人教版高中物理選擇性必修三 第3章第2節(jié)熱力學(xué)第一定律課件

1、熱力學(xué)第一定律人教版高中物理 選擇性必修3新知導(dǎo)入汽缸內(nèi)有一定質(zhì)量的氣體，壓編氣體的同時(shí)給汽缸加熱。那么，氣體內(nèi)能的變化會(huì)比單一方式(做功或傳熱)更明顯。這是為什么呢?思考：改變物體內(nèi)能的方式有哪些？新知講解改變內(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）新知講解絕熱過(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，內(nèi)能的變化U與熱量Q及做的功W之間又有什么關(guān)系呢？ 新知講解一、熱力學(xué)第一定律及其應(yīng)用1、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.2、意

2、義：熱力學(xué)第一定律反映了功、熱量跟系統(tǒng)內(nèi)能改變之間的定量關(guān)系.3、數(shù)學(xué)表達(dá)式： U= Q +W新知講解思考討論：一定質(zhì)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)氣體對(duì)外做功是135J，同時(shí)向外放熱85J，氣體內(nèi)能的變化量是多少？?jī)?nèi)能是增加了還是減少了？請(qǐng)你通過(guò)這個(gè)例子總結(jié)功和熱量取正、負(fù)值的物理意義。對(duì)外界做功減少了220J新知講解定律中各量的正、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)物體做功物體對(duì)外界做功Q物體吸收熱量物體放出熱量U內(nèi)能增加內(nèi)能減少U = W + Q 課堂練習(xí)1、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

3、對(duì)外做功，還是外界對(duì)氣體做功？做了多少功？Q=+2.7105JU=+4.3105JUW + Q得： W=1.6105J 0即外界對(duì)氣體做功新知講解例題：如圖3.2-1，一臺(tái)四沖程內(nèi)燃機(jī)，活塞在壓縮沖程某段時(shí)間內(nèi)移動(dòng)的距離為0.1 m,這段過(guò)程活塞對(duì)氣體的壓力逐漸增大，其做的功相當(dāng)于2x 103 N的恒力使活塞移動(dòng)相同距離所做的功(圖3.2-2甲)。內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)汽缸溫度高于環(huán)境溫度，該過(guò)程中壓縮氣體傳遞給汽缸的熱量為25 J。(1)求上述壓縮過(guò)程中氣體內(nèi)能的變化量。(2)燃燒后的高壓氣體對(duì)活塞做功，氣體推動(dòng)活塞移動(dòng)0.1 m,其做的功相當(dāng)于9x103N的恒力使活塞移動(dòng)相同距離所做的功(圖3.2-

4、2乙),該做功過(guò)程氣體傳遞給汽缸的熱量為30J,求此做功過(guò)程氣體內(nèi)能的變化量。新知講解解：(1)壓縮過(guò)程活塞對(duì)氣體做的功W1= F1l1= 2x103x0.1 J= 200 J氣體內(nèi)能的變化量U1=W1+Q1=200J-25J=175J(2)氣體膨脹過(guò)程中氣體對(duì)外界所做的功W2=F2l2=-9x103 x0.1J=-900J氣體內(nèi)能的變化量U2= W2+ Q2=- 900J- 30J=- 930J 汽缸內(nèi)氣體在壓縮過(guò)程中內(nèi)能增加了175 J,在膨脹做功過(guò)程中氣體內(nèi)能減少了930 J。新知講解二、熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用步驟(1)根據(jù)符號(hào)法則寫出各已知量(W、Q、U)的正、負(fù)(3)再根據(jù)未知量結(jié)果的

5、正、負(fù)來(lái)確定吸熱、放熱情況或做功情況(2)根據(jù)方程UWQ 求出未知量課堂練習(xí)2、在熱力學(xué)第一定律的表達(dá)式U=W+Q中關(guān)于U、W、Q各個(gè)物理量的正、負(fù)，下列說(shuō)法中正確的是 （ ） A.外界對(duì)物體做功時(shí)W為正，吸熱時(shí)Q為負(fù)，內(nèi)能增加時(shí)U為正 B.物體對(duì)外界做功時(shí)W為負(fù)，吸熱時(shí)Q為正，內(nèi)能增加時(shí)U為負(fù) C.物體對(duì)外界做功時(shí)W為負(fù)，吸熱時(shí)Q為正，內(nèi)能增加時(shí)U為正 D.外界對(duì)物體做功時(shí)W為負(fù)，吸熱時(shí)Q為負(fù)，內(nèi)能增加時(shí)U為負(fù) C拓展提高1、下圖為某種椅子與其升降部分的結(jié)構(gòu)示意圖，M、N兩筒間密閉了一定質(zhì)量的氣體，M可沿N的內(nèi)壁上下滑動(dòng)，設(shè)筒內(nèi)氣體不與外界發(fā)生熱交換，在M向下滑動(dòng)的過(guò)程中()A外界對(duì)氣體做功

6、，氣體內(nèi)能增大B外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能減小C氣體對(duì)外界做功，氣體內(nèi)能增大D氣體對(duì)外界做功，氣體內(nèi)能減小A解析：氣體體積減小，外界對(duì)氣體做功，且氣體不與外界發(fā)生熱交換，U=W，所以內(nèi)能增加2、空氣壓縮機(jī)在一次壓縮中，空氣向外界傳遞的熱量2.0 105J，同時(shí)空氣的內(nèi)能增加了1.5 105J. 這時(shí)，在壓縮空氣的過(guò)程中，外界對(duì)空氣做了多少功？拓展提高由熱力學(xué)第一定律U = Q + W 知W= UQ = +1.5 105J -（- 2.0 105J） = +3.5 105J0所以此過(guò)程中外界對(duì)空氣做了3.5 105J的功拓展提高2、(多選)用隔板將一絕熱汽缸分成兩部分，隔板左側(cè)充有理想氣體，隔板右

7、側(cè)與絕熱活塞之間是真空.現(xiàn)將隔板抽開，氣體會(huì)自發(fā)擴(kuò)散至整個(gè)汽缸.待氣體達(dá)到穩(wěn)定后，緩慢推壓活塞，將氣體壓回到原來(lái)的體積.假設(shè)整個(gè)系統(tǒng)不漏氣.下列說(shuō)法正確的是 （ ）A.氣體自發(fā)擴(kuò)散前后內(nèi)能相同B.氣體在被壓縮的過(guò)程中內(nèi)能增大C.在自發(fā)擴(kuò)散過(guò)程中，氣體對(duì)外界做功D.氣體在被壓縮的過(guò)程中，外界對(duì)氣體做功E.氣體在被壓縮的過(guò)程中，氣體分子的平均動(dòng)能不變ABD拓展提高解析：因?yàn)槠?、活塞都是絕熱的，隔板右側(cè)是真空，所以理想氣體在自發(fā)擴(kuò)散的過(guò)程中，既不吸熱也不放熱，也不對(duì)外界做功.根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體自發(fā)擴(kuò)散前后，內(nèi)能不變，選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；氣體在被壓縮的過(guò)程中，外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能增大，又因?yàn)橐欢ㄙ|(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，所以氣體溫度升高，分子平均動(dòng)能增大，選項(xiàng)B、D正確，選項(xiàng)E錯(cuò)誤.答案：ABD課堂總結(jié)1、熱力學(xué)第一定律： U = W + Q 2、應(yīng)用 U =0，則 W =- Q W=0，則U = Q Q =0，則U = W 3、方法總結(jié)：應(yīng)用熱力學(xué)第一定律解題的一般步驟(1)首先應(yīng)明確研究對(duì)象是哪個(gè)物體或者是哪個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)。(2)分別列出物體或系統(tǒng)吸收或放出的熱量；外界對(duì)物體