第二節(jié) 熱力學(xué)第一定律

1、自自 主主 學(xué)學(xué) 習(xí)習(xí) 名名 師師 解解 疑疑分分 類類 例例 析析第二節(jié)熱力學(xué)第一定律第二節(jié)熱力學(xué)第一定律第三節(jié)能量守恒定律第三節(jié)能量守恒定律自自 主主 學(xué)學(xué) 習(xí)習(xí) 名名 師師 解解 疑疑分分 類類 例例 析析自自 主主 學(xué)學(xué) 習(xí)習(xí) 名名 師師 解解 疑疑分分 類類 例例 析析1理解熱力學(xué)第一定律，并掌握其表達式理解熱力學(xué)第一定律，并掌握其表達式2能運用熱力學(xué)第一定律解釋自然界能量的轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)移問題能運用熱力學(xué)第一定律解釋自然界能量的轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)移問題3理解能量守恒定律，知道能量守恒定律是自然界普遍遵從的基理解能量守恒定律，知道能量守恒定律是自然界普遍遵從的基本規(guī)律本規(guī)律4知道第一類永動機是不可能

2、制成的知道第一類永動機是不可能制成的自自 主主 學(xué)學(xué) 習(xí)習(xí) 名名 師師 解解 疑疑分分 類類 例例 析析一、熱力學(xué)第一定律一、熱力學(xué)第一定律改變內(nèi)能的方式：改變內(nèi)能的方式： 和和 功和內(nèi)能的關(guān)系：功和內(nèi)能的關(guān)系：若若物體不存在熱傳遞，當(dāng)物體不存在熱傳遞，當(dāng) 對它做功時，對它做功時，它的內(nèi)能它的內(nèi)能 ，關(guān)系式為，關(guān)系式為W ；若物體對外做功，則；若物體對外做功，則W0，U0，表明內(nèi)能，表明內(nèi)能 熱傳遞和內(nèi)能的關(guān)系：熱傳遞和內(nèi)能的關(guān)系：若若物體既不對外做功，外界對物體也不物體既不對外做功，外界對物體也不做功，當(dāng)物體從外界吸收熱量做功，當(dāng)物體從外界吸收熱量Q時，它的內(nèi)能時，它的內(nèi)能 關(guān)系式為關(guān)系式為

3、Q ；若物體向外放出熱量，則；若物體向外放出熱量，則Q0，U0，即，即W為正值為正值系統(tǒng)對外界做功，系統(tǒng)對外界做功，W0；系統(tǒng)放熱為負(fù)：系統(tǒng)放熱為負(fù)：Q0，即，即U為正值為正值系統(tǒng)內(nèi)能減少，系統(tǒng)內(nèi)能減少，U0，即，即U為負(fù)值為負(fù)值自自 主主 學(xué)學(xué) 習(xí)習(xí) 名名 師師 解解 疑疑分分 類類 例例 析析 改變內(nèi)能的兩種方式比較改變內(nèi)能的兩種方式比較 比較項目比較項目做功做功熱傳遞熱傳遞內(nèi)能變化內(nèi)能變化外界對物體做功，物體外界對物體做功，物體的內(nèi)能增加的內(nèi)能增加物體對外界做功，物體物體對外界做功，物體的內(nèi)能減少的內(nèi)能減少物體吸收熱量，內(nèi)能增加物體吸收熱量，內(nèi)能增加物體放出熱量，內(nèi)能減少物體放出熱量，內(nèi)

4、能減少物理實質(zhì)物理實質(zhì)其他形式的能與內(nèi)能之其他形式的能與內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化間的轉(zhuǎn)化不同物體間或同一物體不不同物體間或同一物體不同部分之間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移同部分之間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移相互聯(lián)系相互聯(lián)系做一定量的功或傳遞一定量的熱在改變內(nèi)能的效果上做一定量的功或傳遞一定量的熱在改變內(nèi)能的效果上是相同的是相同的自自 主主 學(xué)學(xué) 習(xí)習(xí) 名名 師師 解解 疑疑分分 類類 例例 析析判斷是否做功的方法判斷是否做功的方法一般情況一般情況下外界對物體做功與否，需看物體的體積是否變化下外界對物體做功與否，需看物體的體積是否變化(1)若物體體積增大，表明物體對外界做功，若物體體積增大，表明物體對外界做功，W0. 自自 主主 學(xué)學(xué) 習(xí)

5、習(xí) 名名 師師 解解 疑疑分分 類類 例例 析析二、能量守恒定律的理解二、能量守恒定律的理解 能量的存在形式及相互轉(zhuǎn)化能量的存在形式及相互轉(zhuǎn)化各種運動各種運動形式都有對應(yīng)的能：機械運動有機械能，分子的熱形式都有對應(yīng)的能：機械運動有機械能，分子的熱運動有內(nèi)能，還有諸如電磁能、化學(xué)能、原子能等運動有內(nèi)能，還有諸如電磁能、化學(xué)能、原子能等各種形式的能，通過某種力做功可以相互轉(zhuǎn)化，例如：利用各種形式的能，通過某種力做功可以相互轉(zhuǎn)化，例如：利用電爐取暖或燒水，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；煤燃燒，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電爐取暖或燒水，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；煤燃燒，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；列車剎車后，輪子溫度升高，機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能內(nèi)能；列車

6、剎車后，輪子溫度升高，機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 與某種運動形式對應(yīng)的能是否守恒是有條件的，例如，物體與某種運動形式對應(yīng)的能是否守恒是有條件的，例如，物體的機械能守恒，必須是只有重力做功；而能量守恒定律是沒的機械能守恒，必須是只有重力做功；而能量守恒定律是沒有條件的，它是一切自然現(xiàn)象都遵守的基本規(guī)律有條件的，它是一切自然現(xiàn)象都遵守的基本規(guī)律自自 主主 學(xué)學(xué) 習(xí)習(xí) 名名 師師 解解 疑疑分分 類類 例例 析析能量守恒定律的重要意義能量守恒定律的重要意義(1)找到了找到了各種自然現(xiàn)象的公共量度各種自然現(xiàn)象的公共量度能量，從而把各種自然能量，從而把各種自然現(xiàn)象用定量規(guī)律聯(lián)系起來，揭示了自然規(guī)律的多樣性和統(tǒng)一現(xiàn)

7、象用定量規(guī)律聯(lián)系起來，揭示了自然規(guī)律的多樣性和統(tǒng)一性性(2)突破了人們關(guān)于物質(zhì)運動的機械觀念的范圍，從本質(zhì)上表突破了人們關(guān)于物質(zhì)運動的機械觀念的范圍，從本質(zhì)上表明了各種運動形式之間相互轉(zhuǎn)化的可能性能量守恒定律比明了各種運動形式之間相互轉(zhuǎn)化的可能性能量守恒定律比機械能守恒定律更普遍，它是物理學(xué)中解決問題的重要思維機械能守恒定律更普遍，它是物理學(xué)中解決問題的重要思維方法能量守恒定律與電子的發(fā)現(xiàn)、達爾文的進化論并稱方法能量守恒定律與電子的發(fā)現(xiàn)、達爾文的進化論并稱19世紀(jì)自然科學(xué)中三大發(fā)現(xiàn)，其重要意義由此可見世紀(jì)自然科學(xué)中三大發(fā)現(xiàn)，其重要意義由此可見(3)具有重大實踐意義，即徹底粉碎了永動機的幻想具有

8、重大實踐意義，即徹底粉碎了永動機的幻想自自 主主 學(xué)學(xué) 習(xí)習(xí) 名名 師師 解解 疑疑分分 類類 例例 析析第一類永動機失敗的原因分析第一類永動機失敗的原因分析如果沒有外界如果沒有外界熱源供給熱量，則有熱源供給熱量，則有U2U1W，就是說，如，就是說，如果系統(tǒng)內(nèi)能減少，即果系統(tǒng)內(nèi)能減少，即U2U1，則，則W0故溫度升高，選故溫度升高，選A.答案答案A圖圖3-2、3-1自自 主主 學(xué)學(xué) 習(xí)習(xí) 名名 師師 解解 疑疑分分 類類 例例 析析【例例2】 如圖如圖3-2、3-2所示，一個小鐵塊沿半徑為所示，一個小鐵塊沿半徑為R0.2 m的半球的半球內(nèi)壁自上端由靜止下滑，當(dāng)滑至半內(nèi)壁自上端由靜止下滑，當(dāng)滑至

9、半球底部時，速度為球底部時，速度為1 m/s，設(shè)此過程，設(shè)此過程中損失的機械能全部變?yōu)閮?nèi)能，并有中損失的機械能全部變?yōu)閮?nèi)能，并有40%被鐵塊吸收已知鐵的比熱容被鐵塊吸收已知鐵的比熱容c0.46103 J/(kg)，重力加速度，重力加速度g取取10 m/s2.求鐵塊升高的溫度求鐵塊升高的溫度能量守恒定律的理解和應(yīng)用能量守恒定律的理解和應(yīng)用 圖圖3-2、3-2自自 主主 學(xué)學(xué) 習(xí)習(xí) 名名 師師 解解 疑疑分分 類類 例例 析析自自 主主 學(xué)學(xué) 習(xí)習(xí) 名名 師師 解解 疑疑分分 類類 例例 析析【變式變式2】 如圖如圖3-2、3-3所示，所示，A、B是兩個完全相同的鐵球，是兩個完全相同的鐵球，A放放

10、在絕熱板上，在絕熱板上，B用絕熱繩懸掛，現(xiàn)只讓它們吸收熱量，當(dāng)它用絕熱繩懸掛，現(xiàn)只讓它們吸收熱量，當(dāng)它們升高相同的溫度時，它們所吸收的熱量分別為們升高相同的溫度時，它們所吸收的熱量分別為QA、QB，則，則()圖圖3-2、3-3AQAQB BQAQB D無法確定無法確定QA、QB的大小的大小自自 主主 學(xué)學(xué) 習(xí)習(xí) 名名 師師 解解 疑疑分分 類類 例例 析析解析解析由熱脹冷縮可知，由熱脹冷縮可知，A、B兩球體積增加，所以兩球體積增加，所以A球重心升高，球重心升高，克服重力做功，而克服重力做功，而B球重心降低，重力做正功，球重心降低，重力做正功，A、B兩球升高相兩球升高相同的溫度，內(nèi)能的增加相同，

11、即同的溫度，內(nèi)能的增加相同，即U相同，由熱力學(xué)第一定律可知：相同，由熱力學(xué)第一定律可知：QAUWA；QBUWB，故，故QAQB.答案答案C自自 主主 學(xué)學(xué) 習(xí)習(xí) 名名 師師 解解 疑疑分分 類類 例例 析析【例3】 (雙選)如圖3-2、3-4所示，A、B兩點表示一定質(zhì)量的某種理想氣體的兩個狀態(tài)，當(dāng)氣體自狀態(tài)A變化到狀態(tài)B時()A體積必然變大B一定經(jīng)過體積減小的過程C外界必然對氣體做正功D氣體必然從外界吸熱能的轉(zhuǎn)化與守恒的綜合應(yīng)用能的轉(zhuǎn)化與守恒的綜合應(yīng)用 圖圖3-2、3-4自自 主主 學(xué)學(xué) 習(xí)習(xí) 名名 師師 解解 疑疑分分 類類 例例 析析解析本題是氣體狀態(tài)變化、圖象與熱力學(xué)第一定律結(jié)合的綜合分

12、析題，連接OA、OB得到兩條等容線，故有VBVA，所以A正確；由于沒有限制自狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程，所以可先減小氣體的體積再增大氣體的體積到B狀態(tài)，故B錯誤；因為氣體體積增大，所以是氣體對外做功，C錯誤，因為氣體對外界做功，而氣體的溫度又升高，內(nèi)能增大，由熱力學(xué)第一定律知氣體一定從外界吸熱，D正確答案AD自自 主主 學(xué)學(xué) 習(xí)習(xí) 名名 師師 解解 疑疑分分 類類 例例 析析自自 主主 學(xué)學(xué) 習(xí)習(xí) 名名 師師 解解 疑疑分分 類類 例例 析析【變式變式3】 (雙選雙選)一定一定質(zhì)量的理想氣體的狀態(tài)變化過程表示在如圖質(zhì)量的理想氣體的狀態(tài)變化過程表示在如圖3-2、3-5所示的所示的pV圖上，氣體先由

13、圖上，氣體先由a狀態(tài)沿雙曲線經(jīng)等溫過狀態(tài)沿雙曲線經(jīng)等溫過程變化到程變化到b狀態(tài)，再沿與橫軸平行的直線變化到狀態(tài)，再沿與橫軸平行的直線變化到c狀態(tài)，狀態(tài)，a、c兩兩點位于與縱軸平行的直線上，以下說法中正確的是點位于與縱軸平行的直線上，以下說法中正確的是 ()圖圖3-2、3-5自自 主主 學(xué)學(xué) 習(xí)習(xí) 名名 師師 解解 疑疑分分 類類 例例 析析A由由a狀態(tài)至狀態(tài)至b狀態(tài)過程中，氣體放出熱量，內(nèi)能不變狀態(tài)過程中，氣體放出熱量，內(nèi)能不變B由由b狀態(tài)至狀態(tài)至c狀態(tài)過程中，氣體對外做功，內(nèi)能增加，平均每個狀態(tài)過程中，氣體對外做功，內(nèi)能增加，平均每個氣體分子在單位時間內(nèi)與器壁碰撞的次數(shù)不變氣體分子在單位時間內(nèi)與器壁碰撞的次數(shù)不變Cc狀態(tài)與狀態(tài)與a狀態(tài)相比，狀態(tài)相比，c狀態(tài)分子平均距離較大，分子平均動能狀態(tài)分子平均距離較大，分子平均動能較大較大Db狀態(tài)與狀態(tài)與a狀態(tài)相比，狀態(tài)相比，b狀態(tài)分子平均距離較小，分子平均動能狀態(tài)分子平均距離較小，分子平均動能相等相等自自 主主 學(xué)學(xué) 習(xí)習(xí) 名名 師師 解解 疑疑分分 類類 例例 析析解析解析由由a到到b的過程是等溫過程，所以內(nèi)能不發(fā)生變化，氣體體的過程是等溫過程，所以內(nèi)能不發(fā)生變化，氣體體積減小，所以外界對氣體