熱力學(xué)第一定律能量守恒定律

1、淮中物理組淮中物理組 楊萍楊萍 2009-02-102009-02-10學(xué)習(xí)目標(biāo)：學(xué)習(xí)目標(biāo)：1、知道熱力學(xué)第一定律及其表述式。、知道熱力學(xué)第一定律及其表述式。2、理解能量守恒定律。、理解能量守恒定律。3、知道第一類永動(dòng)機(jī)不可能制成。、知道第一類永動(dòng)機(jī)不可能制成。4、會(huì)運(yùn)用能量轉(zhuǎn)化與守恒的觀點(diǎn)解、會(huì)運(yùn)用能量轉(zhuǎn)化與守恒的觀點(diǎn)解釋有關(guān)現(xiàn)象釋有關(guān)現(xiàn)象學(xué)習(xí)重點(diǎn)學(xué)習(xí)重點(diǎn)：學(xué)習(xí)難點(diǎn)學(xué)習(xí)難點(diǎn)：1 1、能量守恒定律。能量守恒定律。2 2、從能量轉(zhuǎn)化的觀點(diǎn)理解熱力學(xué)第一定律，、從能量轉(zhuǎn)化的觀點(diǎn)理解熱力學(xué)第一定律，會(huì)用會(huì)用U = Q + WU = Q + W分析和計(jì)算有關(guān)問題。分析和計(jì)算有關(guān)問題。 1 1、如、如何

2、用能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀點(diǎn)分析何用能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀點(diǎn)分析物理現(xiàn)象物理現(xiàn)象；2 2、熱力學(xué)第一定律、熱力學(xué)第一定律U = Q + WU = Q + W中各中各物理量的意義及正負(fù)號(hào)的確定。物理量的意義及正負(fù)號(hào)的確定。 1下列說法正確嗎?A、物體所有分子的動(dòng)能的總和=物體的動(dòng)能B、速度快的分子比速度慢的分子溫度高C、溫度高物體中的分子運(yùn)動(dòng)速度大于溫度低的物體中的分子運(yùn)動(dòng)速度.思考分析思考分析溫故知新溫故知新2關(guān)于內(nèi)能，下列說法正確的是A、溫度相同的物體內(nèi)能一樣多B、一罐氣放在卡車上隨卡車做加速運(yùn)動(dòng)，罐中氣體動(dòng)能越來越大，所以內(nèi)能也越來越大C、一定質(zhì)量的物體的內(nèi)能，由溫度和體積決定D、某物體的內(nèi)能為E，

3、含分子數(shù)為n個(gè)，那么每個(gè)分子的內(nèi)能為E/n 機(jī)械能增大機(jī)械能增大C改變系統(tǒng)內(nèi)能的兩種方式做功熱傳遞對內(nèi)對內(nèi)對外對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（外界對物體做功）（物體對外界做功）（物體從外界吸熱）（物體對外界放熱）知識(shí)復(fù)習(xí)（3）做功和熱傳遞在改變內(nèi)能效果上是等效的1做功和熱傳遞的區(qū)別（1）做功改變內(nèi)能：實(shí)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 1.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2內(nèi)能與熱量的區(qū)別 2.熱量熱量是一個(gè)過程量過程量，它表示由于熱傳遞而引起的變化過程中轉(zhuǎn)移的能量，即內(nèi)能的改變量。 3.如果沒有熱傳

4、遞，就沒有熱量可言，但此時(shí)仍有內(nèi)能新知識(shí)學(xué)習(xí)：新知識(shí)學(xué)習(xí)： 既然做功和熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)既然做功和熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能，那么，功、熱量跟內(nèi)能的改變之間一定有能，那么，功、熱量跟內(nèi)能的改變之間一定有某種聯(lián)系，今天我們就來研究這個(gè)問題某種聯(lián)系，今天我們就來研究這個(gè)問題. . 問題回答問題回答 ：改變物體內(nèi)能的方式有哪些？：改變物體內(nèi)能的方式有哪些？ 做功做功和熱傳遞和熱傳遞1. 1.一個(gè)物體，它既沒有吸收熱量也沒有一個(gè)物體，它既沒有吸收熱量也沒有放出熱量，那么：放出熱量，那么：如果外界做的功為，則它的內(nèi)能如果外界做的功為，則它的內(nèi)能如何變化？變化了多少？如何變化？變化了多少？如果物體對

5、外界做的功為，則它如果物體對外界做的功為，則它的內(nèi)能如何變化？變化了多少？的內(nèi)能如何變化？變化了多少？問題研究問題研究1. 1.一個(gè)物體，如果它既沒有一個(gè)物體，如果它既沒有吸收熱量也沒有放出熱量，吸收熱量也沒有放出熱量，那么，外界對它做多少功，那么，外界對它做多少功，它的內(nèi)能就增加多少；物它的內(nèi)能就增加多少；物體對外界做多少功，它的體對外界做多少功，它的內(nèi)能就減少多少內(nèi)能就減少多少. . 2.一個(gè)物體，如果外界既沒有對物體一個(gè)物體，如果外界既沒有對物體做功，物體也沒有對外界做功，那么：做功，物體也沒有對外界做功，那么：如果物體吸收熱量，它的內(nèi)能如如果物體吸收熱量，它的內(nèi)能如何變化？變化了多少？

6、何變化？變化了多少？ 如果放出熱量，它的內(nèi)能如何變?nèi)绻懦鰺崃浚膬?nèi)能如何變化？變化了多少？化？變化了多少？2.2.如果外界既沒有對物體做如果外界既沒有對物體做功，物體也沒有對外界做功，物體也沒有對外界做功，那么物體吸收了多少功，那么物體吸收了多少熱量，它的內(nèi)能就增加多熱量，它的內(nèi)能就增加多少，物體放出了多少熱量，少，物體放出了多少熱量，它的內(nèi)能就減少多少它的內(nèi)能就減少多少. .3.如果物體在跟外界同時(shí)發(fā)如果物體在跟外界同時(shí)發(fā)生做功和熱傳遞的過程中，生做功和熱傳遞的過程中，內(nèi)能的變化內(nèi)能的變化U與熱量及與熱量及做的功之間又有什么關(guān)系做的功之間又有什么關(guān)系呢？呢？ U = Q + WU = Q

7、 + WU U 物體內(nèi)能的增加量物體內(nèi)能的增加量 W W 外界對物體做的功外界對物體做的功 Q Q 物體吸收的熱量物體吸收的熱量 一一.熱力學(xué)第一定律：熱力學(xué)第一定律：1、內(nèi)容：、內(nèi)容：一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增一個(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量等于外界向它傳遞的熱量與外界對它所做的功的和它所做的功的和2、表達(dá)式：、表達(dá)式：U Q + W3.符號(hào)規(guī)定：符號(hào)規(guī)定：U Q + WUQW+-增加量增加量減小量減小量對內(nèi)做功對內(nèi)做功對外做功對外做功吸熱吸熱放熱放熱(10-3)1.在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，水在沸騰時(shí)，在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，水在沸騰時(shí)，1g水由液水由液態(tài)變成同溫度的氣態(tài)，其體積

8、由態(tài)變成同溫度的氣態(tài)，其體積由1.043cm3變?yōu)樽優(yōu)?676cm3。已知水的汽化熱為已知水的汽化熱為2263.8J/g。求：。求：(1)體積膨脹時(shí)氣體對外界作的功體積膨脹時(shí)氣體對外界作的功W；(2)氣體吸收的熱量氣體吸收的熱量Q；(3)氣體增加的內(nèi)能氣體增加的內(nèi)能U。(1)169.7J，(2)2263.8J，(3)2094.1J如何求對外做的功？如何求對外做的功？什么是汽化熱？什么是汽化熱？汽化熱和哪些因素有關(guān)？汽化熱和哪些因素有關(guān)？鞏固練習(xí)鞏固練習(xí)1：思考思考(10-3)2. 如圖所示的容器，如圖所示的容器，A、B中各有一個(gè)可自由移中各有一個(gè)可自由移動(dòng)的活塞，活塞下面是水上面是大氣、大氣壓

9、恒定，動(dòng)的活塞，活塞下面是水上面是大氣、大氣壓恒定，A、B間帶有閥門間帶有閥門K的管道相連，整個(gè)裝置與外界絕熱，的管道相連，整個(gè)裝置與外界絕熱，開始時(shí)開始時(shí)A的水面比的水面比B高，開啟高，開啟K，A中的水逐漸向中的水逐漸向B中中流，最后達(dá)到平衡，在這個(gè)過程中流，最后達(dá)到平衡，在這個(gè)過程中 （ ）A.大氣壓力對水作功，水的內(nèi)能增加大氣壓力對水作功，水的內(nèi)能增加B.水克服大氣壓力作功，水的內(nèi)能減少水克服大氣壓力作功，水的內(nèi)能減少C.大氣壓力對水不作功，水的內(nèi)能不變大氣壓力對水不作功，水的內(nèi)能不變D.大氣壓力對水不作功，水的內(nèi)能增加大氣壓力對水不作功，水的內(nèi)能增加1.自然界中存在不同形式的能自然界中

10、存在不同形式的能動(dòng)能動(dòng)能重力勢能重力勢能彈性勢能彈性勢能電能電能內(nèi)能內(nèi)能.動(dòng)能動(dòng)能重力勢能重力勢能彈性勢能彈性勢能電能電能內(nèi)能內(nèi)能.2.不同形式的能之間可以發(fā)相互轉(zhuǎn)化不同形式的能之間可以發(fā)相互轉(zhuǎn)化由特定的力做多少功來量度有多少能發(fā)生了轉(zhuǎn)化由特定的力做多少功來量度有多少能發(fā)生了轉(zhuǎn)化二二.能量守恒定律能量守恒定律3.能量守恒定律：能量守恒定律：能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化為另一種為另一種形式，或者從一個(gè)物體形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移到別的物到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中其總量保體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中其總量保持

11、不變持不變.物理史問題：物理史問題：能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)？能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)？ 請閱讀課本請閱讀課本P56（1）是一個(gè)普遍適用的定律）是一個(gè)普遍適用的定律4.能量守恒定律的重要性能量守恒定律的重要性比機(jī)械能守恒定律應(yīng)用更廣比機(jī)械能守恒定律應(yīng)用更廣（2）將各種現(xiàn)象聯(lián)系在一起）將各種現(xiàn)象聯(lián)系在一起力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、光學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、光學(xué)、化學(xué)、生物學(xué).（3）指導(dǎo)著人們的生產(chǎn)、科研）指導(dǎo)著人們的生產(chǎn)、科研泡利和費(fèi)米利用能量守恒預(yù)言了中微子的存在泡利和費(fèi)米利用能量守恒預(yù)言了中微子的存在（4）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)之一細(xì)胞學(xué)說；生物進(jìn)化論細(xì)胞學(xué)說；生物進(jìn)化論宣告

12、了第一類永動(dòng)機(jī)造不成宣告了第一類永動(dòng)機(jī)造不成熱力學(xué)第一定律是只研究內(nèi)能與其它形式的能發(fā)熱力學(xué)第一定律是只研究內(nèi)能與其它形式的能發(fā)生轉(zhuǎn)化時(shí)的能量守恒關(guān)系生轉(zhuǎn)化時(shí)的能量守恒關(guān)系.（5）.與熱力學(xué)第一定律的關(guān)系與熱力學(xué)第一定律的關(guān)系制造永動(dòng)機(jī)的千萬次努制造永動(dòng)機(jī)的千萬次努力都以失敗而告終力都以失敗而告終不需要?jiǎng)恿蛉剂?，卻能源源不斷對外做功的機(jī)器不需要?jiǎng)恿蛉剂?，卻能源源不斷對外做功的機(jī)器1.第一類永動(dòng)機(jī)第一類永動(dòng)機(jī)2.第一類永動(dòng)機(jī)不可能制成第一類永動(dòng)機(jī)不可能制成違背了能量守恒定律違背了能量守恒定律三三.永動(dòng)機(jī)不可能制成永動(dòng)機(jī)不可能制成學(xué)習(xí)了這一節(jié)后你有問題提出嗎？學(xué)習(xí)了這一節(jié)后你有問題提出嗎？對研

13、究制作永動(dòng)機(jī)的看法？對研究制作永動(dòng)機(jī)的看法？(10-3)3. 一顆子彈以某一水平速度擊中了靜止在光滑一顆子彈以某一水平速度擊中了靜止在光滑水平面上的木塊，未從木塊中穿出對于這一過程，水平面上的木塊，未從木塊中穿出對于這一過程，下列說法中正確的是下列說法中正確的是 （）（）A子彈減少的機(jī)械能等于木塊增加的機(jī)械能子彈減少的機(jī)械能等于木塊增加的機(jī)械能B子彈減少的動(dòng)量等于木塊增加的動(dòng)量子彈減少的動(dòng)量等于木塊增加的動(dòng)量C子彈減少的機(jī)械能等于木塊增加的動(dòng)能與木塊增子彈減少的機(jī)械能等于木塊增加的動(dòng)能與木塊增 加的內(nèi)能之和加的內(nèi)能之和D子彈減少的動(dòng)能等于木塊增加的動(dòng)能與子彈和木子彈減少的動(dòng)能等于木塊增加的動(dòng)能與子彈和木 塊的內(nèi)能增量之和塊的內(nèi)能增量之和鞏固練習(xí)鞏固練習(xí)2：(10-3)4. 一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)(p1，V1，T1)被被壓縮至狀態(tài)壓縮至狀態(tài)(p2，V2，T2)，已知，已知T2 T1，則該過程，則該過程中中 ( )A氣體的內(nèi)能一定是增加的氣體的內(nèi)能一定是增加的 B氣體可能向外界放熱氣體可能向外界放熱C氣體一定從外界吸收熱量氣體一定從外界吸收熱量 D氣體對外界做正功氣體對外界做正功(10-3)5. 在