高中物理第5章热力学定律第1节热力学第一定律第2节能量的转化与守恒教师用书鲁科版.doc

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1、第1节　热力学第一定律第2节　能量的转化与守恒学习目标知识脉络1.理解热力学第一定律．(重点)2．会用ΔU＝W＋Q解决一些简单问题．(重点)3．知道第一类永动机不可能制成．4．了解能量守恒定律的发现过程．5．理解能量的转化与守恒定律，会用能量的观点解释自然现象．(难点)热力学第一定律1．改变物体内能的两种方式做功和热传递．2．物体内能的改变(1)如果物体与外界无热传递，若外界对物体做功，则物体的内能增加；若物体对外做功，物体的内能减少．(2)如果物体既不对外做功，外界也不对物体做功，则物体吸收热量时，它的内能增加；物体放出热量时，它的内能减少．3．热力学第一定律(1)内容：物体内能的增加量Δ

2、U，等于外界对物体所做的功W与物体从外界吸收的热量Q之和．(2)表达式：ΔU＝W＋Q．4．热力学第一定律的定义(1)内能的变化必然伴随有做功或热传递．(2)一切涉及热现象的宏观过程中，能量可以发生转移或转化，此过程中总能量守恒．5．第一类永动机(1)概念：不消耗任何能量而能永远对外做功的机器．11(2)结果17～18世纪，人们提出了许多永动机设计方案，但都以失败而告终．(3)原因设想能量能够无中生有地创造出来，违背了热力学第一定律．(4)启示人类利用和改造自然时，必须遵循自然规律．1．热量、功和内能三者单位相同，物理意义相同．(×)2．热量和功由过程决定，而内能由物体状态决定．(√)3．系统

3、内能增加了100J，可能是外界采用绝热方式对系统做功100J，也可能是外界单纯地对系统传热100J．(√)有一种所谓的“全自动”机械手表，既不需要上发条，也不用任何电源，却能不停地走下去．这是不是一种永动机呢？如果不是，你知道维持表针走动的能量是哪儿来的吗？图511【提示】　不是永动机．能量是通过摆动手臂对表内的转轮做功而储存的．探讨1：若物体的内能增加，一定是吸收了热量吗？【提示】　不一定，因为做功和热传递都能改变物体的内能．探讨2：物体的内能不变，能否说明外界既没有对物体做功，也没有发生热传递？【提示】　不能．可能是外界对物体做的功等于物体放出的热量(或物体吸收的热量等于物体对外界做的功

4、)．1．对ΔU＝W＋Q的理解热力学第一定律将单纯的绝热过程和单纯的热传递过程推广到一般情况，既有做功又有热传递的过程，其中ΔU表示内能改变的数量，W表示做功的数量，Q表示外界与物体间传递的热量．2．对公式ΔU、Q、W符号的规定11符号WQΔU正号外界对物体做功物体吸收热量内能增加负号物体对外界做功物体放出热量内能减少3.应用热力学第一定律解题的一般步骤(1)首先选定研究对象是哪个物体或哪个热力学系统．(2)根据符号法则写出各已知量(W、Q、ΔU)的正、负．(3)根据方程ΔU＝W＋Q求出未知量．(4)再根据未知量结果的正、负来确定吸热、放热情况或做功情况．4.判断气体做功正、负的方法(1)若气

5、体体积增大，表明气体对外界做功，W<0.(2)若气体体积变小，表明外界对气体做功，W>0.5.几种常见的气体变化过程(1)绝热过程：过程是绝热的，则Q＝0，W＝ΔU，外界对气体做的功等于气体内能的增加．(2)等容过程：在该过程中气体不做功，即W＝0，则Q＝ΔU，气体吸收的热量等于气体内能的增加．(3)等温过程：在过程的始末状态，气体的内能不变，即ΔU＝0，则W＋Q＝0或W＝－Q，表示气体吸收的热量全部用来对外做功或外界对气体所做的功全部转换为热量放出．1．下列过程，可能发生的是(　　)A．物体吸收热量，对外做功，同时内能增加B．物体吸收热量，对外做功，同时内能减少C．外界对物体做功，同时物体

6、吸热，内能减少D．外界对物体做功，同时物体放热，内能增加E．物体对外界做功，同时物体放热，内能增加【解析】　根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，做功和热传递都可以改变物体的内能，故由此可确定A、B、D正确，C、E错误．【答案】　ABD2．景颇族祖先发明的点火器如图512所示，用牛角做套筒，木制推杆前端粘着艾绒，猛推推杆，艾绒即可点燃，对筒内封闭的气体，在此压缩过程中(　　)【导学号：30110061】图512A．气体温度升高，压强不变11B．气体温度升高，压强变大C．气体对外界做正功D．外界对气体做正功E．气体的内能增加【解析】　压缩气体时，外界对气体做功，内能增加，温度升高，体积变小，压强增大

7、，所以B、D、E正确．【答案】　BDE3．一定量的气体内能增加了3×105J，(1)若吸收了2×105J的热量，则是气体对外界做功，还是外界对气体做功？做了多少焦耳的功？(2)若气体对外界做了4×105J的功，则是气体放热还是从外界吸热？放出或吸收的热量是多少？【解析】　(1)由热力学第一定律ΔU＝Q＋W得W＝ΔU－Q＝3×105J－2×105J＝1×105J外界对气体做功．(2)由ΔU＝Q＋W得Q＝ΔU－W