高中物理 第4章 热力学定律与能量守恒 4.1 热力学第一定律 4.2 能量守恒定律的发现历程教师用书 沪科版选修3-3-沪科版高二选修3-3物理学案VIP免费

4．1热力学第一定律4．2能量守恒定律的发现历程学习目标知识脉络1.掌握功与内能的关系，掌握热量和内能的关系．(重点)2．正确认识做功和热传递在改变内能上是等效的，但本质是不同的．3．知道热力学第一定律的内容、公式，并能用其解决问题．(重点、难点)4．了解第一类永动机及其不可能制成的原因．5．知道能量守恒定律发现的过程，体会自然界的统一性．(重点)6．理解能量守恒定律的内涵及外延，并解释自然现象．(重点、难点)热力学第一定律[先填空]1．做功和内能的改变(1)绝热过程系统跟外界之间不发生热交换，这时系统经历的过程叫做绝热过程．(2)关系式ΔU＝U2－U1＝W.2．热传递和内能的改变(1)热传递的三种方式传导、对流、辐射．(2)关系式ΔU＝U2－U1＝Q.3．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1①内容：物体内能的增加量ΔU，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.③符号规则：物体从外界吸收热量，外界对物体做功，则Q＞0，W＞0；反之Q＜0，W＜0；若ΔU＞0表示物体内能增加，ΔU＜0表示物体内能减小．④意义：一个物体内能增加，必定有其他物体对它做功，或向它传递热量．与此同时，对此物体做功或向它传热的其他物体要减少等量的能量，而系统的总能量保持不变．在一切涉及热现象的宏观过程中，能量可以发生转移或转化，在转移或转化过程中总能量守恒．[再判断]1．在绝热过程中，外界对系统做多少功，内能就能增加多少．(√)2．热量一定从内能多的物体传递给内能少的物体．(×)3．做功和热传递在改变物体内能上是等效的．(√)[后思考]给旱区送水的消防车停于水平地面．在缓慢放水的过程中，若车胎不漏气且胎内气体温度不变，不计分子间的势能，试分析气体的吸、放热情况．图411【提示】由于车胎内气体温度不变，故气体分子的平均动能不变，内能不变．放水过程中气体体积增大，对外做功，由热力学第一定律可知，车胎内气体吸热．1．改变内能的两种方式的比较(1)等效的理解等效是指做功和热传递在改变物体内能上可以取得相同的效果．两种方式均可以改变物体的内能，如果我们不知道系统所经历的具体过程时，仅从内能的改变上无法区分系统所采用的是做功，还是热传递方式使其内能发生变化的．所以做功和热传递是等效的．(2)两种方式的区别比较项目做功热传递内能变化外界对物体做功，物体的内能增加物体对外界做功，物体的内能减少物体吸收热量，内能增加物体放出热量，内能减少物理实质其他形式的能与内能之间的转化不同物体间或同一物体不同部分之间内能的转移2相互联系做一定量的功或传递一定量的热在改变内能的效果上是相同的(3)内能及内能的变化①内能是状态量，物体的内能对应物体所处的状态．②内能的变化是过程量，通过做功和热传递可以改变物体的内能，即做功和热传递都是过程量．(4)内能、热量、功的区别①就某一状态而言，只有“内能”，根本不存在什么“热量”和“功”，因此，不能说一个系统中含有“多少热量”或“多少功”．②一个物体内能的多少是无法测量的，但物体内能的变化是可以测量的．2.对热力学第一定律的理解(1)热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种改变内能过程是等效的，而且给出了内能的变化量和做功与热传递之间的定量关系．此定律应用时各量的单位应统一．(2)对公式ΔU＝Q＋W符号的规定符号WQΔU＋外界对物体做功物体吸收热量内能增加－物体对外界做功物体放出热量内能减少(3)判断是否做功的方法一般情况下外界对物体做功与否，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，W＜0；②若物体体积变小，表明外界对物体做功，W＞0.3．热力学第一定律的应用应注意的问题(1)在应用过程中应特别分清W、Q的正负号，以便准确地判断ΔU的正、负．(2)几种特殊情况：①若过程是绝热的，则Q＝0，W＝ΔU，外界对物体做的功...