中能量转化的例子，让学生直观地感受到各种运动对应着各种能量，各种能量可以通过各种类型的运动相互转化。工作。
参考答案：①内能——机械能：蒸汽机、摩擦生热； ②机械能-电能：发电机、电动机； ③内能——电能：温差发电、电加热器； ④内能-化学能：化学反应； ⑤化学能-电能：化学电池、电解反应； ⑥ 核能——内能：核反应。
这里“拓展视野”的目的是让学生了解能量守恒定律建立的重要性和历史地位，感受它对人类文明发展的作用。
问题与想法解读
1.参考答案：物体是由大量的分子组成的。 物体内所有分子的热运动动能与分子势能之和，就是物体的内能； 热量是传热过程中内部能量传递的量度，是一个过程量； 温度是分子热遥动平均动能的量度。 温度越高，分子的热运动越剧烈焦耳物理学家，分子的平均动能越大。 因此，这三个量的物理意义是完全不同的。
当两个物体之间存在温差时，热量就会从高温物体传递到低温物体，两个物体的内能可能会发生变化。 如果两个物体之间只有热传递，不与外界进行能量交换，那么它们之间传递的热量就等于其内能的增加或减少。
命题目的：巩固对内能、热、温度三个物理量概念的理解。
主要素养和水平：能源概念（一）。
2、参考答案：气体绝热膨胀，气体与外界之间传递的热量Q=0，气体体积的增加意味着气体对外做功W<0物理资源网，根据热力学第一定律ΔU=W + Q，ΔU < 0，因此气体的内能减小 小。
气体吸热膨胀，Q>0。气体体积的增加意味着气体对外做功W<0。根据热力学第一定律ΔU=W+Q，当吸收的热量大于对外做功时完成后，气体的内能增加； 当吸收的热量小于外界所做的功时，气体的内能减少。
命题意图：利用热力学第一定律分析气态变化过程中内能的变化。
主要素养和水平：科学推理（二）。
3、参考答案：木块匀速沿斜坡滑下时，受到重力、斜坡的支撑力和摩擦力的影响。 其中，重力做正功，木块的重力势能减小； 木块匀速下滑，说明其动能不变，因此木块的机械能减小。 并且由于木块克服摩擦力做功，部分机械能转化为内能，所以木块的机械能减少，内能增加。
命题目的：分析实际机械运动情况下物体内能的变化，巩固对能量守恒定律的理解。
主要素养和水平：科学推理（二）。
4、参考答案：在物体物理状态不变的前提下，根据热力学第一定律ΔU=W+Q，在物体放出热量的同时（Q<0），对物体做相等的正功(W>0)，可以保持物体的内能恒定。 也就是说，物体的温度保持恒定。
命题意图：用热力学第一定律解决实际问题。
主要素养和水平：科学推理（二）。
5、参考解：他消耗的能量E = (frac{{110}}{{100}})×500 kJ = 550 kJ。 假设高中生感受到的重力为G=mg=550N。他们需要爬上h高的建筑物来消耗这个能量。 从 E = mgh，我们得到 h = (frac{E}{{mg}})= (frac{{550 times {{10}^3}}}{{550}})m = 1 000 米。 假设一般住宅楼每层高度为h1 = 3 m，那么他需要爬n = (frac{h}{{{h_1}}})= (frac{{1000} }{3}) ≈ 需要333层楼才能消耗这段时间所消耗的能量。
命题意图：计算并解决实际问题，理解能量守恒定律的重要性。
主要能力和水平：模型构建（二）； 科学推理（三）．