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(diǎn) 考向,知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)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(shí)跟蹤訓(xùn)練,1熱力學(xué)第一定律：一個(gè)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(duì)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(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)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(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)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(gè)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(duì)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(diǎn)詮釋,1對(duì)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(guò)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(shí)熱量的單位應(yīng)統(tǒng)一為國(guó)際單位制中的焦耳。 2公式UQW中符號(hào)的規(guī)定,3幾種特殊情況 (1)若過(guò)程是絕熱的，則Q0，WU，外界對(duì)物體做的功等于物體內(nèi)能的增加。 (2)若過(guò)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(guò)程的始末狀態(tài)物體的內(nèi)能不變，即U0，則WQ0或WQ，外界對(duì)物體做的功等于物體放出的熱量。,1某氣體初態(tài)時(shí)有100 J內(nèi)能，膨脹過(guò)程中對(duì)外做功30 J，同 時(shí)吸收了20 J的熱量，在這個(gè)過(guò)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(hào)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(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式 為另一種形式，或者從一個(gè)物體 到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)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(dòng)機(jī)不可能制成 (1)第一類永動(dòng)機(jī)： 不需要任何動(dòng)力或燃料，卻能不斷地 的機(jī)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(duì)外做功,能量守恒,重點(diǎn)詮釋,(1)自然界中能量的存在形式：物體運(yùn)動(dòng)具有動(dòng)能、分子運(yùn)動(dòng)具有分子動(dòng)能、電荷具有電能、原子內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)具有原子能等?？梢?，在自然界中不同的能量形式與不同的運(yùn)動(dòng)形式相對(duì)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(guò)程是通過(guò)做功來(lái)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(gè)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(duì)能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律的認(rèn)識(shí)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(gè)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(dòng)力而持續(xù)對(duì)外做功的機(jī)器永 動(dòng)機(jī)是不可能制成的 D石子從空中落下，最后停止在地面上，說(shuō)明機(jī)械能消 失了,解析：A選項(xiàng)是指不同形式的能量間的轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化過(guò)程中能量是守恒的。B選項(xiàng)是指能量在不同的物體間發(fā)生轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移過(guò)程中是守恒的。這正好是能量守恒定律的兩個(gè)方面轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)移。任何第一類永動(dòng)機(jī)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(xiàng)中石子的機(jī)械能在變化，比如受空氣阻力作用，機(jī)械能可能減少，但機(jī)械能并沒有消失，能量守恒定律表明能量既不會(huì)創(chuàng)生，也不會(huì)消失，只是從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式。故D是錯(cuò)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(duì)外界做了功，還是外界對(duì)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(jì)算結(jié)果W1.0105 J，是負(fù)值，怎樣解釋這個(gè)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(diǎn)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(shí)發(fā)生，遵從熱力學(xué)第一定律，應(yīng)用時(shí)注意“正、負(fù)”號(hào)的意義。 解析 (1)由熱力學(xué)第一定律：如果物體跟外界同時(shí)發(fā)生做功和熱傳遞的過(guò)程，那么，外界對(duì)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(shuō)明外界對(duì)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(jì)算結(jié)果為W1.0105 J，說(shuō)明氣體對(duì)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(duì)物體做功；W0，物體對(duì)外界做功。 答案 (1)外界對(duì)氣體做了1.6105 J的功。 (2)說(shuō)明氣體對(duì)外界做功。 (3)見解析,1一定量的氣體在某一過(guò)程中，外界對(duì)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?yàn)橥饨鐚?duì)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(xiàng)正確。 答案：B,例2 如圖1031所示，一個(gè)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(shí)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(guò)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(shì)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(guò)程表示不吸熱、也不放熱；“導(dǎo)熱性能良好且過(guò)程緩慢”表示過(guò)程有熱傳遞發(fā)生且及時(shí)充分，保持溫度不變。 (2)用“能量守恒”觀點(diǎn)解題方便、快捷。,2.如圖1032所示容器中，A、B各有一個(gè) 可自由移動(dòng)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(gè)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(gè)過(guò)程中，下面說(shuō)法正確 的是 ( ),圖1032,A大氣壓力對(duì)水做功，水的內(nèi)能增加 B水克服大氣壓力做功