新課標(biāo)人民教育出版33選修三13熱力學(xué)第一定律教案2

1、 宜興市銅峰中學(xué)高三年級(jí)物理學(xué)科第一輪復(fù)習(xí)講學(xué)稿熱力學(xué)定律主備：朱建榮 審核：謝繼超 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、知道做功和熱傳遞是改變物體內(nèi)能的兩種方式。了解它們的區(qū)別和聯(lián)系。2、認(rèn)識(shí)熱力學(xué)第一定律；理解能量守恒定律；知道第一類永動(dòng)機(jī)不可能制成。（重點(diǎn)）【知識(shí)要點(diǎn)】一、改變內(nèi)能的兩種方式（1）做功：當(dāng)做功使物體的內(nèi)能發(fā)生改變時(shí)，外界對(duì)物體做了多少功，物體內(nèi)能就多少；物體對(duì)外界做了多少功，物體內(nèi)能就 多少（2）熱傳遞：當(dāng)熱傳遞使物體的內(nèi)能發(fā)生改變的時(shí)候，物體吸收了多少熱量，物體內(nèi)能就 多少；物體放出了多少熱量，物體內(nèi)能就 多少熱傳遞有三種方式： 、 、 。（3）兩種改變方式間的關(guān)系兩者在 上是等效的兩者的

2、本質(zhì)區(qū)別：做功是其他形式的能和內(nèi)能的相互，熱傳遞是內(nèi)能的 二、熱力學(xué)第一定律1絕熱過(guò)程：系統(tǒng)不從外界 熱量，也不向外界 熱量。2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 的熱量與外界對(duì)它 的和.3表達(dá)式：UWQ.4對(duì)公式UQW符號(hào)的規(guī)定符號(hào)WQU（即大于零）外界對(duì)物體做功物體吸收熱量?jī)?nèi)能增加（即小于零）物體對(duì)外界做功物體放出熱量?jī)?nèi)能減少5熱量與內(nèi)能、熱量與溫度的區(qū)別 內(nèi)能是狀態(tài)量，一個(gè)物體在一定的狀態(tài)下具有一定的內(nèi)能。熱量是過(guò)程量，它是在熱傳遞過(guò)程中用來(lái)量度物體內(nèi)能改變多少的物理量。離開(kāi)熱傳遞的物理過(guò)程，談熱量的多少是毫無(wú)意義的，我們只能說(shuō)：“在某一熱傳遞過(guò)程中甲物體吸收了多少熱量，乙物體放

3、出了多少熱量”，不能說(shuō)“某物體在某一狀態(tài)下具有多少熱量”。同理功也是一個(gè)過(guò)程量，不能說(shuō)物體含有多少功。 溫度反映的是分子熱運(yùn)動(dòng)處于某種狀態(tài)，是狀態(tài)量。在熱傳遞過(guò)程中傳遞的是熱量，改變的是溫度。三、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 到另一個(gè)物體，在能的轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移過(guò)程中其總量 2第一類永動(dòng)機(jī)是指：不消耗任何能量，卻源源不斷地對(duì)外做功的機(jī)器第一類永動(dòng)機(jī)不可能制成，因?yàn)樗`背了 【典型例題】例1. (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E甲、E乙分別表示甲乙兩氣室中氣體的內(nèi)能，現(xiàn)在將拉桿緩慢

4、向外拉時(shí)，關(guān)于甲、乙兩氣室中氣體內(nèi)能的變化規(guī)律，以下說(shuō)法正確的是 ( )AE甲不變，E乙減小 BE甲增大，E乙不變CE甲增大，E乙減小 DE甲不變，E乙不變 (2)一定質(zhì)量的非理想氣體(分子間的作用力不可忽略)，從外界吸收了4.2×105 J的熱量，同時(shí)氣體對(duì)外做了6×105 J的功，則：氣體的內(nèi)能_(填“增加”或“減少”)，其變化量的大小為_(kāi) _ J.氣體的分子勢(shì)能_(填“增加”或“減少”)分子平均動(dòng)能如何變化？變式訓(xùn)練1. 如下圖所示，固定在地面上的水平氣缸內(nèi)由活塞B封閉著一定量的氣體，氣體分子之間的相互作用力可以忽略假設(shè)氣缸壁的導(dǎo)熱性能很好，環(huán)境的溫度保持不變?nèi)粲猛饬?/p>

5、F將活塞B緩慢地水平向右拉動(dòng)，則在拉動(dòng)活塞的過(guò)程中，關(guān)于氣缸內(nèi)氣體的下列結(jié)論，其中正確的是()A氣體對(duì)外做功，氣體內(nèi)能不變 B氣體對(duì)外做功，氣體壓強(qiáng)減小C外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能不變 D氣體向外界放熱，氣體內(nèi)能不變例2. 重1 000 kg的氣錘從2.5 m高處落下，打在質(zhì)量為200 kg的鐵塊上，要使鐵塊的溫度升高40 以上，氣錘至少應(yīng)落下多少次？設(shè)氣錘撞擊鐵塊時(shí)做的功有60%用來(lái)使鐵塊溫度升高，且鐵的比熱c0.11 cal/(g·)，g取10 m/s2.例3. 如圖，將一空的薄金屬圓筒開(kāi)口向下壓入水中，設(shè)水溫均勻且恒定，且筒內(nèi)空氣無(wú)泄漏，不計(jì)空氣分子間的相互作用，則被淹沒(méi)的金屬筒

6、在緩慢下降過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)筒內(nèi)空氣體積在不斷減小。下面說(shuō)法中正確是( )A.筒內(nèi)空氣的壓強(qiáng)在增大 B.筒內(nèi)空氣的溫度在升高 C.筒內(nèi)空氣向外界放熱 D.筒內(nèi)空氣的內(nèi)能減小變式訓(xùn)練2. （）若一氣泡從湖底上升到湖面的過(guò)程中溫度保持不變，則在此過(guò)程中關(guān)于氣泡中的氣體，下列說(shuō)法正確的是（ ） A、氣體分子間的作用力增大 B、氣體對(duì)外界做功 C、氣體從外界吸熱 D、氣體的內(nèi)能減少（2）若將氣泡內(nèi)的氣體視為理想氣體，氣泡從湖底上升到湖面的過(guò)程中，對(duì)外界做了0.6J的功，則此過(guò)程中的氣泡 （填“吸收”或“放出”）的熱量是 J。氣泡到達(dá)湖面后，溫度上升的過(guò)程中，又對(duì)外界做了0.1J的功，同時(shí)吸收了0.3J的熱量

7、，則此過(guò)程中，氣泡內(nèi)氣體內(nèi)能增加了 J例4.如下圖所示，絕熱隔板K把絕熱的氣缸分隔成體積相等的兩部分，K與氣缸壁的接觸是光滑的兩部分中分別盛有相同質(zhì)量、相同溫度的同種氣體a和b.氣體分子之間相互作用的勢(shì)能可忽略，現(xiàn)通過(guò)電熱絲對(duì)氣體a加熱一段時(shí)間后，a、b各自達(dá)到新的平衡( )Aa的體積增大了，壓強(qiáng)變小了 Bb的溫度升高了C加熱后a的分子熱運(yùn)動(dòng)比b的分子熱運(yùn)動(dòng)更劇烈Da增加的內(nèi)能大于b增加的內(nèi)能例5. A、B兩裝置，均由一支一端封閉，一端開(kāi)口且?guī)в胁Ａ莸墓軤钊萜骱退y槽組成，除玻璃泡在管上的位置不同外，其他條件都相同將兩管抽成真空后，開(kāi)口向下豎直插入水銀槽中(插入過(guò)程沒(méi)有空氣進(jìn)入管內(nèi))，水銀柱

8、上升至圖示位置停止假設(shè)這一過(guò)程水銀與外界沒(méi)有熱交換，則下列說(shuō)法正確的是( )AA中水銀的內(nèi)能增量大于B中水銀的內(nèi)能增量BB中水銀的內(nèi)能增量大于A中水銀的內(nèi)能增量CA和B中水銀體積保持不變，故內(nèi)能增量相同DA和B中水銀溫度始終相同，故內(nèi)能增量相同變式訓(xùn)練3. 如圖所示，容器A、B各有一個(gè)可自由移動(dòng)的輕活塞，活塞下面是水，上面是大氣，大氣壓恒定，整個(gè)裝置與外界絕熱(即無(wú)熱交換)原先，A中水面比B中的高，打開(kāi)閥門(mén)K，使A中的水逐漸向B中流，最后達(dá)到平衡。那么在這個(gè)過(guò)程中( )A大氣壓力對(duì)水做功的代數(shù)和不為零，水的內(nèi)能增加B水克服大氣壓力做功的代數(shù)和不為零，水的內(nèi)能減少C大氣壓力對(duì)水的代數(shù)和為零，水的

9、內(nèi)能不變D水克服大氣壓力做功的代數(shù)和為零，水的內(nèi)能增加變式訓(xùn)練4.如下圖所示，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)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)，經(jīng)過(guò)此過(guò)程()AEp全部轉(zhuǎn)換為氣體的內(nèi)能BEp一部分轉(zhuǎn)換為活塞的重力勢(shì)能，其余部分仍為彈簧的彈性勢(shì)能CEp全部轉(zhuǎn)換為活塞的重力勢(shì)能和氣體的內(nèi)能DEp一部分轉(zhuǎn)換為活塞的重力勢(shì)能，一部分轉(zhuǎn)換為內(nèi)能，其余部分仍為彈簧

10、的彈性勢(shì)能【針對(duì)訓(xùn)練】1如圖為一個(gè)內(nèi)壁光滑、絕熱的氣缸固定在地面上，絕熱的活塞B下方封閉著空氣，這些空氣分子之間的相互作用力可以忽略。在外力F作用下，將活塞B緩慢地向上拉一些。則缸內(nèi)封閉著的氣體（ ）A.單位體積內(nèi)氣體的分子個(gè)數(shù)減少B.單位時(shí)間內(nèi)缸壁單位面積上受到的氣體分子碰撞的次數(shù)減少C.氣體分子平均動(dòng)能不變D.若活塞重力不計(jì)，拉力F對(duì)活塞做的功等于缸內(nèi)氣體內(nèi)能的改變量2如圖所示，厚壁容器的一端通過(guò)膠塞插進(jìn)一支靈敏溫度計(jì)和一根氣針，另一端有個(gè)用卡子卡住的可移動(dòng)膠塞,用打氣筒慢慢向容器內(nèi)打氣,使容器內(nèi)壓強(qiáng)增大到一定程度,這時(shí)讀出溫度計(jì)示數(shù)。打開(kāi)卡子,膠塞沖出容器口后（ ）A.溫度計(jì)示數(shù)變大，實(shí)

11、驗(yàn)表明氣體對(duì)外界做功，內(nèi)能減B.溫度計(jì)示數(shù)變大，實(shí)驗(yàn)表明外界對(duì)氣體做功，內(nèi)能增加C.溫度計(jì)示數(shù)變小，實(shí)驗(yàn)表明氣體對(duì)外界做功，內(nèi)能減少D.溫度計(jì)示數(shù)變小，實(shí)驗(yàn)表明外界對(duì)氣體做功，內(nèi)能增加3如圖甲所示，用導(dǎo)熱性能良好的材料制成的密閉容器中裝有一定質(zhì)量的理想氣體。（1）若開(kāi)始時(shí)封閉的空氣柱長(zhǎng)度為L(zhǎng)，活塞的橫截面積為S。用豎直向下的力壓活塞，使空氣柱長(zhǎng)度縮短一半，人對(duì)活塞做功W，大氣壓強(qiáng)為，活塞的重力為G，此過(guò)程氣體向外散失的熱量為Q，則氣體的內(nèi)能增加 （2）若通過(guò)控制外界條件，使裝置中氣體的狀態(tài)發(fā)生變化。變化過(guò)程中氣體的密度隨熱力學(xué)溫度T的變化如圖乙所示，由圖線可知（ ）A. AB過(guò)程中氣體的壓強(qiáng)增大 B. BC過(guò)程中外界對(duì)氣體做功C. AB過(guò)程中氣體從外界吸收熱量 D. BC過(guò)程中氣體的壓強(qiáng)增大4一定質(zhì)量的氣體，在從一個(gè)狀態(tài)變化到另一個(gè)狀態(tài)的過(guò)程中，吸收熱量280 J，并對(duì)外做功120 J，則(1)這些氣體的內(nèi)能發(fā)生了哪些改變？KAB(2)如果這些氣體又返回原來(lái)的狀態(tài)，并放出了熱量240 J，那么在返回過(guò)程中是氣體對(duì)外做功，還是外界對(duì)氣體做功？5如圖一直立的汽缸用一質(zhì)量為m的活塞封閉一定量的理想氣體，活塞橫截面積為S，汽缸內(nèi)壁光滑且缸壁是導(dǎo)熱的，開(kāi)始活塞被固定，打開(kāi)固定螺栓K，活塞下落，經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)時(shí)間后，活塞停在B點(diǎn)，已知AB=h，大氣壓強(qiáng)為p0，重力加速度為g求活塞