熱力學(xué)第一定律--能量守恒定律

1、2021/8/141分子因熱運(yùn)動(dòng)而具有的能量同溫度下各個(gè)分子的分子動(dòng)能K 不同分子動(dòng)能的平均值僅和溫度有關(guān)分 子分 子動(dòng) 能動(dòng) 能分子間因有相互作用力而具有的、由它們相對(duì)位置決定的能量 rr0時(shí),rP;0時(shí),rP;0時(shí)，P 最低P 隨物態(tài)的變化而變化分 子分 子勢(shì) 能勢(shì) 能物體內(nèi)所有分子的K 和P 總和物體的內(nèi)能與溫度和體積有關(guān)，還和物體所含的分子數(shù)有關(guān)。物體物體內(nèi)能內(nèi)能2021/8/142【問(wèn)題】：改變物體內(nèi)能的方式有哪些？ 情景切入2021/8/1432021/8/1442021/8/145（3）做功和熱傳遞在改變內(nèi)能效果上是等效的做功和熱傳遞的區(qū)別做功和熱傳遞的區(qū)別（1）做功改變內(nèi)能：實(shí)

2、質(zhì)上是其它形式的能和內(nèi)能 之間轉(zhuǎn)化（2）熱傳遞：實(shí)質(zhì)上是各物體間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移內(nèi)能與熱量的區(qū)別 內(nèi)能內(nèi)能是一個(gè)狀態(tài)量狀態(tài)量，一個(gè)物體在不同的狀態(tài)下有不同的內(nèi)能 熱量熱量是一個(gè)過(guò)程量過(guò)程量，它表示由于熱傳遞而引起的變化過(guò)程中轉(zhuǎn)移的能量，即內(nèi)能的改變量。如果沒(méi)有熱傳遞，就沒(méi)有熱量可言，但此時(shí)仍有內(nèi)能2021/8/1461.1.一個(gè)物體，它既沒(méi)有吸收熱量也沒(méi)有放出熱量，那一個(gè)物體，它既沒(méi)有吸收熱量也沒(méi)有放出熱量，那么：么：如果外界做的功為，則它的內(nèi)能如何變化？變化如果外界做的功為，則它的內(nèi)能如何變化？變化了多少？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？如果物體對(duì)外界做的功為，則它的內(nèi)能如何變

3、化？變化了多少？變化了多少？ 一個(gè)物體，如果它既沒(méi)有吸收熱量也沒(méi)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，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)能就減少多少功，它的內(nèi)能就減少多少. . 2021/8/1472.2.一個(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：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？變化了多如果物體吸收熱量，它的內(nèi)能如何變化？變化了多少？少？ 如果放出熱量，它的內(nèi)能如何變化？變化了多少？如果放出

4、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)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，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)能就減少多少量，它的內(nèi)能就減少多少. .2021/8/148改變內(nèi)能的兩種方式改變內(nèi)能的兩種方式做功做功熱傳遞熱傳遞對(duì)內(nèi)對(duì)內(nèi)對(duì)外對(duì)外吸熱吸熱放熱放熱內(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）UW絕熱過(guò)程：UQ沒(méi)有做功的僅熱傳遞過(guò)程：2021/8/149熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第

5、一定律能量守恒定律能量守恒定律 高縣臺(tái)第一中學(xué)高縣臺(tái)第一中學(xué)運(yùn)軍國(guó)2021/8/1410學(xué)習(xí)目標(biāo)1.理解熱力學(xué)第一定律。2.學(xué)會(huì)運(yùn)用熱力學(xué)第一定律解釋自然界能量的轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)移問(wèn)題。3.理解能量守恒定律，知道能量守恒是自然界普遍遵從的基本規(guī)律。4.知道永動(dòng)機(jī)是不可能制成的。2021/8/1411 根據(jù)已學(xué)知識(shí)，帶著下面問(wèn)題仔細(xì)閱讀課文包括插根據(jù)已學(xué)知識(shí)，帶著下面問(wèn)題仔細(xì)閱讀課文包括插圖、扉頁(yè)腳批、思考與討論及課后問(wèn)題與練習(xí)、科學(xué)漫圖、扉頁(yè)腳批、思考與討論及課后問(wèn)題與練習(xí)、科學(xué)漫步等，回顧思考后回答問(wèn)題：步等，回顧思考后回答問(wèn)題： 1、熱力學(xué)第一定律主要用來(lái)解決什么物理問(wèn)題？、熱力學(xué)第一定律主要用來(lái)

6、解決什么物理問(wèn)題？2、熱力學(xué)第一定律的內(nèi)容及表達(dá)式分別是什么？、熱力學(xué)第一定律的內(nèi)容及表達(dá)式分別是什么？3、熱力學(xué)第一定律表達(dá)式中各物理量符號(hào)及意義分別、熱力學(xué)第一定律表達(dá)式中各物理量符號(hào)及意義分別是什么？有什么作用或者好處？是什么？有什么作用或者好處？4、利用熱力學(xué)第一定律解題的步驟及注意事項(xiàng)有哪些？、利用熱力學(xué)第一定律解題的步驟及注意事項(xiàng)有哪些？5、判斷內(nèi)能改變的方法有那些？、判斷內(nèi)能改變的方法有那些？6、能量守恒定律的內(nèi)容是什么？能量守恒定律的建立、能量守恒定律的內(nèi)容是什么？能量守恒定律的建立有什么意義？有什么意義？7、第一類永動(dòng)機(jī)指的什么樣的機(jī)械？、第一類永動(dòng)機(jī)指的什么樣的機(jī)械？8、第

7、一類永動(dòng)機(jī)不可能制成的原因是什么？、第一類永動(dòng)機(jī)不可能制成的原因是什么？9、熱力學(xué)第一定律與能量守恒定律之間有什么關(guān)系？、熱力學(xué)第一定律與能量守恒定律之間有什么關(guān)系？2021/8/1412【引入引入】：既然做功和熱傳遞都可以改變物體：既然做功和熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能，那么，的內(nèi)能，那么，如果物體跟外界同時(shí)或連續(xù)逐次如果物體跟外界同時(shí)或連續(xù)逐次發(fā)生做功和熱傳遞過(guò)程中，內(nèi)能的變化發(fā)生做功和熱傳遞過(guò)程中，內(nèi)能的變化U與熱與熱量及做的功之間又有什么關(guān)系呢？量及做的功之間又有什么關(guān)系呢？ 下面我們就這個(gè)問(wèn)題來(lái)進(jìn)行探究下面我們就這個(gè)問(wèn)題來(lái)進(jìn)行探究. .2021/8/1413熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第一定律

8、1、文字表述：一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于、文字表述：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)第一定律這個(gè)關(guān)系叫做熱力學(xué)第一定律1 熱力學(xué)第一定律探究點(diǎn)2、表達(dá)式為：、表達(dá)式為：UQWU U 物體內(nèi)能的增加量物體內(nèi)能的增加量 W W 外界對(duì)物體做的功外界對(duì)物體做的功 Q Q 物體吸收的熱量物體吸收的熱量 =FLcos=KE 變（1）恒力的功用W（ 是力的方向與位移方向的夾角）計(jì)算功W的方法（2）變力做的功W常用動(dòng)能定理來(lái)計(jì)算，即W（3）用以上兩種方法都無(wú)法計(jì)算的根據(jù)能量守恒來(lái)計(jì)算=QQ mq（1）物體溫度變化

9、時(shí)熱量Q cm t（ t根據(jù)升溫還是降溫來(lái)分別計(jì)算）熱量 的計(jì)算（2）燃料燃燒產(chǎn)生的熱量2021/8/1414思考與討論：思考與討論： 一定量的氣體，膨脹過(guò)程中是外界對(duì)氣體做一定量的氣體，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)做的功是功還是氣體對(duì)外界做功？如果膨脹時(shí)做的功是135J135J，同時(shí)向外放熱，同時(shí)向外放熱85J85J，氣體的內(nèi)能變化量是，氣體的內(nèi)能變化量是多少？?jī)?nèi)能是增加了還是減少了？多少？?jī)?nèi)能是增加了還是減少了？W=-135JQ=-85JUW + Q得：得： U=-220J 0分析：分析：請(qǐng)你通過(guò)這個(gè)例子總結(jié)請(qǐng)你通過(guò)這個(gè)例子總結(jié)U、 Q、 W幾個(gè)量取正、負(fù)幾個(gè)量

10、取正、負(fù)值的意義。值的意義。2021/8/1415物理量物理量 符號(hào)符號(hào)意義意義符號(hào)符號(hào)意義意義W W+ +外界對(duì)系統(tǒng)做功外界對(duì)系統(tǒng)做功系統(tǒng)對(duì)外界做功系統(tǒng)對(duì)外界做功Q Q+ +系統(tǒng)吸收熱量系統(tǒng)吸收熱量系統(tǒng)放出熱量系統(tǒng)放出熱量UU+ +內(nèi)能增加內(nèi)能增加內(nèi)能減少內(nèi)能減少2121212100U UUUUUU UUUUU內(nèi)能增加，即，即為正值內(nèi)能減小，即，即為負(fù)值系統(tǒng)吸收熱量Q為正值，即Q 0；系統(tǒng)放出熱量Q為負(fù)值，即Q 0外界對(duì)系統(tǒng)做功W取正值，即W 0；系統(tǒng)對(duì)外界做功W取負(fù)值，即W 02021/8/14162021/8/1417說(shuō)明：說(shuō)明： 熱力學(xué)第一定律可以有不同的數(shù)學(xué)表達(dá)式，熱力學(xué)第一定律可以

11、有不同的數(shù)學(xué)表達(dá)式，課本中的表達(dá)式：課本中的表達(dá)式：U=Q+W突出了做功與熱傳突出了做功與熱傳遞是改變內(nèi)能的兩種不同的形式遞是改變內(nèi)能的兩種不同的形式，旨在說(shuō)明人們，旨在說(shuō)明人們可以通過(guò)做功和熱傳遞的熱量來(lái)量度系統(tǒng)內(nèi)能的可以通過(guò)做功和熱傳遞的熱量來(lái)量度系統(tǒng)內(nèi)能的變化。變化。 如果用如果用Q表示物體吸收的熱量，用表示物體吸收的熱量，用W表示物表示物體對(duì)外界所做的功，體對(duì)外界所做的功，U表示物體內(nèi)能的增加，表示物體內(nèi)能的增加，則熱力學(xué)第一定律表達(dá)式可以寫成：則熱力學(xué)第一定律表達(dá)式可以寫成：Q=U+W其含義是：系統(tǒng)從外界吸收的熱量其含義是：系統(tǒng)從外界吸收的熱量Q等于系統(tǒng)對(duì)等于系統(tǒng)對(duì)外界做的功與系統(tǒng)內(nèi)

12、能增量之和外界做的功與系統(tǒng)內(nèi)能增量之和。這種表述從熱。這種表述從熱機(jī)的效率角度考慮，外界傳遞給系統(tǒng)的熱量，一機(jī)的效率角度考慮，外界傳遞給系統(tǒng)的熱量，一部分用來(lái)增加系統(tǒng)的內(nèi)能，另一部分就是系統(tǒng)對(duì)部分用來(lái)增加系統(tǒng)的內(nèi)能，另一部分就是系統(tǒng)對(duì)外做的功。外做的功。2021/8/1418學(xué)以致用鞏固形成學(xué)以致用鞏固形成例例1、一定量的氣體，從外界吸收熱量一定量的氣體，從外界吸收熱量2.7105J， 內(nèi)能增加內(nèi)能增加4.3105J。在這一過(guò)程中，。在這一過(guò)程中，問(wèn)：是氣體對(duì)外界做了功，還是外界對(duì)氣體做了功？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？做了多少焦耳的功？如果氣體吸收的熱量仍

13、為如果氣體吸收的熱量仍為2.6105J不變，但是內(nèi)不變，但是內(nèi)能只增加了能只增加了1.6105J，這一過(guò)程做功情況怎樣？，這一過(guò)程做功情況怎樣？解：解： 已知已知 Q=+2.7105JU=+4.3105J根據(jù)根據(jù)UW + Q可得：可得： W=1.6105J 0W為正值，外界對(duì)氣體做功，做了為正值，外界對(duì)氣體做功，做了1.6105J 的功。的功。2021/8/1419解：同理解：同理根據(jù)根據(jù)UW + Q可得：可得：W =U Q = 1.6 105J 2.6105J= 1.0105J W為負(fù)值，說(shuō)明氣體對(duì)外界做功（氣體體積變大），做為負(fù)值，說(shuō)明氣體對(duì)外界做功（氣體體積變大），做了了1.0105J

14、的功。的功。即時(shí)檢測(cè) 1l一定量的氣體膨脹對(duì)外做功一定量的氣體膨脹對(duì)外做功100J，同時(shí)從外界吸收了，同時(shí)從外界吸收了120J的熱量，它的內(nèi)能的變化可能是的熱量，它的內(nèi)能的變化可能是()lA減小減小20J B增大增大20JlC減小減小220J D增大增大220Jl解析：解析：氣體對(duì)外做功氣體對(duì)外做功W100J，吸收熱量，吸收熱量Q120J.由由熱力學(xué)第一定律有熱力學(xué)第一定律有l(wèi)UWQ100J120J20J.lU0，說(shuō)明氣體的內(nèi)能增加，說(shuō)明氣體的內(nèi)能增加.B2021/8/14204、影響內(nèi)能大小的宏觀因素和熱力學(xué)第一定律、影響內(nèi)能大小的宏觀因素和熱力學(xué)第一定律在判斷內(nèi)能如何改變方面的區(qū)別與選取在

15、判斷內(nèi)能如何改變方面的區(qū)別與選取 影響內(nèi)能大小的宏觀因素有四個(gè)：即物體的質(zhì)影響內(nèi)能大小的宏觀因素有四個(gè)：即物體的質(zhì)量、溫度、體積和物態(tài)?？筛鶕?jù)影響因素來(lái)比較量、溫度、體積和物態(tài)。可根據(jù)影響因素來(lái)比較兩個(gè)物體內(nèi)能的大小，也可以采用控制變量法來(lái)兩個(gè)物體內(nèi)能的大小，也可以采用控制變量法來(lái)定性判斷內(nèi)能如何改變，如可以控制質(zhì)量、體積定性判斷內(nèi)能如何改變，如可以控制質(zhì)量、體積和物體不變，由溫度的升降來(lái)判斷內(nèi)能的增減。和物體不變，由溫度的升降來(lái)判斷內(nèi)能的增減。 改變內(nèi)能兩種方式和熱力學(xué)第一定律從能量的改變內(nèi)能兩種方式和熱力學(xué)第一定律從能量的角度來(lái)出發(fā)，不但可以定性分析判斷內(nèi)能如何改角度來(lái)出發(fā)，不但可以定性分

16、析判斷內(nèi)能如何改變，而且可以定量計(jì)算內(nèi)能改變的多少。變，而且可以定量計(jì)算內(nèi)能改變的多少。 兩種途徑都可以判斷內(nèi)能如何改變，在實(shí)際問(wèn)兩種途徑都可以判斷內(nèi)能如何改變，在實(shí)際問(wèn)題中究竟選哪一種方法來(lái)判斷，題中究竟選哪一種方法來(lái)判斷，要根據(jù)題目已知要根據(jù)題目已知的條件來(lái)決定，如題目同時(shí)提到吸放熱及做功字的條件來(lái)決定，如題目同時(shí)提到吸放熱及做功字眼優(yōu)先考慮用熱力學(xué)第一定律進(jìn)行判斷。眼優(yōu)先考慮用熱力學(xué)第一定律進(jìn)行判斷。2021/8/1421典例典例:某氣體溫度升高了（體積不變），可能的原因是（某氣體溫度升高了（體積不變），可能的原因是（ ） A.氣體一定吸收了熱量氣體一定吸收了熱量 B.氣體可能放出了熱量

17、氣體可能放出了熱量 C.外界對(duì)氣體做了功外界對(duì)氣體做了功 D.氣體可能吸收了熱量氣體可能吸收了熱量解析：本題是影響物體內(nèi)能大小的因素和改變物體內(nèi)能解析：本題是影響物體內(nèi)能大小的因素和改變物體內(nèi)能兩種方式的組合綜合考查。考查的知識(shí)點(diǎn)有：（兩種方式的組合綜合考查?？疾榈闹R(shí)點(diǎn)有：（1）氣）氣體的內(nèi)能僅由溫度決定；（體的內(nèi)能僅由溫度決定；（2）影響內(nèi)能大小的因素：）影響內(nèi)能大小的因素：質(zhì)量、物態(tài)、溫度、體積；（質(zhì)量、物態(tài)、溫度、體積；（3）熱力學(xué)第一定律（）熱力學(xué)第一定律（4）判斷外界對(duì)氣體是否做功是通過(guò)氣體體積變化來(lái)判斷。判斷外界對(duì)氣體是否做功是通過(guò)氣體體積變化來(lái)判斷。解題方法是，先由影響氣體內(nèi)能

18、大小的因素溫度判斷氣解題方法是，先由影響氣體內(nèi)能大小的因素溫度判斷氣體內(nèi)能如何變化，然后由熱力學(xué)第一定律判斷做功和熱體內(nèi)能如何變化，然后由熱力學(xué)第一定律判斷做功和熱傳遞。答案：氣體溫度升高，內(nèi)能增大，體積不變外界傳遞。答案：氣體溫度升高，內(nèi)能增大，體積不變外界對(duì)氣體不做功，只有吸收熱量。對(duì)氣體不做功，只有吸收熱量。2021/8/14222 能量守恒定律探究點(diǎn)【討論討論1】自然界中存在多種運(yùn)動(dòng)形式，每種運(yùn)動(dòng)形式都對(duì)應(yīng)一自然界中存在多種運(yùn)動(dòng)形式，每種運(yùn)動(dòng)形式都對(duì)應(yīng)一種能量，請(qǐng)同學(xué)們討論下列運(yùn)動(dòng)各對(duì)應(yīng)的是什么能量？種能量，請(qǐng)同學(xué)們討論下列運(yùn)動(dòng)各對(duì)應(yīng)的是什么能量？機(jī)械運(yùn)動(dòng)機(jī)械運(yùn)動(dòng) 分子的熱運(yùn)動(dòng)分子的熱

19、運(yùn)動(dòng) 電磁運(yùn)動(dòng)電磁運(yùn)動(dòng)【問(wèn)題問(wèn)題2】這些不同的能量可以相互轉(zhuǎn)化嗎？舉出日常生活中能這些不同的能量可以相互轉(zhuǎn)化嗎？舉出日常生活中能量相互轉(zhuǎn)化的例子嗎？量相互轉(zhuǎn)化的例子嗎？【問(wèn)題問(wèn)題3】物體從高處落下物體從高處落下子彈飛入木板中靜止子彈飛入木板中靜止它們?cè)鼈冊(cè)械哪芰肯Я藛幔咳绻麤](méi)有消失，那這些能量那里去了呢？有的能量消失了嗎？如果沒(méi)有消失，那這些能量那里去了呢？【問(wèn)題問(wèn)題4】汽車啟動(dòng)加速汽車啟動(dòng)加速爐子上水壺里的水變最后熱沸騰爐子上水壺里的水變最后熱沸騰是它們憑空產(chǎn)生了能量嗎？如果不是，那這些能量從那里來(lái)是它們憑空產(chǎn)生了能量嗎？如果不是，那這些能量從那里來(lái)的呢？的呢？ 自然界存在著不同形式的

20、能量。對(duì)應(yīng)于不同的運(yùn)動(dòng)形自然界存在著不同形式的能量。對(duì)應(yīng)于不同的運(yùn)動(dòng)形式，能量也有不同的形式，如機(jī)械運(yùn)動(dòng)中有動(dòng)能和勢(shì)能，熱式，能量也有不同的形式，如機(jī)械運(yùn)動(dòng)中有動(dòng)能和勢(shì)能，熱運(yùn)動(dòng)中有內(nèi)能等，它們分別以各種運(yùn)動(dòng)形式特定的狀態(tài)參量運(yùn)動(dòng)中有內(nèi)能等，它們分別以各種運(yùn)動(dòng)形式特定的狀態(tài)參量來(lái)表示，當(dāng)運(yùn)動(dòng)形式發(fā)生變化或運(yùn)動(dòng)量發(fā)生轉(zhuǎn)移時(shí)，能量從來(lái)表示，當(dāng)運(yùn)動(dòng)形式發(fā)生變化或運(yùn)動(dòng)量發(fā)生轉(zhuǎn)移時(shí)，能量從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，從一個(gè)系統(tǒng)傳遞給另一個(gè)系統(tǒng)，一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，從一個(gè)系統(tǒng)傳遞給另一個(gè)系統(tǒng)，在轉(zhuǎn)化和傳遞中總能量始終不變。在轉(zhuǎn)化和傳遞中總能量始終不變。2021/8/14231、內(nèi)容：大量的事實(shí)表明：能

21、量既不會(huì)大量的事實(shí)表明：能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生憑空產(chǎn)生，也不，也不會(huì)會(huì)憑空消失憑空消失，它只能從一種形式，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化為另一種形式，或?yàn)榱硪环N形式，或者從一個(gè)物體者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程中到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程中其其總量不變總量不變，這就是，這就是能量守恒定律能量守恒定律 能量守恒定律是一切自然現(xiàn)象都遵從的一條自然規(guī)律。能量守恒定律是一切自然現(xiàn)象都遵從的一條自然規(guī)律。它的確立它的確立具有重大的理論意義，具有重大的理論意義， 一是把原來(lái)人們認(rèn)為互不一是把原來(lái)人們認(rèn)為互不相關(guān)的各種現(xiàn)象聯(lián)系在一起，把表面上完全不同的各類運(yùn)動(dòng)相關(guān)的各種現(xiàn)象聯(lián)系在一起，把表面上

22、完全不同的各類運(yùn)動(dòng)統(tǒng)一在一個(gè)自然規(guī)律中；二是找到了各種自然現(xiàn)象的公共量統(tǒng)一在一個(gè)自然規(guī)律中；二是找到了各種自然現(xiàn)象的公共量度度能量，從而把各種自然現(xiàn)象用定量規(guī)律聯(lián)系了起來(lái)；能量，從而把各種自然現(xiàn)象用定量規(guī)律聯(lián)系了起來(lái)；三是定律的確立，突破了人們關(guān)于物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械概念的范三是定律的確立，突破了人們關(guān)于物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械概念的范圍，從本質(zhì)上表明了各種物質(zhì)運(yùn)動(dòng)形式之間相互轉(zhuǎn)化的可能圍，從本質(zhì)上表明了各種物質(zhì)運(yùn)動(dòng)形式之間相互轉(zhuǎn)化的可能性，這樣，能量轉(zhuǎn)化定律就第一次在及其廣闊的領(lǐng)域里把自性，這樣，能量轉(zhuǎn)化定律就第一次在及其廣闊的領(lǐng)域里把自然界中各種物質(zhì)運(yùn)動(dòng)聯(lián)系了起來(lái)。然界中各種物質(zhì)運(yùn)動(dòng)聯(lián)系了起來(lái)。能量守恒定

23、律2、能量守恒定律的意義？、能量守恒定律的意義？2021/8/1424 3、 能量守恒定律與細(xì)胞學(xué)說(shuō)、生物進(jìn)化論一起能量守恒定律與細(xì)胞學(xué)說(shuō)、生物進(jìn)化論一起列為列為19世紀(jì)的三大發(fā)現(xiàn)。世紀(jì)的三大發(fā)現(xiàn)。、是一個(gè)普遍適用的定律、是一個(gè)普遍適用的定律4 4、能量守恒定律的重要性、能量守恒定律的重要性、將各種現(xiàn)象聯(lián)系在一起、將各種現(xiàn)象聯(lián)系在一起、指導(dǎo)著人們的生產(chǎn)、科研、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)之一世紀(jì)自然科學(xué)三大發(fā)現(xiàn)之一5 5、熱力學(xué)第一定律與能量守恒定律、熱力學(xué)第一定律與能量守恒定律 熱力學(xué)第一定律是能量守恒定律在熱現(xiàn)象范圍內(nèi)的具熱力學(xué)第一定律是能量守恒定律在熱現(xiàn)象范圍內(nèi)的具體

24、體現(xiàn)。若熱力學(xué)第一定律表達(dá)式的體體現(xiàn)。若熱力學(xué)第一定律表達(dá)式的U不是只指系統(tǒng)的不是只指系統(tǒng)的內(nèi)能，而是表示系統(tǒng)所含的一切形式的能量（如機(jī)械能內(nèi)能，而是表示系統(tǒng)所含的一切形式的能量（如機(jī)械能、內(nèi)能、電磁能、化學(xué)能）時(shí)，、內(nèi)能、電磁能、化學(xué)能）時(shí)，W也表示各種形式的功也表示各種形式的功（如機(jī)械的、電磁的、化學(xué)的功等），那么熱力學(xué)第一（如機(jī)械的、電磁的、化學(xué)的功等），那么熱力學(xué)第一定律就變成了普遍的能量守恒定律。二者的區(qū)別：能量定律就變成了普遍的能量守恒定律。二者的區(qū)別：能量守恒定律對(duì)宏觀運(yùn)動(dòng)和微觀現(xiàn)象均適用，而熱力學(xué)第一守恒定律對(duì)宏觀運(yùn)動(dòng)和微觀現(xiàn)象均適用，而熱力學(xué)第一定律只適用與熱現(xiàn)象。定律只適用

25、與熱現(xiàn)象。2021/8/1425即時(shí)檢測(cè) 2l自由擺動(dòng)的秋千擺動(dòng)幅度越來(lái)越小，下列說(shuō)法正確的是 （ ）lA.秋千的機(jī)械能守恒 lB.秋千的能量正在消失lC.只有動(dòng)能和重力勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化 lD.減少的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但總能量守恒l解析：整個(gè)過(guò)程中只有機(jī)械能和內(nèi)能之間的相互轉(zhuǎn)化，根據(jù)能量守恒定律D答案正確。D2021/8/1426例例2 2：水平馬路上行駛的汽車，在發(fā)動(dòng)機(jī)熄火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，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？汽車失去的動(dòng)能變成了

26、什么？2021/8/14273 永動(dòng)機(jī)探究點(diǎn)【引入引入】既然一切過(guò)程都遵從能量守恒，是否可以制造既然一切過(guò)程都遵從能量守恒，是否可以制造如如圖的圖的這樣一類裝置這樣一類裝置（它不需要任何動(dòng)力或燃料，卻能不斷（它不需要任何動(dòng)力或燃料，卻能不斷地對(duì)外做功）地對(duì)外做功）并且加以利用？并且加以利用？2021/8/1428動(dòng)畫：失敗的永動(dòng)機(jī)動(dòng)畫：失敗的永動(dòng)機(jī)2021/8/1429第一類永動(dòng)機(jī)失敗的原因分析第一類永動(dòng)機(jī)失敗的原因分析 如果沒(méi)有外界熱源供給熱量，則有如果沒(méi)有外界熱源供給熱量，則有U2U1W，就是說(shuō)，如果系統(tǒng)內(nèi)能減少，即就是說(shuō)，如果系統(tǒng)內(nèi)能減少，即U2U1，則，則WQ2點(diǎn)撥：點(diǎn)撥：整個(gè)過(guò)程的內(nèi)

27、能不變，整個(gè)過(guò)程的內(nèi)能不變， E = 0 由熱力學(xué)第一定律由熱力學(xué)第一定律 E=W總總+Q總總=0Q總總= - W總總 Q1Q2=W2W1A2021/8/1443例題例題5 5、 如圖所示如圖所示,密閉絕熱的具有一定質(zhì)量的活塞密閉絕熱的具有一定質(zhì)量的活塞,活塞活塞的上部封閉著氣體的上部封閉著氣體,下部為真空下部為真空,活塞與器壁的摩擦忽活塞與器壁的摩擦忽略不計(jì)略不計(jì),置于真空中的輕彈簧的一端固定于理想氣體置于真空中的輕彈簧的一端固定于理想氣體容器的底部容器的底部.另一端固定在活塞上另一端固定在活塞上,彈簧被壓縮后用繩彈簧被壓縮后用繩扎緊扎緊,此時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能為此時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能為EP(彈簧處

28、于自然長(zhǎng)度時(shí)彈簧處于自然長(zhǎng)度時(shí)的彈性勢(shì)能為零的彈性勢(shì)能為零),現(xiàn)繩突然斷開(kāi)現(xiàn)繩突然斷開(kāi),彈簧推動(dòng)活塞向上運(yùn)彈簧推動(dòng)活塞向上運(yùn)動(dòng)動(dòng),經(jīng)過(guò)多次往復(fù)運(yùn)動(dòng)后活塞靜止經(jīng)過(guò)多次往復(fù)運(yùn)動(dòng)后活塞靜止,氣體達(dá)到平衡態(tài)氣體達(dá)到平衡態(tài),經(jīng)經(jīng)過(guò)此過(guò)程過(guò)此過(guò)程（ ）A EP全部轉(zhuǎn)換為氣體的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)換為氣體的內(nèi)能EP一部分轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢(shì)能一部分轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢(shì)能,其余部其余部 分仍為彈簧的彈性勢(shì)能分仍為彈簧的彈性勢(shì)能C EP全部轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢(shì)能和氣體的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢(shì)能和氣體的內(nèi)能D EP一部分轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢(shì)能一部分轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢(shì)能,一部分轉(zhuǎn)換一部分轉(zhuǎn)換 為氣體的內(nèi)能為氣體的內(nèi)能,其余部分仍

29、為彈簧的彈性勢(shì)能其余部分仍為彈簧的彈性勢(shì)能理想理想氣體氣體 D2021/8/1444一定質(zhì)量的氣體從外界吸收了4.2105J的熱量，同時(shí)氣體對(duì)外做了6105J的功，問(wèn)： (1)物體的內(nèi)能是增加還是減少？變化量是多少？ (2)分子勢(shì)能是增加還是減少？ (3)分子的平均動(dòng)能是增加還是減少？2021/8/1445解析：(1)氣體從外界吸熱為Q4.2105J氣體對(duì)外做功W6105J由熱力學(xué)第一定律UWQ(6105J)(4.2105J)1.8105JU為負(fù)，說(shuō)明氣體的內(nèi)能減少了所以，氣體內(nèi)能減少了1.8105J.(2)因?yàn)闅怏w對(duì)外做功，所以氣體的體積膨脹，分子間的距離增大了，分子力做負(fù)功，氣體分子勢(shì)能增

30、加了(3)因?yàn)闅怏w內(nèi)能減少，同時(shí)氣體分子勢(shì)能增加，說(shuō)明氣體分子的平均動(dòng)能一定減少了答案：(1)減少1.8105J(2)增加(3)減少2021/8/1446一般研究常溫常壓氣體時(shí)，往往忽略氣體分子間作用力，對(duì)于一定質(zhì)量的常溫常壓氣體，下列過(guò)程可能發(fā)生的有 () A氣體膨脹對(duì)外做功，溫度升高 B氣體吸熱，溫度降低 C氣體放熱，溫度升高 D氣體體積逐漸膨脹，同時(shí)向外放熱，而氣體溫度升高 答案：ABC2021/8/1447 解析：氣體膨脹對(duì)外做功的過(guò)程中，W0，由熱力學(xué)第一定律UWQ知，只要QW0即可，則Q0，即氣體從外界吸熱A可能，D不可能氣體吸熱Q0，溫度降低，內(nèi)能減小，U0，由UWQ知，W0，即

31、該過(guò)程氣體對(duì)外做功B過(guò)程可能發(fā)生，C過(guò)程也可能發(fā)生答案選ABC.2021/8/1448有一個(gè)10m高的瀑布，水流在瀑布頂端時(shí)速度為2m/s，在瀑布底與巖石的撞擊過(guò)程中，有10%的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能，請(qǐng)問(wèn)水的溫度上升了多少攝氏度？已知水的比熱容為4.2103J/(kg)，g取10m/s22021/8/14492021/8/1450 答案：2.4103 點(diǎn)評(píng)：搞清能量轉(zhuǎn)化的物理情景及轉(zhuǎn)化過(guò)程中的數(shù)量關(guān)系，從而由能量守恒定律來(lái)列方程求解2021/8/1451(2009德州高二檢測(cè))如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為20kg的絕熱汽缸豎直放置，絕熱活塞的質(zhì)量為5kg，處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)被封閉氣體的高度為50cm，現(xiàn)在在活塞上方加一15kg的物體，待穩(wěn)定后，被封閉氣體的高度變?yōu)?0cm.求在這一過(guò)程中氣體的內(nèi)能增加