物理選修3-3熱力學(xué)第一定律《能量守恒》課件

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1、第三節(jié)熱力學(xué)第一定律能量守恒定律學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.理解熱力學(xué)第一定律的內(nèi)容及物理意義。2.會用熱力學(xué)第一定律分析、解釋有關(guān)的物理問題。3.理解能量守恒定律及其重要意義。4.知道第一類永動機(jī)不可能制成的原因。重點(diǎn)難點(diǎn)：1.運(yùn)用UWQ分析有關(guān)物理問題。2.會用能量轉(zhuǎn)化與守恒的觀點(diǎn)分析解決有關(guān)問題。1預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué) 梳理識記點(diǎn)撥 2 課堂講義 理解深化探究3對點(diǎn)練習(xí) 鞏固應(yīng)用反饋預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué) 梳理識記點(diǎn)撥 1.內(nèi)容：一個熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界向它傳遞的 與外界對它所做的 的和。2.公式：U 。一、熱力學(xué)第一定律熱量功QW二、能量守恒定律1.大量事實(shí)表明，各種形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化，并且在轉(zhuǎn)化過程中總量保持

2、。2.能量既不能憑空 ，也不能憑空 ，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量 。3.能量守恒定律是自然界中最普遍、最重要的規(guī)律之一。不變產(chǎn)生消失保持不變?nèi)?、永動機(jī)不可能制成1.第一類永動機(jī)：人們把設(shè)想的不消耗 的機(jī)器稱為第一類永動機(jī)。2.第一類永動機(jī)由于違背了 所以不可能制成。能量能量守恒定律課堂講義 理解深化探究一、熱力學(xué)第一定律1.內(nèi)容: 一個熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界向它傳遞的熱量與外界對它所做的功的和。2.公式： UWQ (1)對U、Q、W符號的規(guī)定:功W： 外界對系統(tǒng)做功，W0，即W為正值； 系統(tǒng)對外界做功，W0； 系統(tǒng)放熱

3、為負(fù)，Q0，即U為正值； 系統(tǒng)內(nèi)能減少，U0，即U為負(fù)值。(2)判斷是否做功的方法:一般情況下外界對系統(tǒng)做功與否，需看系統(tǒng)的體積是否變化： 若系統(tǒng)體積增大，表明系統(tǒng)對外界做功，W0。3.應(yīng)用熱力學(xué)第一定律解題的一般步驟:(1)明確研究對象是哪個物體或者是哪個熱力學(xué)系統(tǒng)。(2)分別列出物體或系統(tǒng)吸收或放出的熱量； 外界對物體所做的功或物體或系統(tǒng)對外所做的功。(3)根據(jù)熱力學(xué)第一定律UQW列出方程進(jìn)行求解。(4)特別注意的是物理量的正負(fù)號及其物理意義。例1一定量的氣體在某一過程中，外界對氣體做了8104 J的功，氣體的內(nèi)能減少了1.2105 J，則下列各式中正確的是( ) A.W 8104 J，

4、U 1.2105 J，Q 4104 J B.W 8104 J， U1.2105 J，Q2105 J C.W8104 J，U 1.2105 J，Q 2104 J D.W8104 J，U1.2105 J，Q4104 J B 針對針對訓(xùn)練1 :固定的水平汽缸內(nèi)由活塞B封閉著一定量的理想氣體，氣體分子之間的相互作用可以忽略。假設(shè)汽缸的導(dǎo)熱性能很好，環(huán)境的溫度保持不變。若用外力F將活塞B緩慢地向右拉動，則在拉動活塞的過程中，關(guān)于汽缸內(nèi)氣體的下列結(jié)論正確的是()A氣體對外做功， 氣體內(nèi)能減小。B氣體對外做功， 氣體內(nèi)能不變。C外界對氣體做功，氣體內(nèi)能不變。D氣體向外界放熱，氣體內(nèi)能不變。解析：選B.用力F

5、緩慢拉活塞時，氣體膨脹，對外做功，但由于汽缸的導(dǎo)熱性能很好，環(huán)境溫度又不變，汽缸會從外界吸收熱量而保持與環(huán)境溫度相同，因而氣體的內(nèi)能不變，故B選項(xiàng)正確。二、能量守恒定律1.內(nèi)容及意義: 能量既不能憑空產(chǎn)生，也不能憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變。 (1)不同形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化。 各種運(yùn)動形式都有對應(yīng)的能，如機(jī)械運(yùn)動對應(yīng)機(jī)械能，分子熱運(yùn)動對應(yīng)內(nèi)能等。不同形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化，如“摩擦生熱”機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，“電爐取熱”電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能等。(2)相互轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移時能量的總量保持不變。(3)意義： 一切物理過

6、程都適用，比機(jī)械能守恒定律更普遍，和細(xì)胞學(xué)說、達(dá)爾文的生物進(jìn)化論一起稱為19世紀(jì)自然科學(xué)的三大發(fā)現(xiàn)。2.第一類永動機(jī)是不可能制成的(1)不消耗能量而能源源不斷地對外做功的機(jī)器，叫第一類永動機(jī)。因?yàn)榈谝活愑绖訖C(jī)違背了能量守恒定律，所以無一例外地歸于失敗。(2)永動機(jī)給我們的啟示：人類利用和改造自然時，必須遵循自然規(guī)律。3.用能量守恒定律解題的方法：首先分析有哪幾種形式的能在參與轉(zhuǎn)化，分別列出增加的能量與減少能量的表達(dá)式。利用E增E減列式求解。例2如圖1所示，直立容器內(nèi)部被隔板隔開的A、B兩部分氣體，A的密度小，B的密度大，加熱氣體，并使兩部分氣體混合均勻，設(shè)此過程中氣體吸熱為Q，氣體內(nèi)能的增量為

7、U，則()A.UQ B.UQ D.無法比較圖1B 針對訓(xùn)練2 : 一帶電小球在空中由a點(diǎn)運(yùn)動到b點(diǎn)的過程中，受重力、靜電力和空氣阻力三個力的作用，若運(yùn)動過程中重力勢能增加3 J，機(jī)械能增加0.5 J，靜電力做功1 J，則小球()A重力做功3 J B電勢能增加1 JC克服空氣阻力做功0.5 J D動能減少2.5 JCD三、氣體實(shí)驗(yàn)定律和熱力學(xué)第一定律的綜合應(yīng)用三種特殊過程：1.等溫過程：2.等容過程：3.等壓過程：針對訓(xùn)練3倒懸的導(dǎo)熱汽缸中封閉著一定質(zhì)量的理想氣體，輕質(zhì)活塞可無摩擦地上下移動，活塞的橫截面積為S，活塞的下面吊著一個重為G的物體，大氣壓強(qiáng)恒為p0，起初環(huán)境的熱力學(xué)溫度為T0時，活塞

8、到汽缸底面的距離為L。當(dāng)環(huán)境溫度逐漸升高，導(dǎo)致活塞緩慢下降，該過程中活塞下降了0.1L，汽缸中的氣體吸收的熱量為Q。求：(1)汽缸內(nèi)部氣體內(nèi)能的增量U；(2)最終的環(huán)境溫度T。注意三種特殊過程的特點(diǎn)：1.等溫過程：內(nèi)能不變，U02.等容過程：體積不變，W03.等壓過程：壓強(qiáng)不變 等壓膨脹等壓膨脹 ，WpV 等壓壓縮等壓壓縮 ，WpV結(jié)合點(diǎn)是溫度和體積。一、熱力學(xué)第一定律：一、熱力學(xué)第一定律： 1. 1. 一個熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界向它傳遞的熱量和外界對它做功的和。一個熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界向它傳遞的熱量和外界對它做功的和。 2. 2. U UW WQ Q 3. 3. 用熱力學(xué)第一定

9、律判斷理想氣體的狀態(tài)變化。用熱力學(xué)第一定律判斷理想氣體的狀態(tài)變化。小結(jié)：小結(jié)：二、二、 能量守恒定律以及應(yīng)用：能量守恒定律以及應(yīng)用： 1. 1. 能量既不會憑空消失，也不會憑空產(chǎn)生它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形能量既不會憑空消失，也不會憑空產(chǎn)生它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到別的物體；在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中其總量保持不變。式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到別的物體；在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中其總量保持不變。 2. 2. 能量守恒定律的應(yīng)用：利用能量守恒定律的應(yīng)用：利用E增增E減減列式求解。列式求解。三、氣體實(shí)驗(yàn)定律與熱力學(xué)第一定律的綜合應(yīng)用三、氣體實(shí)驗(yàn)定律與熱力學(xué)第一定律的綜合應(yīng)用 1. 1. 等溫過程：內(nèi)能不變，等溫過程：內(nèi)能不變，U U0 0 2. 2. 等容過程：體積不變，等容過程：體積不變，W W0 0 3. 3. 等壓等壓過程：過程：壓強(qiáng)不變壓強(qiáng)不變等壓膨脹等壓膨脹 ，W Wp pV V 等壓壓縮等壓壓縮 ，W Wp pV V。作業(yè)：課后練習(xí)作業(yè)：課后練習(xí)2 學(xué)案例學(xué)案例2 謝謝指導(dǎo)！