高中物理人教版第十章第3節(jié)熱力學(xué)第一定律能量守恒定律.ppt

第 3 節(jié),理解 教材 新知,把握 熱點 考向,知識點一,知識點二,考向一,考向二,第十章,應(yīng)用創(chuàng)新演練,隨堂基礎(chǔ)鞏固,課時跟蹤訓(xùn)練,1熱力學(xué)第一定律：一個熱力學(xué)系統(tǒng)的 內(nèi)能增量等于外界向它傳遞的熱量與 外界對它所做的功的和。 2熱力學(xué)第一定律的表達(dá)式UQW。 3能量守恒定律：能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變。,自學(xué)教材,1改變內(nèi)能的兩種方式 和 。 2熱力學(xué)第一定律 (1)內(nèi)容：一個熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界向它傳遞的 與外界對它所 的和。 (2)數(shù)學(xué)表達(dá)式：U 。,做功,熱傳遞,熱量,做的功,QW,重點詮釋,1對熱力學(xué)第一定律的理解 熱力學(xué)第一定律不僅反映了做功和熱傳遞這兩種改變內(nèi)能的過程是等效的，而且給出了內(nèi)能的變化量和做功與熱傳遞之間的定量關(guān)系。此定律是標(biāo)量式，應(yīng)用時熱量的單位應(yīng)統(tǒng)一為國際單位制中的焦耳。 2公式UQW中符號的規(guī)定,3幾種特殊情況 (1)若過程是絕熱的，則Q0，WU，外界對物體做的功等于物體內(nèi)能的增加。 (2)若過程中不做功，即W0，則QU，物體吸收的熱量等于物體內(nèi)能的增加。 (3)若過程的始末狀態(tài)物體的內(nèi)能不變，即U0，則WQ0或WQ，外界對物體做的功等于物體放出的熱量。,1某氣體初態(tài)時有100 J內(nèi)能，膨脹過程中對外做功30 J，同 時吸收了20 J的熱量，在這個過程中內(nèi)能_(填“增加”或“減少”)_ J。 解析：由熱力學(xué)第一定律UU2U1WQ，結(jié)合符號法則及其物理意義有W30 J，Q20 J，故U U2U110 J，因而內(nèi)能減少了10 J。 答案：減少 10,自學(xué)教材,1能量守恒定律 (1)內(nèi)容： 能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式 為另一種形式，或者從一個物體 到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中 保持不變。,能量的總量,轉(zhuǎn)化,轉(zhuǎn)移,(2)意義： 各種形式的能可以 。 各種物理現(xiàn)象可以用 聯(lián)系在一起。 2永動機不可能制成 (1)第一類永動機： 不需要任何動力或燃料，卻能不斷地 的機器。 (2)不可制成的原因： 違背了 定律。,相互轉(zhuǎn)化,能量守恒定律,對外做功,能量守恒,重點詮釋,(1)自然界中能量的存在形式：物體運動具有動能、分子運動具有分子動能、電荷具有電能、原子內(nèi)部的運動具有原子能等?？梢?，在自然界中不同的能量形式與不同的運動形式相對應(yīng)。 (2)不同形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化，且這一轉(zhuǎn)化過程是通過做功來完成的。,(3)某種形式的能減少，一定有其他形式的能增加，且減少量和增加量一定相等。 (4)某個物體的能量減少，一定存在其他物體的能量增加，且減少量和增加量一定相等。,2下列對能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律的認(rèn)識不正確的是 ( ) A某種形式的能量減少，一定存在其他形式能量的增加 B某個物體的能量減少，必然有其他物體的能量增加 C不需要任何外界的動力而持續(xù)對外做功的機器永 動機是不可能制成的 D石子從空中落下，最后停止在地面上，說明機械能消 失了,解析：A選項是指不同形式的能量間的轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化過程中能量是守恒的。B選項是指能量在不同的物體間發(fā)生轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移過程中是守恒的。這正好是能量守恒定律的兩個方面轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)移。任何第一類永動機都是不可能制成的，它違背了能量守恒定律。所以A、B、C正確。D選項中石子的機械能在變化，比如受空氣阻力作用，機械能可能減少，但機械能并沒有消失，能量守恒定律表明能量既不會創(chuàng)生，也不會消失，只是從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式。故D是錯的。 答案：D,例1 一定量的氣體從外界吸收了2.6105 J的熱量，內(nèi)能增加了4.2105 J。 (1)是氣體對外界做了功，還是外界對氣體做了功？做了多少焦耳的功？ (2)如果氣體吸收的熱量仍為2.6105 J不變，但是內(nèi)能增加了1.6105 J，計算結(jié)果W1.0105 J，是負(fù)值，怎樣解釋這個結(jié)果？ (3)在熱力學(xué)第一定律UQW中，W、Q和U的正值、負(fù)值各代表什么物理意義？,思路點撥 做功和熱傳遞是改變內(nèi)能的兩種方式，但二者不是孤立的，往往同時發(fā)生，遵從熱力學(xué)第一定律，應(yīng)用時注意“正、負(fù)”號的意義。 解析 (1)由熱力學(xué)第一定律：如果物體跟外界同時發(fā)生做功和熱傳遞的過程，那么，外界對物體所做功W加上物體從外界吸收的熱量Q等于物體內(nèi)能的增加U， 即UWQ。 將Q2.6105 J，U4.2105 J代入上式得： WUQ4.2105 J2.6105 J 1.6105 J。 W0，說明外界對氣體做了1.6105 J的功。,(2)如果吸收的熱量Q2.6105 J，內(nèi)能U增加了1.6105 J，計算結(jié)果為W1.0105 J，說明氣體對外界做功。 (3)在公式UQW中，U0，物體內(nèi)能增加； U 0，物體內(nèi)能減少。Q 0，物體吸熱；Q0，物體放熱。W0，外界對物體做功；W0，物體對外界做功。 答案 (1)外界對氣體做了1.6105 J的功。 (2)說明氣體對外界做功。 (3)見解析,1一定量的氣體在某一過程中，外界對氣體做了8104 J的 功，氣體的內(nèi)能減少了1.2105 J，則下列各式中正確的是 ( ) AW8104 J，U1.2105 J，Q4104 J BW8104 J，U1.2105 J，Q2105 J CW8104 J，U1.2105 J，Q2104 J DW8104 J，U1.2105 J，Q4104 J,解析：因為外界對氣體做功，W取正值，即W8104 J；內(nèi)能減少，U取負(fù)值，即U1.2105 J；根據(jù)熱力學(xué)第一定律UWQ，可知QUW1.2105 J8104 J2105 J，即B選項正確。 答案：B,例2 如圖1031所示，一個質(zhì)量 為20 kg的絕熱汽缸豎直放置，絕熱活塞的 質(zhì)量為5 kg，處于靜止?fàn)顟B(tài)時被封閉氣體 的高度為50 cm，現(xiàn)在在活塞上方加一15 kg 的物體，待穩(wěn)定后，被封閉氣體的高度變?yōu)?40 cm。求在這一過程中氣體的內(nèi)能增加多少？(g取10 m/s2，不考慮活塞的大氣壓力及摩擦阻力),圖1031,解析 由能量的轉(zhuǎn)化與守恒定律可知，內(nèi)能的增加等于活塞和物體重力勢能的減少， UE(Mm)gh(155)10(5040)102 J20 J。 答案 20 J,借題發(fā)揮 (1)絕熱過程表示不吸熱、也不放熱；“導(dǎo)熱性能良好且過程緩慢”表示過程有熱傳遞發(fā)生且及時充分，保持溫度不變。 (2)用“能量守恒”觀點解題方便、快捷。,2.如圖1032所示容器中，A、B各有一個 可自由移動的輕活塞，活塞下是水，上為 空氣，大氣壓恒定。A、B底部由帶有閥門 K的管道相連，整個裝置與外界絕熱。原先 A中水面比B中高，打開閥門，使A中的水逐 漸向B中流，最后達(dá)到平衡。在這個過程中，下面說法正確 的是 ( ),圖1032,A大氣壓力對水做功，水的內(nèi)能增加 B水克服大氣壓力做功