物理（人教版選修33）課件第10章第3節(jié)熱力學(xué)第一定律能量守恒定律

第十章熱力學(xué)定律第三節(jié)熱力學(xué)第一定律能量守恒定律1．理解熱力學(xué)第一定律．2．能運(yùn)用熱力學(xué)第一定律解釋自然界能量的轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)移問(wèn)題．3．理解能量守恒定律，知道能量守恒是自然界普遍遵從的基本規(guī)律．4．知道第一類永動(dòng)機(jī)是不可能制成的．一、熱力學(xué)第一定律1．功和熱：改變系統(tǒng)的內(nèi)能_______和_________這兩種方法是等效的，即一定數(shù)量的功與_______________相對(duì)應(yīng)．2．內(nèi)容：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_______與外界對(duì)它所做的_____的和．3．表達(dá)式：_________________.做功熱傳遞確定數(shù)量的熱熱量功ΔU＝Q＋W二、能量守恒定律1．大量事實(shí)證明：各種形式的能可以相互轉(zhuǎn)化，并且在轉(zhuǎn)化過(guò)程中總量_______.2．能量守恒定律：能量既不會(huì)憑空_______，也不會(huì)憑空_______，它只能從一種形式_______為另一種形式，或者從一個(gè)物體_______到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程中其總量____________.不變產(chǎn)生消失轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)移保持不變3．定律表明：(1)各種形式的能可以互相__________.(2)各種互不相關(guān)的物理現(xiàn)象可以用____________________聯(lián)系在一起．轉(zhuǎn)化能量轉(zhuǎn)化和守恒定律一、熱力學(xué)第一定律的理解1．對(duì)ΔU＝W＋Q的理解熱力學(xué)第一定律將單純的絕熱過(guò)程和單純的熱傳遞過(guò)程中內(nèi)能改變的定量表述推廣到一般情況，既有做功又有熱傳遞的過(guò)程，其中ΔU表示內(nèi)能改變的數(shù)量，W表示做功的數(shù)量，Q表示外界與物體間傳遞的熱量．2．對(duì)公式ΔU、Q、W符號(hào)的規(guī)定

內(nèi)能ΔU的符號(hào)最好記：增加取正號(hào)，減少取負(fù)號(hào)．然后利用單純絕熱過(guò)程理解W的符號(hào)：ΔU＝W，內(nèi)能增加，ΔU＞0，W為正，即外界對(duì)物體做功時(shí)W取正號(hào)；反之，物體對(duì)外界做功時(shí)W取負(fù)號(hào)．再利用單純的熱傳遞過(guò)程理解Q的符號(hào)：ΔU＝Q，內(nèi)能增加，當(dāng)然要吸熱，故吸收熱量時(shí)Q取正號(hào)；反之，釋放熱量時(shí)Q取負(fù)號(hào)．3．幾種特殊情況(1)若過(guò)程是絕熱的，則Q＝0，W＝ΔU，外界對(duì)物體做的功等于物體內(nèi)能的增加．(2)若過(guò)程中不做功，即W＝0，則Q＝ΔU，物體吸收的熱量等于物體內(nèi)能的增加．(3)若過(guò)程的始末狀態(tài)物體的內(nèi)能不變，即ΔU＝0，則W＋Q＝0或W＝－Q，外界對(duì)物體做的功等于物體放出的熱量．4．應(yīng)用熱力學(xué)第一定律解題的一般步驟(1)根據(jù)符號(hào)法則寫(xiě)出各已知量(W、Q、ΔU)的正、負(fù)；(2)根據(jù)方程ΔU＝W＋Q求出未知量；(3)再根據(jù)未知量結(jié)果的正、負(fù)來(lái)確定吸熱、放熱情況或做功情況．二、改變內(nèi)能兩種方式的比較1．改變內(nèi)能的兩種方式的比較2.判斷是否做功的方法一般情況下外界對(duì)物體做功與否，需看物體的體積是否變化．(1)若物體體積增大，表明物體對(duì)外界做功，W<0；(2)若物體體積變小，表明外界對(duì)物體做功，W>0.三、能量守恒定律1．能量守恒定律(1)不同形式能量之間可以相互轉(zhuǎn)化①在自然界中不同的能量形式與不同的運(yùn)動(dòng)形式相對(duì)應(yīng)．②不同形式能量之間的轉(zhuǎn)化是通過(guò)做功來(lái)完成的．(2)能量守恒定律的意義①能的轉(zhuǎn)化和守恒定律是19世紀(jì)自然科學(xué)中三大發(fā)現(xiàn)之一，也莊嚴(yán)宣告了永動(dòng)機(jī)幻想的徹底破滅．②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)定律將廣泛的自然、科學(xué)和技術(shù)領(lǐng)域聯(lián)系起來(lái)了，使不同領(lǐng)域的科學(xué)工作者具有了一系列的共同語(yǔ)言．2．對(duì)能量守恒定律的理解(1)某種形式的能減少，一定有其他形式的能增加，且減少量和增加量一定相等．(2)某個(gè)物體的能量減少，一定存在其他物體的能量增加，且減少量和增加量一定相等．注意：在利用能量轉(zhuǎn)化與守恒定律解題時(shí)，先搞清過(guò)程中有幾種形式的能在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移，分析初末狀態(tài)的能量E初、E末或確定能量的變化ΔE增、ΔE減各為多少，再由E初＝E末或ΔE增＝ΔE減列式求解．3．永動(dòng)機(jī)不可能制成(1)第一類永動(dòng)機(jī)①概念：不消耗能量的機(jī)器．②結(jié)果：無(wú)一例外地歸于失?。墼颍哼`背能量守恒定律．(2)永動(dòng)機(jī)給我們的啟示人類利用和改造自然時(shí)，必須遵循自然規(guī)律．

如圖所示，用絕熱活塞把絕熱容器隔成容積相同的兩部分，先把活塞鎖住，將質(zhì)量和溫度相同的氫氣和氧氣分別充入容器的兩部分(氫氣和氧氣都可看作是理想氣體)，然后提起銷子S，使活塞可以無(wú)摩擦地滑動(dòng)．當(dāng)活塞平衡時(shí)，下面說(shuō)法正確的是A．氫氣的溫度升高 B．氫氣的壓強(qiáng)減小C．氧氣的內(nèi)能增大 D．氫氣的體積減小一、熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用解析：氫氣和氧氣的質(zhì)量雖然相同，但由于氫氣的摩爾質(zhì)量小，故氫氣物質(zhì)的量多，又體積和溫度相同，所以氫氣產(chǎn)生的壓強(qiáng)大．當(dāng)拔掉銷子后，由于氫氣物質(zhì)的量多，壓強(qiáng)大，會(huì)推動(dòng)活塞向氧氣一方移動(dòng)，這時(shí)氫氣對(duì)外做功，又無(wú)熱傳遞，由ΔU＝W＋Q可知，氫氣內(nèi)能減少，溫度降低．對(duì)氧氣而言，外界對(duì)它做功，體積減小，由ΔU＝W＋Q可知，無(wú)熱傳遞的情況下，氧氣內(nèi)能增加，溫度升高．答案：BC

絕熱容器是指與外界不發(fā)生熱交換的容器；一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，溫度升高，內(nèi)能增加，溫度降低，內(nèi)能減少．1.一個(gè)氣泡從恒溫水槽的底部緩慢向上浮起，(若不計(jì)氣泡內(nèi)空氣分子勢(shì)能的變化)則(

)A．氣泡對(duì)外做功，內(nèi)能不變，同時(shí)放熱B．氣泡對(duì)外做功，內(nèi)能不變，同時(shí)吸熱C．氣泡內(nèi)能減少，同時(shí)放熱D．氣泡內(nèi)能不變，不吸熱也不放熱

解析：在氣泡緩慢上升的過(guò)程中，氣泡外部的壓強(qiáng)逐漸減小，氣泡膨脹，對(duì)外做功，故氣泡中空氣分子的內(nèi)能減小，溫度降低．但由于外部恒溫，且氣泡緩慢上升，故可以認(rèn)為上升過(guò)程中氣泡內(nèi)空氣的溫度始終等于外界溫度，內(nèi)能不變，故須從外界吸收熱量，且吸收的熱量等于對(duì)外界所做的功．答案：B

行駛中的汽車制動(dòng)后滑行一段距離，最后停下；流星在夜空中墜落并發(fā)出明亮的火焰；降落傘在空中勻速下降；條形磁鐵在下落過(guò)程中穿過(guò)閉合線圈，線圈中產(chǎn)生電流．上述不同現(xiàn)象中包含相同的物理過(guò)程的是A．物體克服阻力做功B．物體的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量C．物體的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量D．物體的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能或其他形式的能

二、能量守恒定律的應(yīng)用解析：這四個(gè)現(xiàn)象中，物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程都受到阻力，汽車主要是制動(dòng)阻力，流星墜落和降落傘降落受到空氣阻力，條形磁鐵下落過(guò)程受到磁場(chǎng)阻力，因而物體克服阻力做功，A選項(xiàng)對(duì)．四個(gè)物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，汽車是動(dòng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，流星、降落傘、條形磁鐵是重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能或其他形式的能，總之是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，D選項(xiàng)正確．答案：AD2.一顆子彈以某一水平速度擊中靜止在光滑水平面上的木塊，并從中穿出，對(duì)于這一過(guò)程，下列說(shuō)法中正確的是(

)A．子彈減小的機(jī)械能等于木塊增加的機(jī)械能B．子彈減少的能量等于木塊增加的能量C．子彈減少的機(jī)械能等于木塊增加的動(dòng)能與木塊增加的內(nèi)能之和D．子彈減少的動(dòng)能等于