金版学案13-14物理(人教版)选修3-3课件：10.3热力学第一定律、能量守恒定律

1、第第3 3节热力学第一定律能量守恒定律节热力学第一定律能量守恒定律热力学定律高空的气温为什么低研究大气现象时常常用到热力学第一定律通常把温度、压强相同的一部分空气作为研究的对象，叫做气团，直径上千米由于气团很大，边缘部分和外界的热交换对整个气团没有明显的影响，即公式WQU中的Q0，所以气团的内能的增减只等于外界对它做功或它对外界做功的多少：UW.阳光烤暖了大地，地面又使得下层的气团温度升高，密度减小，因而上升气团膨胀的时候要推挤周围的空气，对外做功，因此内能减小，温度降低所以越高的地方，空气的温度越低对于干燥的空气，大约每升高1 km温度降低10 .飞机在万米高空飞行的时候，舱外气温往往在50

2、 以下由于机上有空调设备，舱内总是温暖如春不过这时空调的作用不是使空气升温，而是降温高空的大气压比舱内气压低，要使舱内获得新鲜空气必须使用空气压缩机把空气从舱外压进来在这个过程中，空气压缩机对气体做功，使气体的内能增加，温度上升如果不用空调，机舱内的温度可能达到50 以上！1改变内能的两种方式(1)定义：任何一个热力学系统都必定存在一个只依赖于系统自身状态的物理量，这个物理量在两个状态间的差别与外界在绝热过程中对系统所做的功相联系我们把这个物理量称为系统的_(2)功和内能做功可以改变物体的内能，做功过程实现了其他形式的能向内能的_，内能的变化(U)用做功的多少(W)来量度，外界对系统做多少功，

3、系统内能就_多少，系统对外界做多少功，系统的内能就_多少，即_，所以说做功是能量转化的量度1.(1)内能 (2)转化增加减少UW(3)热和内能热传递传递的是_，只能发生在存在_的物体上或存在着_的物体之间传递方向：高温低温通过热传递改变物体内能的过程热传递的过程是把内能从一个物体_到另一个物体，或从物体的一部分转移到物体的另一部分内能的变化(U)用热传递的热量(Q)来量度外界传递给系统热量，系统内能就_，系统向外界传递热量，系统的内能就_，即_(3)热量温度差温度差转移增加减少 UQ2热力学第一定律(1)一个热力学系统的内能的增量等于_，这个关系叫做热力学第一定律其表达式为：_.(2)U、Q、

4、W正负的确定原则若系统的内能是增加的，则U取正，反之取负若系统从外界吸收了热量，则Q取_；若系统向外界放出了热量，则Q取_若系统对外界做了功，则W取_，若外界对系统做了功，则W取_2(1)外界对物体所做的功W加上物体从外界吸收的热量QUWQ(2)正负负正3能量守恒定律 (1)内容表述：_.(2)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是因它违背了_3(1)能量既不会凭空产生，也不能凭空消失，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其总量不变(2)能量守恒定律热力学第一定律热力学第一定律 1.热力学第一定律的研

5、究对象研究功、热量跟内能之间的定量关系2热力学第一定律的表达式我们知道，做功和热传递都可以改变物体的内能在一般情况下，如果物体跟外界同时发生做功和热传递的过程，那么，外界对物体所做的功W加上物体从外界吸收的热量Q等于物体内能的增加量U，即UQW.上式所表示的功、热量跟内能改变之间的关系，叫做热力学第一定律3对公式UQW符号的规定外界对系统做功，W0，即W为正值；系统对外界做功，也就是外界对系统做负功，W0，即W为负值；外界对系统传递热量，也就是系统从外界吸收热量，Q0，即Q为正值；外界对系统吸收热量，也就是系统向外界放出热量，Q0，即U为正值；系统内能减少，UQ2，则必定有W1W2；若Q1W2

6、，所以B、C、D三项都有可能，故选A.答案：A变式迁移变式迁移 1如右图所示，某同学将空的薄金属筒开口向下压入水中设水温均匀且恒定，筒内空气无泄漏，不计气体分子间的相互作用，则被淹没的金属筒在缓缓下降过程中，筒内空气体积减小() A从外界吸热 B内能增大 C向外界放热 D内能减少解析：本题考查气体性质和热力学第一定律，由于不计气体分子之间的相互作用，且整个过程缓慢进行，所以可看成温度不变，即气体内能不变，选项B、D均错热力学第一定律公式UWQ，因为在这个过程中气体体积减小，外界对气体做了功，式中W取正号，U0，所以Q为负，即气体向外放热，故选项A错，C对正确答案为C.答案：C能量守恒定律能量守

7、恒定律1不同形式能量之间可以相互转化(1)自然界中能量的存在形式：物体运动具有机械能、分子运动具有内能、电荷具有电能、原子核内部粒子的运动具有原子能等，可见，在自然界中不同的能量形式与不同的运动形式相对应(2)不同形式能量之间的转化：“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这些实例说明了不同形式的能量之间可以相互转化，且这一转化过程是通过做功来完成的2能量守恒定律(1)人类通过对大量的实践经验进行总结得知，要获得一种能量，一定需要利用另一种能量通过做功的方式进行转化，能量不能被创造

8、，即不可能设计、创造出一种不消耗任何能量而能源源不断地对外做功的永动机(2)能量守恒定律：能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，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其总量不变3能量守恒定律的重要意义能量守恒定律是分析解决问题的一个极为重要的方法，它比机械能守恒定律更普遍例如物体在空中下落受到阻力时，物体的机械能不守恒，但包括内能在内的总能量总是守恒的能量守恒定律是19世纪自然科学中三大发现之一，也庄严宣告了永动机幻想的彻底破灭能量守恒定律是认识自然、改造自然的有力武器，这个定律将广泛的自然科学技术领域联系起来，使不同领域的科学工作者具有了一系列的共

9、同语言4永动机不可能制成(1)第一类永动机概念：不消耗能量的机器结果：无一例外地归于失败原因：违背能量守恒原理(2)永动机给我们的启示人类利用和改造自然时，必须遵循自然规律 行驶中的汽车制动后滑动一段距离，最后停下；流星在夜空中坠落并发出明亮的光焰；降落伞在空中匀速下降；条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈，线圈中产生电流上述不同现象中所包含的相同的物理过程是()A物体克服阻力做功B物体的动能转化为其他形式的能量C物体的势能转化为其他形式的能量D物体的机械能转化为其他形式的能量解析：本题考查能的转化和守恒定律，考查学生的综合分析能力，从若干不同现象中找出相同的规律的能力这四个现象中物体运动过程都受

10、到阻力作用，汽车主要受制动阻力，流星、降落伞受空气阻力，条形磁铁下落受磁场阻力因而物体都克服阻力做功，A项对四个物体运动过程中，汽车是动能转化为其他形式的能，流星、降落伞、条形磁铁是重力势能转化成其他形式的能，总之是机械能转化成了其他形式的能，D项对答案：AD变式迁移变式迁移 2下图是历史上有名的一种永动机的设计从图上看，设计者为什么认为这个机器会永远运动下去？不用能量的概念，你能不能说明它不会永远运动下去？解析：这种永动机是在一个轮子的边缘等距地安装12根活动短杆，杆端分别套上一个重球无论轮子转到什么位置，右边的各个重球总比左边的各个重球离轴心更远一些设想，右边更大的作用特别是右边甩过去的重球作用在离轴较远的距离上，就会压使轮子按照箭头所示的方向永不停息地旋转下去，至少转到轮轴磨坏时为止但是，实际上轮子转动一两圈后就停了下来，在这种永动机的设计中，我们总可以找到一个平衡位置，在这个位置上，各个力恰好相互抵消，不再有任何推动力使它运动永动机必然会在这个平衡位置上静止下来，变成不动机答案：见解析基础巩固基础巩固1.如图是密闭的气缸外力推动活塞P压缩气体，对缸内气体做功800 J，同时气体向外界放热200 J，