新课标人教版12选修一22《热力学第一定律》

热力学第一定律 能量守恒定律学习要求1掌握热力学第一定律及其公式表达，会用表达式分析和计算问题 2掌握能量守恒定律，理解这个定律的重要意义，会用能量转化和守恒的观点分析物理现象 3能综合运用学过的知识，用能量守恒定律进行有关计算，分析、解决有关问题 4了解第一类永动机不可能制成的原因 课堂笔记1热力学第一定律(1)热力学第一定律表示的是功、热量跟内能之间的定量关系(2)表达式为 ：(3)W、Q、U正负号确定 W：外界对物体做功，W取正值；物体对外界做功，W取负值 Q：物体吸热，Q取正值；物体放热Q取负值 U：物体内能增加，U取正值；物体内能减少，U取负值 2能量守恒定律 (1)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别的形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中其总量不变 (2)能量守恒定律是自然界的普遍规律，是人们认识自然、改造自然的有力武器 3永动机不可能制成 人们把设想中的不消耗任何能量却可以源源不断地对外做功的机器叫做永动机，能量守恒定律的发现使人们认识到：任何一部机器，只能使能量从一种形式转化为另一种形式，而不能无中生有地制造能量，因此第一类永动机是不可能造成的问题讨论1热力学第一定律的几种典型应用： (1)若过程是绝热的，即Q0，则W=U，外界对物体做的功等于物体内能的增梅- (2)若过程中不做功。即W0，则QU，物体吸收的热量等于物体内能的增加 (3)若过程的始末物体的内能不变，即,U=0，则W+Q0，外界对物体做的功等于物体放出的热量，或者物体对外界做的功等于物体吸收的热量 2对能量守恒定律的理解 (1)自然界中不同的能量形式与不同的运动形式相对应：物体运动具有机械能、分子运动具有内能、电荷的运动具有电能、原子核内部的运动具有原子能等等 (2)不同形式的能量之间可以相互转化：“摩擦生热是通过克服摩擦做功将机械能转化为内能；水壶中的水沸腾时水蒸气对壶盖做功将壶盖顶起表明内能转化为机械能；电流通过电热丝做功可将电能转化为内能等等”这些实例说明了不同形式的能量之间可以相互转化且是通过做功来完成的这一转化过程 (3)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相等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相等 (4)由能量观点解题的步骤： 对一个过程分析有哪些形式的能在变化，如何变化? 由列方程求解例题分析 例1气体膨胀对外做功100J，同时从外界吸收了120 J的热量它的内能的变化可能是 A减小20J B增大20J C. 减小220J D增大220J 【解析】研究对象为气体依符号规则，对外做功W100J，吸收热量Q120J,由热力学第一定律有 0，说明气体的内能增加故选项B正确 (说明)(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，要依照符号规则代入数据 对结果的正、负，也同样依照符号规则来解释其意义 例2关于物体内能的变化，以下说法中正确的是( )A物体吸收热量，内能一定增大B物体对外做功，内能一定减少C.物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变D物体放出热量，同时对外做功，内能可能不变(解析)根据热力学第一定律知，物体内能的变化与外界对气体做功(或气体对外界做功)、气体从外界吸热(或向外界放热)两种因素有关物体吸收热量，但有可能同时对外做功，故内能有可能不变甚至减小，故选项A错同理，物体对外做功的同时有可能吸热，故内能不一定减小，选项B错若物体吸收的热量与对外做功相等，内能不变，选项C正确而放热与对外做功均使物体内能减小，选项D错故本题的正确答案为C 同步练习1. 关于物体内能的变化情况，下列说法中正确的是( )A吸热的物体，其内能一定增加 B体积膨胀的物体，其内能一定减少C.放热的物体，其内能也可能增加 D绝热压缩的物体，其内能一定增加2. 当物体的温度没有改变时，下列说法中比较确切的是( )A物体一定没有吸热 B物体的内能有可能改变C物体的内能一定没有改变 D物体与外界可能有热交换3. 气缸中的气体膨胀时推动活塞向外运动，若气体对活塞做的功是6103J，气体的内能减少了8103J，则在此过程中气体_热，吸收或放出的热量是_J.4.100的水完全变成100的水蒸气的过程中( )A. 水分子的平均动能增加B水分子的势能增加C. 水所增加的内能小于所吸收的热量D水所增加的内能等于所吸收的热量5有上下摆动且高度越来越低的滚摆，则下列关于能量的说法正确的有( ) A.滚摆的机械能守恒 B能量正在消失 C只有动能和势能的相互转化 D减少的机械能转化为内能，但总能量守恒6关于物体的内能变化，以下说法中正确的是( )A物体吸收热量，内能一定增加B物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变C物体对外做功，内能一定减小D物体放出热量，同时对外做功，内能可能不变7用步枪射出一颗质量为102的子弹，设火药在燃烧时产生0.75kcal的热量，且有30转变为子弹动能，则子弹出口的速度是多少?(j=4.2103Jkcal)8.汽车关闭发动机后，沿斜坡匀速下滑的过程中( )A汽车的机械能守恒B汽车的动能和势能相互转化C. 汽车的机械能转化为内能，总能量减少D. 机械能转化为内能，总能量守恒9永动机是不可能制成的，这是因为永动机( )A. 不符合机械能守恒定律B. 违背了能的转化和守恒定律C做功产生的热不符合热功当量D找不到合适的材料和合理的设计方案10下列各物体在历经历的过程中，内能增加的有( )A在光滑斜面上由静止释放而滑下的物体B水平飞行并射穿木块的子弹C在绝热的条件下被压缩的气体D在光滑水平面上运动的两个小球，碰撞后以共同的连度运动11质量为M的小车，以速度在光滑水平面上匀速行驶，在小车上方有一质量为m的木块，轻轻落在车上，其速度可忽略，由于木块和车间有摩擦，而使木块滑行一段距离后与车保持相对静止，求木块在车上滑行中产生的热