物理人教版選修33103熱力學(xué)第一定律能量守恒定律課件

1、學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.理解兩個(gè)定律熱力學(xué)第一定律、能量守恒定律2.會(huì)用兩個(gè)定律分析、解決相關(guān)的問(wèn)題3.知道永動(dòng)機(jī)不可能實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)：1、能量守恒定律。2、從能量轉(zhuǎn)化的觀點(diǎn)理解熱力學(xué)第一定律，會(huì)用U = W + Q 分析和計(jì)算有關(guān)問(wèn)題。 10.3 熱力學(xué)第一定律 能量守恒定律學(xué)習(xí)目標(biāo)1.理解兩個(gè)定律熱力學(xué)第一定律、能量守恒定律重點(diǎn)改變內(nèi)能的兩種方式做功熱傳遞對(duì)內(nèi)對(duì)外吸熱放熱內(nèi)能增加內(nèi)能增加內(nèi)能減少內(nèi)能減少（外界對(duì)物體做功）（物體對(duì)外界做功）（物體從外界吸熱）（物體對(duì)外界放熱）給你一段鐵絲，想讓它的溫度升高，你有哪些方法？絕熱過(guò)程僅傳熱過(guò)程改變內(nèi)能的兩種方式做功熱傳遞對(duì)內(nèi)對(duì)外吸熱放熱內(nèi)能增加內(nèi)能增加如果物體在

2、跟外界同時(shí)發(fā)生做功和熱傳遞的過(guò)程中，內(nèi)能的變化U與熱量及做的功之間又有什么關(guān)系呢？ 絕熱過(guò)程僅傳熱過(guò)程如果物體在跟外界同時(shí)發(fā)生做功和熱傳遞的過(guò)程中，絕熱過(guò)程僅傳熱一、熱力學(xué)第一定律1.一個(gè)物體，它既沒(méi)有吸收熱量也沒(méi)有放出熱量，那么：如果外界做的功為，則它的內(nèi)能如何變化？變化了多少？如果物體對(duì)外界做的功為，則它的內(nèi)能如何變化？變化了多少？一個(gè)物體，如果它既沒(méi)有吸收熱量也沒(méi)有放出熱量，那么，外界對(duì)它做多少功，它的內(nèi)能就增加多少；物體對(duì)外界做多少功，它的內(nèi)能就減少多少. 絕熱過(guò)程2.一個(gè)物體，如果外界既沒(méi)有對(duì)物體做功，物體也沒(méi)有對(duì)外界做功，那么： 如果物體吸收熱量，它的內(nèi)能如何變化？變化了多少？如果

3、放出熱量，它的內(nèi)能如何變化？變化了多少？ 如果外界既沒(méi)有對(duì)物體做功，物體也沒(méi)有對(duì)外界做功，那么物體吸收了多少熱量，它的內(nèi)能就增加多少，物體放出了多少熱量，它的內(nèi)能就減少多少.僅傳熱過(guò)程一、熱力學(xué)第一定律1.一個(gè)物體，它既沒(méi)有吸收熱量也沒(méi)有放出熱 3.如果物體在跟外界同時(shí)發(fā)生做功和熱傳遞的過(guò)程中，內(nèi)能的變化U與熱量及做的功之間又有什么關(guān)系呢？ U 物體內(nèi)能的增加量 W 外界對(duì)物體做的功 Q 物體吸收的熱量 一、定律內(nèi)容：一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增加量等于外界向它傳遞的熱量與外界對(duì)它所做的功的和，這個(gè)關(guān)系叫做熱力學(xué)第一定律.例、一定量的氣體，膨脹過(guò)程中是外界對(duì)氣體做功還是氣體對(duì)外界做功？如果膨脹時(shí)做的

4、功是135J，同時(shí)向外放熱85J，氣體的內(nèi)能變化量是多少？?jī)?nèi)能是增加了還是減少了？膨脹過(guò)程,氣體對(duì)外界做功,W0,系統(tǒng)向外放熱量,Q0內(nèi)能減小,U0 3.如果物體在跟外界同時(shí)發(fā)生做功和熱傳遞的過(guò)程中，內(nèi)能定律中各量的正、負(fù)號(hào)及含義物理量符號(hào)意義符號(hào)意義W+外界對(duì)系統(tǒng)做功系統(tǒng)對(duì)外界做功Q+系統(tǒng)吸收熱量系統(tǒng)放出熱量U+內(nèi)能增加內(nèi)能減少定律中各量的正、負(fù)號(hào)及含義物理量符號(hào)意義符號(hào)意義W+外界對(duì)系例題：一定量的氣體從外界吸收了2.6105J的熱量，內(nèi)能增加了4.2 105J。問(wèn)：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？如果氣體吸收的熱量仍為2.6105J不變，但是內(nèi)能只增加了1.6

5、105J，這一過(guò)程做功情況怎樣？W為正值，外界對(duì)氣體做功，做了1.6105J 的功。W為負(fù)值，說(shuō)明氣體對(duì)外界做功（氣體體積變大），做了1.0105J 的功。例題：一定量的氣體從外界吸收了2.6105J的熱量，內(nèi)能增例2、一定量的氣體，從外界吸收熱量2.7105J，內(nèi)能增加4.3105J。在這一過(guò)程中，是氣體對(duì)外做功，還是外界對(duì)氣體做功？做了多少功？解析：W為正值，外界對(duì)氣體做功，做了1.6105J 的功。例2、一定量的氣體，從外界吸收熱量2.7105J，內(nèi)能增加二、能量守恒定律自然界存在多種運(yùn)動(dòng)形式，各種運(yùn)動(dòng)之間可以相互轉(zhuǎn)化的，在轉(zhuǎn)化過(guò)程中對(duì)應(yīng)的能量是保持不變的。1、能量守恒定律：能量既不會(huì)憑

6、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)化和轉(zhuǎn)移過(guò)程中其總量不變，這就是能量守恒定律.2、永動(dòng)機(jī)不可能制成永動(dòng)機(jī)：不消耗任何能量，卻可以源源不斷地對(duì)外做功，這種機(jī)器叫永動(dòng)機(jī).人們把這種不消耗能量的永動(dòng)機(jī)叫第一類永動(dòng)機(jī).（不吃草的馬） 根據(jù)能量守恒定律，任何一部機(jī)器，只能使能量從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，而不能無(wú)中生有地制造能量，因此第一類永動(dòng)機(jī)是不可能制成的.二、能量守恒定律自然界存在多種運(yùn)動(dòng)形式，各種運(yùn)動(dòng)之間可以相互結(jié)果：制造永動(dòng)機(jī)的千萬(wàn)次努力都以失敗而告終概念：不需要?jiǎng)恿蛉剂?，卻能源源不斷對(duì)外做功的機(jī)器原因：違背了能量守恒定律第一類永動(dòng)

7、機(jī)結(jié)果：制造永動(dòng)機(jī)的千萬(wàn)次努力都以失敗而告終概念：不需要?jiǎng)恿颉⑹且粋€(gè)普遍適用的定律3、能量守恒定律的重要性、將各種運(yùn)動(dòng)聯(lián)系在一起、指導(dǎo)著人們的生產(chǎn)、科研、19世紀(jì)自然科學(xué)三大發(fā)現(xiàn)之一例2：水平馬路上行駛的汽車，在發(fā)動(dòng)機(jī)熄火后，速度越來(lái)越慢，最后停止。這一現(xiàn)象符合能的轉(zhuǎn)化和守恒定律嗎？如果符合，汽車失去的動(dòng)能變成了什么？分析：汽車發(fā)動(dòng)機(jī)熄火后，汽車要克服阻力做功，當(dāng)所克服阻力做的功等于其熄火時(shí)的動(dòng)能時(shí)，汽車即停止運(yùn)動(dòng)。在這一過(guò)程中，汽車克服阻力做的功要轉(zhuǎn)變成地面、輪胎的內(nèi)能，所以在這個(gè)過(guò)程中能量還是守恒的，是機(jī)械能轉(zhuǎn)變成內(nèi)能了。、是一個(gè)普遍適用的定律3、能量守恒定律的重要性、小結(jié)：1、熱力學(xué)第

8、一定律：2、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)化和轉(zhuǎn)移過(guò)程中其總量不變，這就是能量守恒定律.小結(jié)：1、熱力學(xué)第一定律：2、能量守恒定律：能量既不會(huì)憑空產(chǎn)1、圖中活塞將氣缸分成甲、乙兩氣室，氣缸、活塞(連同拉桿)是絕熱的，且不漏氣，以U甲、U乙分別表示甲、乙兩氣室中氣體的內(nèi)能，則在將拉桿緩慢向外拉的過(guò)程中（ ）（）U甲不變，U乙減?。ǎ︰甲增大，U乙不變（）U甲增大，U乙減?。ǎ︰甲不變，U乙不變C練習(xí)1、圖中活塞將氣缸分成甲、乙兩氣室，氣缸、活塞(連同拉桿)是2、固定容器及可動(dòng)活塞P都是絕熱的，中間有一導(dǎo)熱的固

9、定隔板B，B的兩邊分別盛有氣體甲和氣體乙?，F(xiàn)將活塞P緩慢地向B移動(dòng)一段距離，已知?dú)怏w的溫度隨其內(nèi)能的增加而升高，則在移動(dòng)P的過(guò)程中（ ）A、外力對(duì)乙做功，甲的內(nèi)能不變。B、外力對(duì)乙做功，乙的內(nèi)能不變。C、乙傳遞熱量給甲，乙的內(nèi)能增加。D、乙的內(nèi)能增加，甲的內(nèi)能不變。甲乙BPC2、固定容器及可動(dòng)活塞P都是絕熱的，中間有一導(dǎo)熱的固定隔板B3、一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)(p1，V1，T1)被壓縮至狀態(tài)(p2，V2，T2)，已知T2 T1，則該過(guò)程中 （ ）A氣體的內(nèi)能一定是增加的B氣體可能向外界放熱C氣體一定從外界吸收熱量D氣體對(duì)外界做正功AB3、一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)(p1，V1，T1)被壓縮至狀

10、4一定量的氣體吸收熱量，體積膨脹并對(duì)外做功，則此過(guò)程的末態(tài)與初態(tài)相比， （ ）A氣體內(nèi)能一定增加 B氣體內(nèi)能一定減小C氣體內(nèi)能一定不變 D氣體內(nèi)能是增是減不能確定D4一定量的氣體吸收熱量，體積膨脹并對(duì)外做功，則此過(guò)程的末態(tài)5下列說(shuō)法正確的是（ ）A外界對(duì)氣體做功，氣體的內(nèi)能一定增大B氣體從外界吸收熱量，氣體的內(nèi)能一定增大C氣體的溫度越低，氣體分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能越大D氣體的溫度越高，氣體分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能越大D5下列說(shuō)法正確的是（ ）D6下列說(shuō)法正確的是 （ ）A外界對(duì)一物體做功，此物體的內(nèi)能一定增加B機(jī)械能完全轉(zhuǎn)化成內(nèi)能是不可能的C將熱量傳給一個(gè)物體，此物體的內(nèi)能一定改變D一定量氣

11、體對(duì)外做功，氣體的內(nèi)能不一定減少D6下列說(shuō)法正確的是 （ ） 7一定質(zhì)量的理想氣體，從某一狀態(tài)開(kāi)始，經(jīng)過(guò)一系列變化后又回到一開(kāi)始的狀態(tài)，用W1表示外界對(duì)氣體做的功，W2表示氣體對(duì)外界做的功的的多少，Q1表示氣體吸收的熱量，Q2表示氣體放出的熱量多少，則在整個(gè)過(guò)程中一定有（ ）AQ1Q2=W2W1BQ1=Q2CW1=W2 DQ1Q2點(diǎn)撥：整個(gè)過(guò)程的內(nèi)能不變， E = 0 由熱力學(xué)第一定律 E=W總+Q總=0Q總= - W總 Q1Q2=W2W1A 7一定質(zhì)量的理想氣體，從某一狀態(tài)開(kāi)始，經(jīng)過(guò)一系列8. 如圖所示,密閉絕熱的具有一定質(zhì)量的活塞,活塞的上部封閉著氣體,下部為真空,活塞與器壁的摩擦忽略不計(jì),置于真空中的輕彈簧的一端固定于理想氣體容器的底部.另一端固定在活塞上,彈簧被壓縮后用繩扎緊,此時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能為EP(彈簧處于自然長(zhǎng)度時(shí)的彈性勢(shì)能為零),現(xiàn)繩突然斷開(kāi),彈簧推動(dòng)活塞向上運(yùn)動(dòng),經(jīng)