1、第三節(jié)熱力學(xué)第一定律能量守恒定律,核心要點(diǎn)突破,課堂互動(dòng)講練,知能優(yōu)化訓(xùn)練,第三節(jié),課前自主學(xué)案,課標(biāo)定位,課標(biāo)定位,學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.理解熱力學(xué)第一定律，并能運(yùn)用熱力學(xué)第一定律分析和計(jì)算有關(guān)問(wèn)題 2理解能量守恒定律，會(huì)用能量守恒的觀點(diǎn)分析、解決有關(guān)問(wèn)題 3知道第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)是不可能制成的 重點(diǎn)難點(diǎn)：1.掌握熱力學(xué)第一定律的符號(hào)法則并能進(jìn)行有關(guān)計(jì)算 2能正確分析不同能量之間的轉(zhuǎn)化并能用能量觀點(diǎn)解決有關(guān)問(wèn)題,課前自主學(xué)案,一、熱力學(xué)第一定律 1改變內(nèi)能的兩種方式：_和_ 2熱力學(xué)第一定律 (1)內(nèi)容：一個(gè)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(duì)它所做的_的和 (2)表達(dá)式：_.,做功,傳熱,熱

2、量,功,UQW,二、能量守恒定律 1能量守恒定律內(nèi)容：能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式_為另一種形式，或者從一個(gè)物體_到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，能量的總量保持不變 2意義 (1)各種形式的能可以_,轉(zhuǎn)化,轉(zhuǎn)移,相互轉(zhuǎn)化,(2)各種互不相關(guān)的物理現(xiàn)象可以用能量守恒定律聯(lián)系在一起 三、永動(dòng)機(jī)不可能制成 1第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)：不需要任何動(dòng)力或燃料，卻能不斷地_的機(jī)器 2第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)不可能制成的原因：違背了_定律,對(duì)外做功,能量守恒,核心要點(diǎn)突破,一、熱力學(xué)第一定律與改變內(nèi)能的兩種方式 1對(duì)熱力學(xué)第一定律的理解 (1)對(duì)UWQ的理解：熱力學(xué)第一定律是對(duì)單純的絕熱過(guò)程和單純的傳熱過(guò)

3、程中內(nèi)能改變的定量表達(dá)推廣到一般情況，既有做功又有傳熱的過(guò)程，其中U表示內(nèi)能改變的數(shù)量，W表示做功的數(shù)量，Q表示外界與物體間傳遞的熱量,(2)對(duì)公式UQW符號(hào)的規(guī)定,2.改變內(nèi)能的兩種方式比較,3.判斷是否做功的方法 一般情況下外界對(duì)物體做功與否，需看物體的體積是否變化 (1)若物體體積增大，表明物體對(duì)外界做功，W0.,4幾種特殊情況 (1)若過(guò)程是絕熱的，則Q0，WU，外界對(duì)物體做的功等于物體內(nèi)能的增加 (2)若過(guò)程中不做功，即W0，則QU，物體吸收的熱量等于物體內(nèi)能的增加 (3)若過(guò)程的始末狀態(tài)物體的內(nèi)能不變，即U0，則WQ0或WQ，外界對(duì)物體做的功等于物體放出的熱量,即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，

4、小試牛刀) 1在熱力學(xué)第一定律的表達(dá)式UWQ中關(guān)于U、W、Q各個(gè)物理量的正、負(fù)，下列說(shuō)法中正確的是() A外界對(duì)物體做功時(shí)W為正，吸熱時(shí)Q為負(fù)，內(nèi)能增加時(shí)U為正 B物體對(duì)外界做功時(shí)W為負(fù)，吸熱時(shí)Q為正，內(nèi)能增加時(shí)U為負(fù),C物體對(duì)外界做功時(shí)W為負(fù)，吸熱時(shí)Q為正，內(nèi)能增加時(shí)U為正 D外界對(duì)物體做功時(shí)W為負(fù)，吸熱時(shí)Q為負(fù)，內(nèi)能增加時(shí)U為負(fù) 答案：C,二、對(duì)能量守恒定律的理解 1自然界中能量的存在形式 物體運(yùn)動(dòng)具有動(dòng)能，分子運(yùn)動(dòng)具有分子動(dòng)能，電荷具有電能，原子核內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)具有原子能等等，可見(jiàn)，在自然界中，不同的能量形式與不同的運(yùn)動(dòng)形式相對(duì)應(yīng) 2不同形式能量之間的轉(zhuǎn)化 “摩擦生熱”是通過(guò)克服摩擦做功將機(jī)

5、械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；水壺中的水沸騰時(shí)水蒸氣對(duì)壺蓋做,功將壺蓋頂起，表明內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；電流通過(guò)電熱絲做功可將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能等等，這些實(shí)例說(shuō)明了不同形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化，且這一轉(zhuǎn)化過(guò)程是通過(guò)做功來(lái)完成的 3能量守恒的兩種表述 (1)某種形式的能減少，一定有其他形式的能增加，且減少量和增加量一定相等 (2)某個(gè)物體的能量減少，一定存在其他物體的能量增加，且減少量和增加量一定相等,即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀) 2(2011年宿遷高二檢測(cè))自由擺動(dòng)的秋千擺動(dòng)幅度越來(lái)越小，下列說(shuō)法正確的是() A機(jī)械能守恒 B能量正在消失 C只有動(dòng)能和重力勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化 D減少的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但總能量守恒 解

6、析：選D.自由擺動(dòng)的秋千擺動(dòng)幅度越來(lái)越小，說(shuō)明機(jī)械能在減少，故A項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)錯(cuò)誤，而減少的機(jī)械能通過(guò)摩擦轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能，故B項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確,課堂互動(dòng)講練,一定量的氣體從外界吸收了2.6105 J的熱量，內(nèi)能增加了4.2105 J，是氣體對(duì)外界做了功，還是外界對(duì)氣體做了功？做了多少功？,【自主解答】根據(jù)熱力學(xué)第一定律表達(dá)式中的符號(hào)法則，知Q2.6105 J，U4.2105 J. 由UWQ， 得WUQ4.2105 J2.6105 J1.6105 J. W0，說(shuō)明是外界對(duì)氣體做了功 【答案】外界對(duì)氣體做功1.6105 J 【方法總結(jié)】(1)要明確研究的對(duì)象是哪個(gè)物體或者說(shuō)是哪個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)；,(2)應(yīng)

7、用熱力學(xué)第一定律計(jì)算時(shí)，要依照符號(hào)法則代入數(shù)據(jù)，對(duì)結(jié)果的正、負(fù)，也同樣依照符號(hào)法則來(lái)解釋其意義 變式訓(xùn)練1如圖1031是封閉的汽缸，內(nèi)部封有一定質(zhì)量的理想氣體外力推動(dòng)活塞P壓縮氣體，對(duì)缸內(nèi)氣體做功800 J，同時(shí)氣體向外界放熱200 J，則缸內(nèi)氣體的(),圖1031,A溫度升高，內(nèi)能增加600 J B溫度升高，內(nèi)能減少200 J C溫度降低，內(nèi)能增加600 J D溫度降低，內(nèi)能減少200 J 解析：選A.由熱力學(xué)第一定律：WQU得：U800 J(200 J)600 J，一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能大小只與溫度有關(guān)，U600 J0，故溫度一定升高，A選項(xiàng)正確,(2011年高考新課標(biāo)全國(guó)卷)對(duì)于一定量

8、的理想氣體，下列說(shuō)法正確的是() A若氣體的壓強(qiáng)和體積都不變,其內(nèi)能也一定不變 B若氣體的內(nèi)能不變，其狀態(tài)也一定不變 C若氣體的溫度隨時(shí)間不斷升高，其壓強(qiáng)也一定不斷增大,D氣體溫度每升高1 K所吸收的熱量與氣體經(jīng)歷的過(guò)程有關(guān) E當(dāng)氣體溫度升高時(shí)，氣體的內(nèi)能一定增大 【精講精析】A選項(xiàng)，p、V不變，則T不變，氣體的內(nèi)能不變，故選項(xiàng)A正確B選項(xiàng)，內(nèi)能不變，溫度不變，p、V可能變，選項(xiàng)B錯(cuò)誤C選項(xiàng)，氣體溫度升高，壓強(qiáng)不一定增大，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤D選項(xiàng)，氣體溫度每升高1 K吸收的熱量與氣體對(duì)外做功多少有關(guān)，即,與經(jīng)歷的過(guò)程有關(guān)，故選項(xiàng)D正確E選項(xiàng)，溫度升高，理想氣體的內(nèi)能一定增大，故選項(xiàng)E正確 【答案】A

9、DE,變式訓(xùn)練2一個(gè)氣泡從恒溫水槽的底部緩慢向上浮起，(若不計(jì)氣泡內(nèi)空氣分子勢(shì)能的變化)則 () A氣泡對(duì)外做功，內(nèi)能不變，同時(shí)放熱 B氣泡對(duì)外做功，內(nèi)能不變，同時(shí)吸熱 C氣泡內(nèi)能減少，同時(shí)放熱 D氣泡內(nèi)能不變，不吸熱也不放熱,解析：選B.在氣泡緩慢上升的過(guò)程中，氣泡外部的壓強(qiáng)逐漸減小，氣泡膨脹，對(duì)外做功，故氣泡中空氣分子的內(nèi)能減小，溫度降低但由于外部恒溫且氣泡緩慢上升，故可以認(rèn)為上升過(guò)程中氣泡內(nèi)空氣的溫度始終等于外界溫度，內(nèi)能不變，故須從外界吸收熱量，且吸收的熱量等于對(duì)外界所做的功,如圖1032所示，A、B是兩個(gè)完全相同的鐵球，初溫相同A放在絕熱板上，B用絕熱繩懸掛現(xiàn)只讓它們吸熱，當(dāng)它們升高

10、相同的溫度時(shí)，吸熱分別為QA、QB，則(),圖1032,AQAQB BQAQB D無(wú)法確定 【精講精析】A、B升高相同的溫度，根據(jù)Qcmt可知，升溫需要的能量是相同的由于受熱膨脹，A的重心升高，重力勢(shì)能增加，吸熱QA一部分用于升溫，一部分用于增加重,力勢(shì)能Ep，即QAQEp；B的重心降低，重力勢(shì)能減小，吸熱QB和減少的重力勢(shì)能Ep共同用于升溫，即QQBEp；顯然QAQB. 【答案】C 【方法總結(jié)】重力勢(shì)能的變化是此題的關(guān)鍵無(wú)論能量怎樣變化，能量總是守恒的,變式訓(xùn)練3 (2011年浙江金華十校聯(lián)考)如圖1033所示的絕熱容器中，A、B各有一個(gè)可自由移動(dòng)的輕活塞，活塞下面是水，上面是空氣，大氣壓恒定A、B底部由帶有閥門(mén)K的管道相連，整個(gè)裝置與外界絕熱原先A中水面比B中高，打開(kāi)閥門(mén)，使A中的水逐漸向B中流動(dòng)，最后達(dá)到平衡在這個(gè)過(guò)程中，下面說(shuō)法正確的是(),圖1033,A大氣壓力對(duì)水做功，水的內(nèi)能不變 B