高中物理 10.3热力学第一定律 能量守恒定律 10.6能源和可持续发展导学案新人教版选修.doc

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1、10.3热力学第一定律　能量守恒定律10.6能源和可持续发展【课前自主学习】一、热力学第一定律1.热力学第一定律：⑴内容：一个热力学系统内能增量等于外界向它传递的与外界对它的和．⑵表达式：.（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．）⑶对公式ΔU、Q、W符号的规定WQΔU符号外界对物体做功物体吸收热量内能增加正号物体对外界做功物体放出热量内能减少负号⑷一般情况下外界对物体特别是气体做功与否，需看物体的体积是否变化．①若物体体积增大，表明物体对外界做功，W0.②若物体体积变小，表明外

2、界对物体做功，W0.二、能量守恒定律1.内容：能量既不会凭空，也不会凭空，它只能从一种形式为另一种形式，或者从一个物体到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变，这就是能量守恒定律．2.意义⑴各种物理现象可以用能量守恒定律联系在一起⑵不同形式的能可以相互转化：①某种形式的能减少，一定有其他形式的能增加，且减少量和增加量一定．②某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定．③各种形式的能在转化和转移过程中总能量守恒无需任何条件，而某种或几种形式的能的守恒是有条件的．例如，物体的机械

3、能守恒，必须是只有做功．⑶第一类永动机：不消耗或少消耗能量却能源源不断地对外做功的机器①研究结果：无一例外地归于失败．②不可能制成原因：违背定律．三、能源和可持续发展.1.常规能源：煤、石油、天然气．2.大量消耗常规能源造成的危害①空气质量恶化，危害生态环境．②大气污染最突出的影响是：温室效应和酸雨．3.开发新能源①化石能源的短缺和利用常规能源带来的环境污染，使得新能源的开发成为当务之急．②新能源：【课堂互动探究】一、热力学第一定律的理解和应用【问题导思】1．气体吸收热量，内能一定增加吗？2．对气体做功，同时气体

4、放出热量，内能一定减少吗？3．公式ΔU＝W＋Q中各物理量的符号是怎样规定的？【例1】一定质量的气体，在从一个状态变化到另一个状态的过程中，吸收热量280J，并对外做功120J，试问：(1)这些气体的内能发生了怎样的变化？(2)如果这些气体又返回原来的状态，并放出了240J热量，那么在返回的过程中是气体对外界做功，还是外界对气体做功？做多少功？二、能量守恒定律的理解和应用【问题导思】1．能量守恒需要条件吗？2．能量守恒定律对分析物理现象有什么意义？3.有一种所谓“全自动”机械手表，既不需要上发条，也不用任何电源，却

5、能不停地走下去．这是不是一种永动机？如果不是，维持表针走动的能量是从哪儿来的？【例2】如图所示，活塞将一定质量的气体封闭在直立圆筒形导热的汽缸中，活塞上堆放细沙，活塞处于静止，现逐渐取走细沙，使活塞缓慢上升，直到细沙全部取走．若活塞与汽缸之间的摩擦可忽略，则在此过程中(　　)A．气体对外做功，气体温度可能不变B．气体对外做功，内能一定减少C．气体压强可能增大，内能可能不变D．气体从外界吸热，内能一定增加　【例3】如图所示，绝热的容器内密闭一定质量的气体(不考虑分子间的作用力)，用电阻丝缓慢对其加热时，绝热活塞无摩

6、擦地上升，下列说法正确的是(　　)A．单位时间内气体分子对活塞碰撞的次数减少B．电流对气体做功，气体对外做功，气体内能可能减少C．电流对气体做功，气体对外做功，其内能可能不变D．电流对气体做功一定大于气体对外做功【例4】．如图所示，汽缸内封闭一定质量的理想气体，活塞通过定滑轮与一重物m相连并处于静止状态，此时活塞距缸口的距离h＝0.2m，活塞面积S＝10cm2，封闭气体的压强p＝5×104Pa.现通过电热丝对缸内气体加热，使活塞缓慢上升直至缸口．在此过程中封闭气体吸收了Q＝60J的热量，假设汽缸壁和活塞都是绝热的

7、，活塞质量及一切摩擦力不计，则在此过程中气体内能增加了多少？【说明】应用热力学第一定律的几种情况1．若气体发生绝热过程，即Q＝0，则ΔU＝W，气体内能的增加量等于外界对气体做的功．2．若气体发生等容过程，过程中不做功，即W＝0，则ΔU＝Q，气体内能的增加量等于气体从外界吸收的热量．3．若气体发生等温过程，过程的始末状态气体的内能不变，即ΔU＝0，则W＝－Q(或Q＝－W)，外界对气体做的功等于气体放出的热量(或气体吸收的热量等于气体对外界做的功)．4.若气体发生等压过程，【课堂互动探究】1．(2013·南京高二检测

8、)关于物体的内能及其变化，以下说法正确的是(　　)A．物体的温度改变时，其内能必定改变B．物体对外做功，其内能不一定改变，向物体传递热量，其内能也不一定改变C．物体对外做功，其内能必定改变．物体向外传出一定热量其内能必定改变D．若物体与外界不发生热交换，则物体的内能必定不改变2．一定量的气体在某一过程中，外界对气体做了8×104J的功，气体的内能减少了1.2×105J，则