遼寧省大連經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)得勝高級(jí)中學(xué)人教版高中物理選修33課件10.3熱力學(xué)第一定律能量守恒定律（共39張）

知識(shí)回顧1.

熱傳遞的三種方式。2.

功與內(nèi)能的區(qū)別新課導(dǎo)入內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能水的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能知道永動(dòng)機(jī)么？第三節(jié)熱力學(xué)第一定律教學(xué)目標(biāo)1．知道熱力學(xué)第一定律的內(nèi)容及其表達(dá)式。2．理解能量守恒定律的內(nèi)容。3．了解第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)不可能制成的原因。知識(shí)要點(diǎn)過(guò)程方法

[問(wèn)]：改變物體內(nèi)能的方式有哪些？①做功②和熱傳遞

[問(wèn)]：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某種聯(lián)系，我們就來(lái)研究這個(gè)問(wèn)題。教學(xué)重難點(diǎn)學(xué)習(xí)重點(diǎn)：1、能量守恒定律。2、從能量轉(zhuǎn)化的觀(guān)點(diǎn)理解熱力學(xué)第一定律，會(huì)用ΔU=W+Q

分析和計(jì)算有關(guān)問(wèn)題。

學(xué)習(xí)難點(diǎn)：1、如何用能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀(guān)點(diǎn)分析物理現(xiàn)象；2、熱力學(xué)第一定律ΔU=W+Q中各物理量的意義及正負(fù)號(hào)的確定。

內(nèi)容解析熱力學(xué)第一定律

一個(gè)物體，如果外界既沒(méi)有對(duì)物體做功，物體也沒(méi)有對(duì)外界做功，那么：①如果物體吸收熱量Ｑ，它的內(nèi)能如何變化？變化了多少？②如果放出熱量Ｑ，它的內(nèi)能如何變化？變化了多少？

如果外界既沒(méi)有對(duì)物體做功，物體也沒(méi)有對(duì)外界做功，那么物體吸收了多少熱量，它的內(nèi)能就增加多少，物體放出了多少熱量，它的內(nèi)能就減少多少。

同理，如果它既沒(méi)有吸收熱量也沒(méi)有放出熱量，那么，外界對(duì)它做多少功，它的內(nèi)能就增加多少；物體對(duì)外界做多少功，它的內(nèi)能就減少多少。

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。這個(gè)關(guān)系叫做熱力學(xué)第一定律。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：ΔU=W+Q

ΔU=W+Q

該式表示的是內(nèi)能的變化量跟功、熱量的定量關(guān)系，在物理學(xué)中叫做熱力學(xué)第一定律。ΔU物體內(nèi)能的增加量W外界對(duì)物體做的功Q

物體吸收的熱量物理量符號(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ΔU+內(nèi)能增加－內(nèi)能減少各個(gè)物理量符號(hào)的意義改變內(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）能量守恒定律試用熱力學(xué)第一定律解釋柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)。

活塞壓縮氣體，活塞對(duì)氣體做功，由于時(shí)間很短，散熱可以不計(jì)，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為氣體的內(nèi)能，溫度升高，達(dá)到柴油燃點(diǎn)，可“點(diǎn)燃”柴油。

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)移到別的物體；在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過(guò)程中其總量不變，這就是能量守恒定律。不同形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化

摩擦可以將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能

熾熱電燈發(fā)光可以將電能轉(zhuǎn)化為光能

風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)

永動(dòng)機(jī)：不消耗任何能量，卻可以源源不斷地對(duì)外做功，這種機(jī)器叫永動(dòng)機(jī).人們把這種不消耗能量的永動(dòng)機(jī)叫第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)。（不吃草的馬）

根據(jù)能量守恒定律，任何一部機(jī)器，只能使能量從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，而不能無(wú)中生有地制造能量，因此第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)是不可能制成的。其他類(lèi)型的永動(dòng)機(jī)

A是一個(gè)磁鐵，鐵球C受其吸引沿斜面向上滾，在E處有小洞，C在此落下，沿圓弧之底端，周而復(fù)始。水利永動(dòng)機(jī)

由上面的水槽流出水沖擊水輪，水輪汲水并帶動(dòng)水磨，周而復(fù)始。達(dá)芬奇永動(dòng)機(jī)鋼珠滾落帶動(dòng)輪子轉(zhuǎn)動(dòng)課堂小結(jié)1.

熱力學(xué)第一定律2.

能量守恒高考連接(98上海)有關(guān)物體內(nèi)能，以下說(shuō)法正確的是（）A．1g0oC水的內(nèi)能比1g0oC冰的內(nèi)能大B．電流通過(guò)電阻后發(fā)熱，它的內(nèi)能增加是通過(guò)“熱傳遞”方式實(shí)現(xiàn)的C．氣體膨脹，它的內(nèi)能一定減少D．橡皮筋被拉伸時(shí)，分子間勢(shì)能增加AD(00天津)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、分別表示甲、乙兩氣室中氣體的內(nèi)能，則在將拉桿緩慢向外拉的過(guò)程中（）（A）不變，減?。˙）增大，不變（C）增大，減?。―）不變，不變。C(03理綜)如圖所示，固定容器及可動(dòng)活塞P都是絕熱的，中間有一導(dǎo)熱的固定隔板B，B的兩邊分別盛有氣體甲和乙?，F(xiàn)將活塞P緩慢地向B移動(dòng)一段距離，已知?dú)怏w的溫度隨其內(nèi)能的增加而升高，則在移動(dòng)P的過(guò)程中，（）A.

外力對(duì)乙做功；甲的內(nèi)能不變B.

外力對(duì)乙做功；乙的內(nèi)能不變C.

乙傳遞熱量給甲；乙的內(nèi)能增加D.

乙的內(nèi)能增加；甲的內(nèi)能不變C課堂練習(xí)1．關(guān)于物體內(nèi)能的變化，以下說(shuō)法正確的是（）A.物體吸熱，內(nèi)能一定增大B.物體對(duì)外做功，內(nèi)能可能增大C.物體吸收熱量，同時(shí)對(duì)外做功，內(nèi)能可能不變D.物體放出熱量，同時(shí)對(duì)外做功，內(nèi)能可能不變解析：由熱力學(xué)第一定律易知B、C正確。答案：B、C2．自由擺動(dòng)的秋千擺動(dòng)幅度越來(lái)越小，下列說(shuō)法正確的是（）A.秋千的機(jī)械能守恒B.秋千的能量正在消失C.只有動(dòng)能和重力勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化D.減少的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但總能量守恒解析：由能的轉(zhuǎn)化和守恒定律及能量守恒定律，顯然D正確。答案：D3.如圖，固定的導(dǎo)熱氣缸開(kāi)口向下，缸內(nèi)活塞封閉了一定質(zhì)量的理想氣體，活塞可自由移動(dòng)且不漏氣，活塞下掛了一個(gè)沙桶，沙桶裝滿(mǎn)沙子時(shí)，活塞靜止，然后在沙桶底部鉆了一個(gè)小洞，讓細(xì)沙慢慢地漏出，設(shè)氣缸外部的大氣壓強(qiáng)和溫度恒定不變。則（）A．缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小B．缸內(nèi)氣體內(nèi)能增加C．外界對(duì)缸內(nèi)氣體做功

D．缸內(nèi)氣體放出熱量CD

4.一個(gè)汽缸里的氣體膨脹時(shí)推動(dòng)活塞做了31000J的功，氣體的內(nèi)能應(yīng)減少

；如果氣體從外界吸收了420J的熱量,則氣體內(nèi)能應(yīng)增加

；如果上述兩個(gè)過(guò)程同時(shí)進(jìn)行,則氣體的內(nèi)能

(填“增大”或“減小”)了

（填數(shù)值）。31000J420J減小30580J5.

從10m高空由靜止開(kāi)始下落的水滴，在下落的過(guò)程中，水滴重力勢(shì)能的40﹪轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能使水的溫度升高，則水滴落下后溫度升高多少？[水的比熱容c=4.2×103J/（kg·℃）]解析：由題意得：mghη=cmΔt

代入數(shù)值得：Δt＝0.01℃答案：0.01℃

6.一個(gè)透熱良好的氣缸，缸壁浸在盛水的容器中，迅速下壓活塞，壓縮中對(duì)氣體做了2000J的功，穩(wěn)定后使容器中2千克的水溫度升高了0.2℃，假設(shè)盛水容器絕熱。問(wèn)：壓縮前后缸內(nèi)氣體的內(nèi)能變化了多少？解析：活塞對(duì)氣體做功W=2000J，氣體向水放出熱量，其絕對(duì)值為：∣Q∣=cmΔt=4.2×103×2×0.2J=1680J由于壓縮中氣體向外界放熱，所以代入熱力學(xué)第一定律表達(dá)式時(shí)，Q取負(fù)號(hào)，內(nèi)能變化為ΔU=W＋Q=2000J－1680J=320J即氣體內(nèi)能增加了320J

。課后答案1.解析：由熱力學(xué)第一定律ΔU=W+Q有ΔU=900J-210J=690J2.解析：

(1)一定質(zhì)量的封閉氣體可以看作是理想氣體，由理想氣體的狀態(tài)方程和熱力學(xué)第一定律可知：兩種情況下內(nèi)能的變化ΔU是相同的，即ΔU=Q1，但ΔU=Q2-W，所以Q2>Q1。(2)比熱容是指單位質(zhì)量的某種物質(zhì)溫度每升高1攝氏度所吸收的熱量。由于等容過(guò)程中，溫度升高，系統(tǒng)所吸收的熱全部用來(lái)增加內(nèi)能，而等壓過(guò)程中，所吸收的熱除增加內(nèi)能外，還要多吸收一點(diǎn)熱用來(lái)對(duì)外膨脹做功，所以氣體等壓下的比熱容恒大于等容下的比熱容。3.解：設(shè)在陽(yáng)光直射時(shí)地面上每平方米每分鐘接受的太陽(yáng)能量為Q

由能量守恒定律得：QSt=cmΔt

代入數(shù)值得：Q=4.2×104J4．解：由能量守恒定律得：mgh=cmΔt

代入g=10m/s2,h=3×20m=