高中物理《熱力學(xué)第一定律 能量守恒定律 》優(yōu)質(zhì)教學(xué)課件

NetworkOptimizationExpert

Team10.3

熱力學(xué)第一定律能量守恒定律高中物理 選修

3-3 第十章 第三節(jié)NetworkOptimizationExpertTe1NetworkOptimizationExpert

Team理解和掌握熱力學(xué)第一定律，并掌握其表達(dá)式。能運用熱力學(xué)第一定律解釋自然界能量的轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)移問題。理解能量守恒定律，

知道能量守恒定律是自然界普遍遵從的基本規(guī)律。知道第一類永動機是不可能制成的。課標(biāo)要求NetworkOptimizationExpertTe2NetworkOptimizationExpert

Team【問題】：改變物體內(nèi)能的方式有哪些？情景切入給你一段鐵絲，

想讓它的溫度升高，

你有哪些方法？NetworkOptimizationExpertTe3NetworkOptimizationExpert

Team改變內(nèi)能的兩種方式做功熱傳遞對內(nèi)對外吸熱放熱內(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）?U = W?U = QNetworkOptimizationExpertTe4NetworkOptimizationExpert

Team一、熱力學(xué)第一定律問題

2一根金屬絲經(jīng)過某一物理過程，溫度升高了，除非事先知道，否則根本無法判定是通過做功的方法，還是使用了傳熱的方法使它的內(nèi)能增加

.

因為單純地對系統(tǒng)做功和單純地對系統(tǒng)傳熱都能改變系統(tǒng)的內(nèi)能

.

既然它們在改變系統(tǒng)內(nèi)能方面是等效的，那么當(dāng)外界對系統(tǒng)做功為

W

，又對系統(tǒng)傳熱為

Q

時，系統(tǒng)內(nèi)能的增量

ΔU

應(yīng)該是多少？知識探究NetworkOptimizationExpertTe5NetworkOptimizationExpert

Team一個熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增加量等于外界向它傳遞的熱量與外界對它所做的功的和，這個關(guān)系叫做熱力學(xué)第一定律

.ΔU 物體內(nèi)能的增加量W 外界對物體做的功Q 物體吸收的熱量ΔU＝W+QNetworkOptimizationExpertTe6NetworkOptimizationExpert

Team1 熱力學(xué)第一定律探究點【問題

3

】：

外界對系統(tǒng)做功、傳熱，

這時系統(tǒng)的內(nèi)能增加了。反過來系統(tǒng)也可以對外界做功或傳熱，那么這時系統(tǒng)的內(nèi)能將如何變化呢？ΔU＝Q

＋WNetworkOptimizationExpertTe7NetworkOptimizationExpert

Team

【討論

2

】三者遵從符號法則：做功

W熱量

Q內(nèi)能的改變

ΔU取正值“＋”外界對系統(tǒng)做功系統(tǒng)從外界吸收熱量系統(tǒng)的內(nèi)能增加取負(fù)值“－”系統(tǒng)對外界做功系統(tǒng)向外界放出熱量系統(tǒng)的內(nèi)能減少1 熱力學(xué)第一定律探究點ΔU＝Q＋

WNetworkOptimizationExpertTe8NetworkOptimizationExpert

Team例

1一定量的氣體從外界吸收了2.

6×

105 J

的熱量，

內(nèi)能增加了根據(jù)熱力學(xué)第一定律表達(dá)式解析：Q

>0ΔU

>0ΔU＝W＋

QW＝ΔU－

Q＝4.2×105J－2.6×105

J＝1.6×105J>04.2×

105 J

，

是氣體對外界做了功，

還是外界對氣體做了功

?

做了多少功

?外界對氣體做功NetworkOptimizationExpertTe9NetworkOptimizationExpert

Team2.

如圖是封閉的汽缸，內(nèi)部封有一定質(zhì)量的理想氣體．外力推動活塞

P

壓縮氣體解析：，對缸內(nèi)氣體做功

800

J

，同時氣體向外界放熱

200

J

，則缸內(nèi)氣體的A

( )A

．

溫度升高，

內(nèi)能增加

600

JB

．溫度升高，內(nèi)能減少

200

JC

．

溫度降低，

內(nèi)能增加

600

JD

．

溫度降低，

內(nèi)能減少

200

J

ΔU＝W＋

Q

ΔU＝800J＋(－200J)＝600

J分子勢能為零分子動能增加溫度升高NetworkOptimizationExpertTe10NetworkOptimizationExpert

Team2 能量守恒定律探究點【討論

3

】自然界中存在多種運動形式，每種運動形式都對應(yīng)一種能量，請同學(xué)們討論下列運動各對應(yīng)的是什么能量？機械運動分子的熱運動電荷定向運動機械能：動能、勢能分子內(nèi)能：

分子動能和分子勢能電能NetworkOptimizationExpertTe11NetworkOptimizationExpert

Team2能量守恒定律探究點【問題

5

】這些不同的能量可以相互轉(zhuǎn)化嗎？你能舉出日常生活中能量相互轉(zhuǎn)化的例子嗎？NetworkOptimizationExpertTe12NetworkOptimizationExpert

Team塔式太陽能熱電站電站有一個高塔，

塔頂上裝有鍋爐，

塔的周圍裝有平面反射鏡，

它把陽光反射后集中在鍋爐上，

把鍋爐內(nèi)的工作物質(zhì)水加熱成高溫高壓蒸汽。高溫高壓蒸汽通過管道輸送到汽輪發(fā)電機太陽能 內(nèi)能 機械能 電能NetworkOptimizationExpertTe13NetworkOptimizationExpert

Team打雷放電時間極短，

但電流異常強大。放電時產(chǎn)Th的強光，就是閃電。閃電時釋放出的大量熱能，能使局部空氣溫度瞬間升高１萬

—

2

萬攝氏度。電能 光能、

聲能、

內(nèi)能NetworkOptimizationExpertTe14NetworkOptimizationExpert

Team?

光合作用光能

化學(xué)能

化學(xué)能 電能剛煮好的雞蛋放入涼水中

內(nèi)能：雞蛋

涼水NetworkOptimizationExpertTe15NetworkOptimizationExpert

Team2 能量守恒定律探究點大量的事實表明：

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)移到別的物體，

在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中其總量不變，

這就是能量守恒定律能量守恒定律是一切自然現(xiàn)象都遵從的一條自然規(guī)律。關(guān)于它的確立過程及意義，請大家閱讀課本

54

頁到

55

頁相關(guān)內(nèi)容并找出答案。NetworkOptimizationExpertTe16NetworkOptimizationExpert

Team2 能量守恒定律探究點【問題

6

】能量守恒定律守恒定律是某一位科學(xué)家研究的成果嗎？從

18

世紀(jì)末到

19

世紀(jì)

40

年代，

不同領(lǐng)域、不同角度【問題

7

】他的發(fā)現(xiàn)被認(rèn)為是能量守恒定律的先驅(qū)的人和被公認(rèn)為的第一個提出能量守恒思想的人分別是誰？俄國化學(xué)家：

蓋斯

（

先驅(qū)） 德國醫(yī)生：

邁爾（

第一個提出）【問題

8

】哪兩位科學(xué)家利用能量守恒定律預(yù)言了中微子的存在并在后來得到了證實？W.

泡利和

E.

費米NetworkOptimizationExpertTe17NetworkOptimizationExpert

Team2 能量守恒定律探究點能量轉(zhuǎn)化和守恒定律的發(fā)現(xiàn)是科學(xué)史上的重大事件。能量守恒定律與細(xì)胞學(xué)說、生物進(jìn)化論一起列為19

世紀(jì)的三大發(fā)現(xiàn)?！締栴}

9

】能量守恒定律的意義？把原來人們認(rèn)為互不相關(guān)的各種現(xiàn)象（如力學(xué)的、熱學(xué)的、電學(xué)的、磁學(xué)的、光學(xué)的、化學(xué)的、生物學(xué)的、地理學(xué)的等）聯(lián)系在一起，把表面上完全不同的各類運動統(tǒng)一在一個自然規(guī)律中。NetworkOptimizationExpertTe18NetworkOptimizationExpert

Team秋千的機械能守恒秋千的能量正在消失只有動能和重力勢能的相互轉(zhuǎn)化減少的機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但總能量守恒解析：

整個過程中只有機械能和內(nèi)能之間的相互轉(zhuǎn)化，

根據(jù)能量守恒定律

D

答案正確。即時檢測 2自由擺動的秋千擺動幅度越來越小，下列說法正確的是

（ D）NetworkOptimizationExpertTe19NetworkOptimizationExpert

Team3 永動機探究點【問題

10

】既然一切過程都遵從能量守恒，是否可以制造如圖的這樣一類裝置（

它不需要任何動力或燃料，

卻能不斷地對外做功）

并且加以利用？（不吃草的馬）概念：

不需要動力或燃料，

卻能源源不斷對外做功的機器結(jié)果：

制造永動機的千萬次努力都以失敗而告終NetworkOptimizationExpertTe20NetworkOptimizationExpert

Team3 永動機探究點【問題

11

】永動機是在什么樣的歷史背景下產(chǎn)生的？17-18

世紀(jì)，

資本主義發(fā)展初期，為滿足生產(chǎn)對動力日益增加的需求【討論

4

】第一類永動機失敗的原因它的思想違背了能量守恒定律NetworkOptimizationExpertTe21NetworkOptimizationExpert

Team等效 的．2

．一個熱力學(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它做的功的和，這個關(guān)系叫

熱力學(xué)第一定律 ．表達(dá)式為：

ΔU

＝

W

＋

Q

.3

．能量守恒定律可以表述為：能量既不會憑空產(chǎn)生 ，

它只能

也不憑會空消失

小 結(jié)

1

．改變系統(tǒng)的內(nèi)能有兩種方式：做功和熱傳，遞這兩種方式是從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式

或者

從一個物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中其總量 不變 ．4.

第一類永動機是不可能制成的。NetworkOptimizationExpertTe22NetworkOptimizationExpert

Team理解和掌握熱力學(xué)第一定律，并掌握其表達(dá)式。能運用熱力學(xué)第一定律解釋自然界能量的轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)移問題。理解能量守恒定律，

知道能量守恒定律是自然界普遍遵從的基本規(guī)律。知道第一類永動機是不可能制成的。課標(biāo)檢測NetworkOptimizationExpertTe23NetworkOptimizationExpert

Team達(dá)標(biāo)檢測1.

如圖所示，

A

、

B

兩點表示一定質(zhì)量的某種理想氣體的兩個狀態(tài)，當(dāng)氣體從狀態(tài)

A

變化到狀態(tài)CB

時

（ ）A.

氣體內(nèi)能一定增加 B.

氣體壓強變大C.

氣體對外界做功 D.

氣體對外界放熱解析

由圖可知，

理想氣體的變化為等溫膨脹，

故氣體壓強減小，

內(nèi)能不變，

氣體對外做功；

由熱力學(xué)第一定律可知，

氣體一定從外界吸收熱量

.

綜上可知，

C

對，

A

、

B

、

D

錯

.NetworkOptimizationExpertTe24NetworkOptimizationExpert

Team達(dá)標(biāo)檢測甲B

乙P程中（ ）A

、外力對乙做功，

甲的內(nèi)能不變。B

、外力對乙做功，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。2.

固定容器及可動活塞

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氣體乙。現(xiàn)將活塞

P

緩慢地向

B

移動一段距離，

已知氣體的溫度隨其內(nèi)能的增加而升高C，

則在移動

P

的過NetworkOptimizationExpertTe25NetworkOptimizationExpert

Team10.3

熱力學(xué)第一定律能量守恒定律高中物理 選修

3-3 第十章 第三節(jié)NetworkOptimizationExpertTe26NetworkOptimizationExpert

Team理解和掌握熱力學(xué)第一定律，并掌握其表達(dá)式。能運用熱力學(xué)第一定律解釋自然界能量的轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)移問題。理解能量守恒定律，

知道能量守恒定律是自然界普遍遵從的基本規(guī)律。知道第一類永動機是不可能制成的。課標(biāo)要求NetworkOptimizationExpertTe27NetworkOptimizationExpert

Team【問題】：改變物體內(nèi)能的方式有哪些？情景切入給你一段鐵絲，

想讓它的溫度升高，

你有哪些方法？NetworkOptimizationExpertTe28NetworkOptimizationExpert

Team改變內(nèi)能的兩種方式做功熱傳遞對內(nèi)對外吸熱放熱內(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）?U = W?U = QNetworkOptimizationExpertTe29NetworkOptimizationExpert

Team一、熱力學(xué)第一定律問題

2一根金屬絲經(jīng)過某一物理過程，溫度升高了，除非事先知道，否則根本無法判定是通過做功的方法，還是使用了傳熱的方法使它的內(nèi)能增加

.

因為單純地對系統(tǒng)做功和單純地對系統(tǒng)傳熱都能改變系統(tǒng)的內(nèi)能

.

既然它們在改變系統(tǒng)內(nèi)能方面是等效的，那么當(dāng)外界對系統(tǒng)做功為

W

，又對系統(tǒng)傳熱為

Q

時，系統(tǒng)內(nèi)能的增量

ΔU

應(yīng)該是多少？知識探究NetworkOptimizationExpertTe30NetworkOptimizationExpert

Team一個熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增加量等于外界向它傳遞的熱量與外界對它所做的功的和，這個關(guān)系叫做熱力學(xué)第一定律

.ΔU 物體內(nèi)能的增加量W 外界對物體做的功Q 物體吸收的熱量ΔU＝W+QNetworkOptimizationExpertTe31NetworkOptimizationExpert

Team1 熱力學(xué)第一定律探究點【問題

3

】：

外界對系統(tǒng)做功、傳熱，

這時系統(tǒng)的內(nèi)能增加了。反過來系統(tǒng)也可以對外界做功或傳熱，那么這時系統(tǒng)的內(nèi)能將如何變化呢？ΔU＝Q

＋WNetworkOptimizationExpertTe32NetworkOptimizationExpert

Team

【討論

2

】三者遵從符號法則：做功

W熱量

Q內(nèi)能的改變

ΔU取正值“＋”外界對系統(tǒng)做功系統(tǒng)從外界吸收熱量系統(tǒng)的內(nèi)能增加取負(fù)值“－”系統(tǒng)對外界做功系統(tǒng)向外界放出熱量系統(tǒng)的內(nèi)能減少1 熱力學(xué)第一定律探究點ΔU＝Q＋

WNetworkOptimizationExpertTe33NetworkOptimizationExpert

Team例

1一定量的氣體從外界吸收了2.

6×

105 J

的熱量，

內(nèi)能增加了根據(jù)熱力學(xué)第一定律表達(dá)式解析：Q

>0ΔU

>0ΔU＝W＋

QW＝ΔU－

Q＝4.2×105J－2.6×105

J＝1.6×105J>04.2×

105 J

，

是氣體對外界做了功，

還是外界對氣體做了功

?

做了多少功

?外界對氣體做功NetworkOptimizationExpertTe34NetworkOptimizationExpert

Team2.

如圖是封閉的汽缸，內(nèi)部封有一定質(zhì)量的理想氣體．外力推動活塞

P

壓縮氣體解析：，對缸內(nèi)氣體做功

800

J

，同時氣體向外界放熱

200

J

，則缸內(nèi)氣體的A

( )A

．

溫度升高，

內(nèi)能增加

600

JB

．溫度升高，內(nèi)能減少

200

JC

．

溫度降低，

內(nèi)能增加

600

JD

．

溫度降低，

內(nèi)能減少

200

J

ΔU＝W＋

Q

ΔU＝800J＋(－200J)＝600

J分子勢能為零分子動能增加溫度升高NetworkOptimizationExpertTe35NetworkOptimizationExpert

Team2 能量守恒定律探究點【討論

3

】自然界中存在多種運動形式，每種運動形式都對應(yīng)一種能量，請同學(xué)們討論下列運動各對應(yīng)的是什么能量？機械運動分子的熱運動電荷定向運動機械能：動能、勢能分子內(nèi)能：

分子動能和分子勢能電能NetworkOptimizationExpertTe36NetworkOptimizationExpert

Team2能量守恒定律探究點【問題

5

】這些不同的能量可以相互轉(zhuǎn)化嗎？你能舉出日常生活中能量相互轉(zhuǎn)化的例子嗎？NetworkOptimizationExpertTe37NetworkOptimizationExpert

Team塔式太陽能熱電站電站有一個高塔，

塔頂上裝有鍋爐，

塔的周圍裝有平面反射鏡，

它把陽光反射后集中在鍋爐上，

把鍋爐內(nèi)的工作物質(zhì)水加熱成高溫高壓蒸汽。高溫高壓蒸汽通過管道輸送到汽輪發(fā)電機太陽能 內(nèi)能 機械能 電能NetworkOptimizationExpertTe38NetworkOptimizationExpert

Team打雷放電時間極短，

但電流異常強大。放電時產(chǎn)Th的強光，就是閃電。閃電時釋放出的大量熱能，能使局部空氣溫度瞬間升高１萬

—

2

萬攝氏度。電能 光能、

聲能、

內(nèi)能NetworkOptimizationExpertTe39NetworkOptimizationExpert

Team?

光合作用光能

化學(xué)能

化學(xué)能 電能剛煮好的雞蛋放入涼水中

內(nèi)能：雞蛋

涼水NetworkOptimizationExpertTe40NetworkOptimizationExpert

Team2 能量守恒定律探究點大量的事實表明：

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)移到別的物體，

在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中其總量不變，

這就是能量守恒定律能量守恒定律是一切自然現(xiàn)象都遵從的一條自然規(guī)律。關(guān)于它的確立過程及意義，請大家閱讀課本

54

頁到

55

頁相關(guān)內(nèi)容并找出答案。NetworkOptimizationExpertTe41NetworkOptimizationExpert

Team2 能量守恒定律探究點【問題

6

】能量守恒定律守恒定律是某一位科學(xué)家研究的成果嗎？從

18

世紀(jì)末到

19

世紀(jì)

40

年代，

不同領(lǐng)域、不同角度【問題

7

】他的發(fā)現(xiàn)被認(rèn)為是能量守恒定律的先驅(qū)的人和被公認(rèn)為的第一個提出能量守恒思想的人分別是誰？俄國化學(xué)家：

蓋斯

（

先驅(qū)） 德國醫(yī)生：

邁爾（

第一個提出）【問題

8

】哪兩位科學(xué)家利用能量守恒定律預(yù)言了中微子的存在并在后來得到了證實？W.

泡利和

E.

費米NetworkOptimizationExpertTe42NetworkOptimizationExpert

Team2 能量守恒定律探究點能量轉(zhuǎn)化和守恒定律的發(fā)現(xiàn)是科學(xué)史上的重大事件。能量守恒定律與細(xì)胞學(xué)說、生物進(jìn)化論一起列為19

世紀(jì)的三大發(fā)現(xiàn)?！締栴}

9

】能量守恒定律的意義？把原來人們認(rèn)為互不相關(guān)的各種現(xiàn)象（如力學(xué)的、熱學(xué)的、電學(xué)的、磁學(xué)的、光學(xué)的、化學(xué)的、生物學(xué)的、地理學(xué)的等）聯(lián)系在一起，把表面上完全不同的各類運動統(tǒng)一在一個自然規(guī)律中。NetworkOptimizationExpertTe43NetworkOptimizationExpert

Team秋千的機械能守恒秋千的能量正在消失只有動能和重力勢能的相互轉(zhuǎn)化減少的機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但總能量守恒解析：

整個過程中只有機械能和內(nèi)能之間的相互轉(zhuǎn)化，

根據(jù)能量守恒定律

D

答案正確。即時檢測 2自由擺動的秋千擺動幅度越來越小，下列說法正確的是

（ D）NetworkOptimizationExpertTe44NetworkOptimizationExpert

Team3 永動機探究點【問題

10

】既然一切過程都遵從能量守恒，是否可以制造如圖的這樣一類裝置（

它不需要任何動力或燃料，

卻能不斷地對外做功）

并且加以利用？（不吃草的馬）概念：

不需要動力或燃料，

卻能源源不斷對外做功的機器結(jié)果：

制造永動機的千萬次努力都以失敗而告終NetworkOptimizationExpertTe45NetworkOptimizationExpert

Team3 永動機探究點【問題

11

】永動機是在什么樣的歷史背景下產(chǎn)生的？17-18

世紀(jì)，

資本主義發(fā)展初期，為滿足生產(chǎn)對動力日益增加的需求【討論

4

】第一類永動機失敗的原因它的思想違背了能量守恒定律NetworkOptimizationExpertTe46NetworkOptimizationExpert

Team等效 的．2

．一個熱