2013屆高考物理核心要點(diǎn)突破系列課件：第11章第五節(jié)《熱力學(xué)第一定律》《能量守恒定律》(人教版選修3-3)2

1、第五節(jié)熱力學(xué)第一定律第五節(jié)熱力學(xué)第一定律能量守恒定律能量守恒定律一、熱力學(xué)第一定律1物體與外界沒有熱交換時(絕熱過程)：外界對物體做功多少，它的內(nèi)能就_多少，反之物體對外界做功多少，它的內(nèi)能就_多少UW.其中U表示內(nèi)能的增量，內(nèi)能增加，U取_，內(nèi)能減少，U取_；W表示功，外界對物體做功，W取_，物體對外界做功，W取_做功的過程，物體的內(nèi)能必發(fā)生變化基礎(chǔ)知識梳理基礎(chǔ)知識梳理增加增加減少減少正值正值負(fù)值負(fù)值正值正值負(fù)值負(fù)值2物體與外界間沒有做功時(等容過程)：物體從外界吸收多少熱量，它的內(nèi)能就_多少；物體向外界放出多少熱量，它的內(nèi)能就_多少，UQ，其中Q表示熱量，物體從外界吸熱，Q取_，物體向外界

2、放熱，Q取_3熱力學(xué)第一定律：物體內(nèi)能的增加等于外界對物體所做的功與從外界吸收的熱量之和(1)熱力學(xué)第一定律反映了功、熱量跟內(nèi)能變化之間的定量關(guān)系(2)數(shù)學(xué)表達(dá)式：_.【思考提示】氣體不做功增加增加減少減少正值正值負(fù)值負(fù)值UWQ二、能量守恒定律1內(nèi)容：能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式或者從一個物體轉(zhuǎn)移給另一個物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移過程中_保持不變2意義：能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的規(guī)律之一，恩格斯稱之為“偉大的運(yùn)動基本規(guī)律”，認(rèn)為它的發(fā)現(xiàn)是19世紀(jì)自然科學(xué)的三大發(fā)現(xiàn)之一，能量守恒定律是認(rèn)識自然、改造自然的有力武器，這個定律把廣泛的自然科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域聯(lián)系起來

3、，使不同領(lǐng)域的科學(xué)工作者具有了一系列的共同語言能的總量能的總量三、永動機(jī)不可能制成1第一類永動機(jī)：人們把設(shè)想中的不消耗任何能量而源源不斷對外做功的機(jī)器叫做第一類永動機(jī)2第一類永動機(jī)由于違背了_，所以不可能制成能量守恒定律能量守恒定律核心要點(diǎn)突破核心要點(diǎn)突破一、關(guān)于熱力學(xué)第一定律的正確理解和應(yīng)用一、關(guān)于熱力學(xué)第一定律的正確理解和應(yīng)用1意義：揭示了做功、熱傳遞和內(nèi)能變化之間意義：揭示了做功、熱傳遞和內(nèi)能變化之間的定量關(guān)系揭示了能的轉(zhuǎn)化和守恒定律，是能的定量關(guān)系揭示了能的轉(zhuǎn)化和守恒定律，是能量守恒定律在改變物體內(nèi)能這一特定過程中的具量守恒定律在改變物體內(nèi)能這一特定過程中的具體體現(xiàn)體體現(xiàn)2符號規(guī)則U物

4、體內(nèi)能增加 物體內(nèi)能減少Q(mào)物體從外界吸收熱量物體向外界放出熱量W外界對物體做功物體對外界做功物理量物理量符號符號意義意義3幾種特殊情況(1)絕熱過程：Q0，此時UW，外界對物體做的功等于物體內(nèi)能的增加量(2)無做功過程：W0，此時UQ，物體吸收的熱量等于物體內(nèi)能的增加量(3)內(nèi)能保持不變的過程：U0，此時WQ0.外界對物體所做的功等于物體放出的熱量，或物體吸收的熱量等于對外所做的功4應(yīng)用熱力學(xué)第一定律解題的步驟(1)確定研究對象就是要明確內(nèi)能變化的是哪一個物體或哪一個熱力學(xué)系統(tǒng)(2)定性分析研究對象的內(nèi)能變化是由外界哪些物體或系統(tǒng)通過哪種過程引起的(3)根據(jù)符號法則，確定U、Q、W的正負(fù)號，代

5、入公式UQW進(jìn)行計算(4)對結(jié)果應(yīng)根據(jù)符號法則解釋其物理意義特別提醒1物體的內(nèi)能變化是由做功和熱傳遞兩種方式共同決定的，不能僅用其中的一種方式來判斷內(nèi)能的變化2做功過程中，物體的體積一定發(fā)生變化，氣體膨脹，對外做功；氣體壓縮，外界對氣體做功即時應(yīng)用氣體膨脹對外做功100 J，同時從外界吸收了120 J的熱量它的內(nèi)能的變化是()A減小20 JB增大20 JC減小220 J D增大220 J解析：選B.研究對象為氣體，依符號規(guī)則，對外做功W100 J，吸收熱量Q120 J由熱力學(xué)第一定律有UWQ100 J120 J20 JU0，說明氣體的內(nèi)能增加二、能量守恒定律的理解和應(yīng)用1含義(1)自然界存在不

6、同的運(yùn)動形式，不同的運(yùn)動形式對應(yīng)不同的能量形式如機(jī)械運(yùn)動對應(yīng)機(jī)械能；分子的熱運(yùn)動對應(yīng)內(nèi)能；原子核內(nèi)核子的運(yùn)動對應(yīng)核能(2)不同形式的能量之間可以借助做功相互轉(zhuǎn)化如用電爐燒水，通過電流做功把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；機(jī)車剎車過程通過克服摩擦力做功，把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能(3)能量守恒定律是包含各種能量形式在內(nèi)的一般意義下的守恒定律各種形式的能量在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移中總能量守恒是無條件的前面學(xué)過的機(jī)械能守恒定律和熱力學(xué)第一定律只不過是它的兩個特例，是有條件的(4)用能量觀點(diǎn)來解題能量守恒定律是自然界中的普遍規(guī)律，不少物理問題都要涉及能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程，本節(jié)中就有一些將能量守恒定律與其他力學(xué)規(guī)律相結(jié)合而構(gòu)成的力、熱綜

7、合題要善于由能量的觀點(diǎn)來分析解決問題，從能量的角度入手分析往往會使問題的解決脈絡(luò)清晰，簡單易求分析求解的基本程序為：對一個過程分析有哪些形式的能在變化，如何變化由某種形式的能量的減少等于另一種形式的能量的增加，即E減E增，列方程求解2意義能量守恒定律是19世紀(jì)自然科學(xué)最重要的三大發(fā)現(xiàn)之一，是自然界最普遍的規(guī)律之一，是人們認(rèn)識自然和改造自然的強(qiáng)有力的武器，為我們分析和解決物理問題提供了一種重要途徑和方法，它比機(jī)械能守恒定律更為普遍課堂互動講練課堂互動講練對熱力學(xué)第一定律的理解和應(yīng)用對熱力學(xué)第一定律的理解和應(yīng)用某物體溫度升高了，這說明()A該物體一定吸收了熱量B該物體可能放出了熱量C外界對物體可能

8、做了功D物體可能吸收了熱量【解析】物體的溫度升高，表明平均分子動能增大，但不能確定內(nèi)能是否增大，不能確定是否吸收熱量，也不能確定是否對外做功故B、C、D都有可能【答案】BCD【思維升華】熱力學(xué)第一定律是能量守恒定律的一種具體的表達(dá)形式，它揭示了物體的內(nèi)能與其他形式能量的轉(zhuǎn)化以及與其他物體內(nèi)能的轉(zhuǎn)移的規(guī)律，同時說明了實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移通過的兩種方式熱力學(xué)第一定律在實際問題中的應(yīng)用熱力學(xué)第一定律在實際問題中的應(yīng)用在一個與外界沒有熱交換的房間內(nèi)打開冰箱門，冰箱正常工作，過一段時間房間內(nèi)的溫度將如何變化()A降低 B升高C不變 D無法確定【解析】冰箱通過消耗電能使冰箱內(nèi)外發(fā)生熱交換而達(dá)到內(nèi)部致冷目的把

9、冰箱與房間看作一個系統(tǒng)，打開冰箱門后，冰箱與房間內(nèi)的熱交換發(fā)生在系統(tǒng)內(nèi)，系統(tǒng)內(nèi)部能量變化不引起總能量的變化但系統(tǒng)消耗電能增加了系統(tǒng)的總能量，冰箱正常工作，根據(jù)能量守恒定律知，增加的系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)化為內(nèi)能使房間的溫度升高【答案】B【思維升華】要結(jié)合做功理解不同形式的能之間的轉(zhuǎn)化能量守恒定律的應(yīng)用能量守恒定律的應(yīng)用水能不產(chǎn)生污染物，是一種清潔能源，位于美國和加拿大交界處的尼亞加拉瀑布流量達(dá)每秒6000 m3，而且是一年四季流量穩(wěn)定，瀑布落差50 m，若利用這一資源發(fā)電，設(shè)其效率為50%，估算發(fā)電機(jī)的輸出功率【解析】本題應(yīng)根據(jù)能量守恒定律求解，水的重力勢能減少，其減少量的50%轉(zhuǎn)化成了電能取每秒流下的水為研究對象，則m0V6000103 kg，由能量守恒：m0gh50%Pt，t取1 s，h50 m，所以P6000103105050% W1.5109 W.【答案】1.5109 W【思維升華】水由高處落下時，其重力勢能減少，減少的重力勢能部分轉(zhuǎn)化成電能，有一部分轉(zhuǎn)化成系統(tǒng)的內(nèi)能，還有部分機(jī)械能保留，故發(fā)電效率很低熱學(xué)和力學(xué)知識的綜合應(yīng)用熱學(xué)和力學(xué)知識的綜合應(yīng)用質(zhì)量為m的子彈以水平速率v0射入置于光滑水平面上質(zhì)量為M的木塊中，第一次木塊固定，第二次木塊不固定，兩次入射的初速度相同，兩次