屆高考物理核心要點(diǎn)突破系列課件：第章第五節(jié)《熱力學(xué)第一定律》《能量守恒定律》人教選修

第五節(jié)熱力學(xué)第一定律能量守恒定律

課堂互動(dòng)講練隨堂達(dá)標(biāo)自測(cè)課時(shí)活頁訓(xùn)練第五節(jié)熱力學(xué)第一定律能量守恒定律基礎(chǔ)知識(shí)梳理核心要點(diǎn)突破目標(biāo)概覽學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.理解和掌握熱力學(xué)第一定律及其公式，會(huì)用ΔU＝W＋Q分析和計(jì)算問題．2．理解和掌握能量守恒定律，明確定律的重要意義，并能運(yùn)用它分析、解決有關(guān)問題．3．了解第一類永動(dòng)機(jī)的定義及不可能制成的原因．重點(diǎn)難點(diǎn)：1.重點(diǎn)：能的轉(zhuǎn)化和守恒定律．2．難點(diǎn)：對(duì)熱力學(xué)第一定律的理解和運(yùn)用．學(xué)法指導(dǎo)：通過對(duì)熱力學(xué)第一定律中符號(hào)規(guī)定的理解感悟體會(huì)能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律．一、熱力學(xué)第一定律1．物體與外界沒有熱交換時(shí)(絕熱過程)：外界對(duì)物體做功多少，它的內(nèi)能就______多少，反之物體對(duì)外界做功多少，它的內(nèi)能就______多少．ΔU＝W.其中ΔU表示內(nèi)能的增量，內(nèi)能增加，ΔU取______，內(nèi)能減少，ΔU取_____；W表示功，外界對(duì)物體做功，W取_______，物體對(duì)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(shí)梳理增加減少正值負(fù)值正值負(fù)值思考?xì)怏w向真空中膨脹時(shí)，氣體做功嗎？2．物體與外界間沒有做功時(shí)(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，ΔU＝Q，其中Q表示熱量，物體從外界吸熱，Q取______，物體向外界放熱，Q取_____．3．熱力學(xué)第一定律：物體內(nèi)能的增加等于外界對(duì)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．增加減少正值負(fù)值ΔU＝W＋Q二、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，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移給另一個(gè)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(dòng)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(shí)自然、改造自然的有力武器，這個(gè)定律把廣泛的自然科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域聯(lián)系起來，使不同領(lǐng)域的科學(xué)工作者具有了一系列的共同語言．能的總量三、永動(dòng)機(jī)不可能制成1．第一類永動(dòng)機(jī)：人們把設(shè)想中的不消耗任何能量而源源不斷對(duì)外做功的機(jī)器叫做第一類永動(dòng)機(jī)．2．第一類永動(dòng)機(jī)由于違背了____________，所以不可能制成．能量守恒定律核心要點(diǎn)突破一、關(guān)于熱力學(xué)第一定律的正確理解和應(yīng)用1．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)．2．符號(hào)規(guī)則＋－ΔU物體內(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(duì)物體做功物體對(duì)外界做功物理量符號(hào)意義3．幾種特殊情況(1)絕熱過程：Q＝0，此時(shí)ΔU＝W，外界對(duì)物體做的功等于物體內(nèi)能的增加量．(2)無做功過程：W＝0，此時(shí)ΔU＝Q，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：ΔU＝0，此時(shí)W＋Q＝0.外界對(duì)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(duì)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(duì)象就是要明確內(nèi)能變化的是哪一個(gè)物體或哪一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)．(2)定性分析研究對(duì)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(hào)法則，確定ΔU、Q、W的正負(fù)號(hào)，代入公式ΔU＝Q＋W進(jìn)行計(jì)算．(4)對(duì)結(jié)果應(yīng)根據(jù)符號(hào)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(duì)外做功；氣體壓縮，外界對(duì)氣體做功．即時(shí)應(yīng)用氣體膨脹對(duì)外做功100J，同時(shí)從外界吸收了120J的熱量．它的內(nèi)能的變化是()A．減小20JB．增大20JC．減小220J D．增大220J解析：選B.研究對(duì)象為氣體，依符號(hào)規(guī)則，對(duì)外做功W＝－100J，吸收熱量Q＝＋120J．由熱力學(xué)第一定律有ΔU＝W＋Q＝－100J＋120J＝20J．ΔU>0，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)自然界存在不同的運(yùn)動(dòng)形式，不同的運(yùn)動(dòng)形式對(duì)應(yīng)不同的能量形式．如機(jī)械運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)機(jī)械能；分子的熱運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)內(nèi)能；原子核內(nèi)核子的運(yùn)動(dòng)對(duì)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芳)能量頑守恒妨定律存是包如含各雖種能蒜量形閉式在卻內(nèi)的茶一般龍意義張下的搬守恒慣定律碼．各劣種形瓜式的呀能量溜在轉(zhuǎn)撐化和餐轉(zhuǎn)移拘中總麻能量槳守恒爆是無蛙條件頁的．鼻前面厚學(xué)過濁的機(jī)來械能愧守恒略定律賭和熱肉力學(xué)車第一終定律裙只不逃過是朽它的堆兩個(gè)樂特例見，是棕有條送件的剩．(4拋)用能熱量觀謹(jǐn)點(diǎn)來下解題能量臣守恒講定律糾是自增然界宮中的狼普遍警規(guī)律狹，不追少物譜理問側(cè)題都傲要涉膛及能貪量的莖轉(zhuǎn)化后和轉(zhuǎn)土移的勻過程聰，本墻節(jié)中戀就有酷一些踢將能紙量守防恒定宿律與握其他刮力學(xué)攻規(guī)律岡相結(jié)揀合而叨構(gòu)成神的力后、熱姥綜合泳題．永要善限于由卡能量當(dāng)?shù)挠^檔點(diǎn)來府分析泉解決狡問題怨，從漁能量螺的角撤度入申手分側(cè)析往臥往會(huì)默使問恢題的溫解決該脈絡(luò)壇清晰楊，簡(jiǎn)鑄單易惕求．分析探求解音的基佳本程列序?yàn)槟w：①對(duì)訴一個(gè)依過程返分析禿有哪倍些形燒式的低能在晌變化炭，如蔽何變?cè)诨谟缮撤N瘦形式典的能棟量的叛減少居等于余另一惜種形鋼式的掃能量稻的增們加，書即ΔE減＝ΔE增，列洪方程侵求解銷．2．意淋義能量雅守恒荷定律箭是19世紀(jì)布自然繡科學(xué)博最重浙要的鬧三大子發(fā)現(xiàn)認(rèn)之一壘，是宋自然蘆界最?yuàn)A普遍削的規(guī)程律之林一，概是人謠們認(rèn)丹識(shí)自脂然和傘改造序自然竭的強(qiáng)躍有力岡的武資器，程為我扣們分胳析和賄解決摩物理真問題冤提供悔了一邀種重絞要途拴徑和宇方法聞，它墨比機(jī)消械能揉守恒美定律淺更為帝普遍潔．課堂互動(dòng)講練對(duì)熱力學(xué)第一定律的理解和應(yīng)用例1某物驚體溫意度升侮高了氧，這跡說明()A．該柄物體械一定供吸收貫了熱佩量B．該批物體尼可能帽放出錢了熱瘋量C．外姑界對(duì)議物體維可能窄做了禁功D．物中體可名能吸疾收了錢熱量【解供析】物體竟的溫須度升蹄高，縫表明潤(rùn)平均述分子促動(dòng)能適增大鈔，但寇不能頌確定職內(nèi)能算是否軌增大準(zhǔn)，不診能確料定是槳否吸借收熱辱量，倒也不賺能確秤定是沃否對(duì)哀外做某功．竟故B、C、D都有墾可能航．【答聾案】BC忍D【思召維升往華】熱力壤學(xué)第鼻一定啟律是辨能量桌守恒剖定律談的一改種具勻體的序表達(dá)禍形式界，它勝揭示蠻了物羊體的永內(nèi)能南與其味他形科式能習(xí)量的噸轉(zhuǎn)化江以及貫與其孔他物季體內(nèi)桌能的驕轉(zhuǎn)移拆的規(guī)專律，炸同時(shí)或說明養(yǎng)了實(shí)綁現(xiàn)這超種轉(zhuǎn)碗化或欣轉(zhuǎn)移團(tuán)通過諷的兩籌種方干式．熱力學(xué)第一定律在實(shí)際問題中的應(yīng)用例2在一籌個(gè)與遭外界羅沒有極熱交臺(tái)換的推房間豪內(nèi)打蝴開冰礙箱門夏，冰蔬箱正啊常工靜作，棗過一馳段時(shí)選間房材間內(nèi)低的溫掠度將賣如何絲式變化()A．降祖低B．升腳高C．不懂變D．無衰法確壟定【解閥析】冰箱蹤蝶通過海消耗員電能喂使冰萌箱內(nèi)猾外發(fā)胳生熱光交換悶而達(dá)束到內(nèi)紅部致迫冷目四的．扁把冰進(jìn)箱與徒房間管看作辰一個(gè)互系統(tǒng)努，打腸開冰腔箱門提后，癢冰箱但與房撕間內(nèi)蓋的熱仍交換蕩發(fā)生址在系趨統(tǒng)內(nèi)球，系奔統(tǒng)內(nèi)委部能抗量變?cè)杌煌庖鸶？偰艿康膶Ｗ兓停枷到y(tǒng)改消耗幫電能詞增加宗了系蛇統(tǒng)的徒總能表量，獅冰箱仰正常雙工作阿，根淺據(jù)能皂量守存恒定矮律知餃，增冠加的漸系統(tǒng)嘆能量速轉(zhuǎn)化勒為內(nèi)本能使輕房間差的溫少度升籠高．【答誤案】B【思俱維升聲華】要結(jié)朱合做報(bào)功理逼解不禮同形死式的正能之環(huán)間的況轉(zhuǎn)化婚．能量守恒定律的應(yīng)用例3水能瓜不產(chǎn)刷生污粒染物篩，是膚一種盈清潔讓能源龍，位給于美蹄國和讓加拿改大交所界處恩的尼響亞加份拉瀑吉布流找量達(dá)抱每秒60婦00密m3，而述且是該一年滑四季據(jù)流量織穩(wěn)定漏，瀑旺布落刊差50燒m，若假利用著這一劇資源腥發(fā)電脆，設(shè)孝其效徑率為50刻%，估秒算發(fā)職電機(jī)思的輸桂出功達(dá)率．【解銳析】本題描應(yīng)根腰據(jù)能駱量守黎恒定鍵律求川解，貿(mào)水的等重力悉勢(shì)能黃減少忽，其圖減少陵量的50宋%轉(zhuǎn)化擾成了專電能謀．取每呀秒流扔下的招水為勇研究筆對(duì)象理，則m0＝ρV＝60等00×103kg，由能忽量守妥恒：m0gh×50喊%＝P·t，t取1倍s，h＝50楊m，所以P＝60籍00×103×10×50×50躺%累W＝1.拋5×109W.【答年案】1.簡(jiǎn)5×109W【思搖維升貞華】水由魯高處扔落下綢時(shí)，壟其重炭力勢(shì)幟能減移少，智減少辮的重叉力勢(shì)無能部蘭分轉(zhuǎn)駝化成勿電能憂，有笑一部禽分轉(zhuǎn)廣化成撕系統(tǒng)麥的內(nèi)彈能，堪還有揚(yáng)部分要機(jī)械固能保端留，亦故發(fā)欄電效愚率很鏡低．熱學(xué)和力學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)用例4質(zhì)量至為m的子焦彈以蒙水平矩速率v0射入諷置于幅光滑在水平去面上臣質(zhì)量爹為M的木瘋塊中遍，第獻(xiàn)一次寫木塊抵固定編，第補(bǔ)二次機(jī)木塊泡不固俊定，走兩次松入射拿的初丑速度固相同暮，兩掙次子檢彈均縮慧未穿祝出，辰第一親次射堪入后止它們弦的溫嚷度升慨高Δt1(℃病)，第突二次宴射入講