高中物理 第十章 热力学定律 第3节 热力学第一定律 能量守恒定律学案 新人教版选修3-3-新人教版高二选修3-3物理学案VIP免费

第3节热力学第一定律能量守恒定律1.理解热力学第一定律，掌握它的表达式并能进行有关计算．2.理解能量守恒定律，会用能量守恒的观点分析、解决有关问题．3.知道第一类永动机是不可能制成的．一、热力学第一定律1．改变内能的两种方式：做功和传热．2．热力学第一定律(1)内容：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和．(2)表达式：ΔU＝Q＋W．1．(1)外界对系统做功，系统的内能一定增加.()(2)系统内能增加，一定是系统从外界吸收热量．()(3)系统从外界吸收热量5J，内能可能增加5J．()(4)系统内能减少，一定是系统对外界做功．()提示：(1)×(2)×(3)√(4)×二、能量守恒定律内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变．意义(1)各种形式的能可以相互转化．(2)各种互不相关的物理现象可以用能量守恒定律联系在一起．2．(1)石子从空中落下，最后停止在地面上，说明机械能消失了．()(2)用太阳灶烧水是太阳能转化为内能．()提示：(1)×(2)√三、永动机不可能制成第一类永动机：不需要任何动力或燃料，却能不断地对外做功的机器．第一类永动机不可能制成的原因：违背了能量守恒定律．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？提示：这不是永动机．是通过手臂的摆动获得能量．热力学第一定律的理解和应用1．对公式ΔU＝Q＋W中ΔU、Q、W符号的规定符号QWΔU＋物体吸收热量外界对物体做功内能增加－物体放出热量物体对外界做功内能减少2.几种特殊情况(1)若过程是绝热的，即Q＝0，则ΔU＝W，物体内能的增加量等于外界对物体做的功．(2)若过程中不做功，即W＝0，则ΔU＝Q，物体内能的增加量等于物体从外界吸收的热量．(3)若过程的始末状态物体的内能不变，即ΔU＝0，则W＝－Q(或Q＝－W)，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)．3．判断是否做功的方法：一般情况下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)若物体体积减小，表明外界对物体做功，W>0.命题视角1用热力学第一定律定性分析密闭有空气的薄塑料瓶因降温而变扁，此过程中瓶内空气(不计分子势能)()A．内能减小，外界对其做功B．内能减小，吸收热量C．内能增大，对外界做功D．内能增大，放出热量[解析]密闭有空气的薄塑料瓶降温说明气体的内能减小，薄塑料瓶变扁说明外界对气体做功；由热力学第一定律可知，气体在变化过程中放出热量，所以选项A正确．[答案]A命题视角2用热力学第一定律进行定量计算如图所示是密闭的汽缸，外力推动活塞P压缩气体，对缸内气体做功500J，同时气体向外界放热100J，缸内气体的()A．温度升高，内能增加400JB．温度升高，内能减少400JC．温度降低，内能增加600JD．温度降低，内能减少600J[解析]由热力学第一定律可得ΔU＝W＋Q＝500J＋(－100J)＝400J，即缸内气体内能增加400J，气体温度升高，故选项A对，B、C、D错．[答案]A应用热力学第一定律解决问题的关键(1)要明确研究的对象是哪个物体或者说是哪个热力学系统．(2)应用热力学第一定律计算时，要依照符号法则代入数据，对结果的正、负也同样依照符号法则来解释其意义．命题视角3热力学第一定律与气体实验定律的综合应用如图所示，A、B两点表示一定质量的某种理想气体的两个状态，当气体从状态A变化到状态B时()A．气体内能一定增加B．气体压强变大C．气体对外界做功D．气体对外界放热[思路点拨](1)一定质量理想气体的内能由温度决定．(2)由pV＝C判断压强变化．(3)根据体积变化判断做功情况．(4)由热力学第一定律判断吸热还是放热．[解析]由题图可知，理想气体的变化为等温膨胀，气体压强减小，故气体的内能不变，气体对外做功；由热力学第一定律可知，气体一定从外界吸收热量．综上可知，C对，A、B、D错．[答案]C【通关练习】1．下列说法正确的是()A．物体放出热量，其内能一定减小B．物体对外做功，其内能一定减小C．物体吸收热量...