高二物理人教版选修34 热力学第一定律　能量守恒定律

1、4/44/44/4热力学第一定律能量守恒定律重/难点重点：热力第一定律。难点：能量守恒。重/难点分析重点分析：一个热力学系统的内能增量等于外界向他传递的热量与外界对它所做的功的和 ,这个关系叫做热力学第一定律。难点分析：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 ,在转化和转移的过程中其总量不变。突破策略1.热力学第一定律分析以下特殊情况：如果物体只与外界有热交换 ,没有做功 ,外界传给物体4J热量物体的内能增加了多少？物体假设向外界传出了4J热量 ,物体内能如何变化？结论：在没有做功情况下 ,物体与外界间传递热量Q ,物体内能变化

2、为 ,那么 ,为了在此表达式中能反映物体对外界是吸热不是放热 ,作出规定：吸热Q取正值 ,放热Q取负值 ,由此可知：物体吸热 ,内能增加 ,放热 ,内能减少。如果物体和外界不发生热交换 ,当外界对物体做了10J功 ,物体内能增加了多少？当物体对外做了10J功 ,物体内能又如何变化？结论：在无热交换情况下 ,对外做功时 ,W取负值如果物体内能在改变的过程中 ,既有热传递又有做功 ,例如外界对物体做了10J的功 ,同时物体吸收4J热量 ,物体的内能如何变化？又如 ,外界对物体做10J功 ,物体放热4J,物体内能又如何变化？又物体对外界做了10J功 ,物体吸热4J ,物体放热4J,物体内能又如何变化

3、？综上所述：在能的转化转移过程中 ,一个物体 ,如果没有吸收热量也没有放出热量 ,那么外界对它做多少功它的内能就增加多少；如果它既没有对外做功 ,外界也没有对其做功 ,那么它从外界吸收多少热量 ,它的内能就增加多少。用表示物体内能的增量 ,用Q表示吸收的热量 ,用W表示外界对物体所做的功 ,那么：上式就是热力学第一定律。例1. 一定量的气体从外界吸收了的热量 ,内能增加了 ,外界对物体做了多少功？解：根据热力学第一定律得 ,2能的转化课件展示 ,举例说明物体的每一种运动形式都有一种对应的能机械运动机械能热运动内能电荷运动电能化学运动化学能生物运动生物能原子核内部的运动原子能各种形式的能可以相互

4、转化：机械能中的动能和势能可互相转化自由落体运动机械能可以与内能相互转化摩擦生热 ,消耗了机械能通过做功的形式转化为内能；热机中的气体推动活塞做功把气体内能转化为机械能其它形式的能也可以转化为内能 ,如电流通过导体时 ,把电能转化为内能；炽热的灯丝发光 ,又把内能转化成光能；燃烧时 ,把化学能转化成内能例2如图 ,一绝热容器被隔板K隔开成a、b两局部。a内有一定量的稀薄气体 ,b内为真空。抽开隔板K后 ,a内气体进入b ,最终到达平衡状态。在此过程中()A气体对外界做功 ,内能减少B气体不做功 ,内能不变C气体压强变小 ,温度降低D气体压强变小 ,温度不变解析： a内气体向真空中扩散 ,体积膨

5、胀 ,但不做功 ,A错误。由于是绝热器不从外界吸收热量 ,据热力学第一定律可知气体内能不变 ,B正确。a内气体为理想气体 ,理想气体内能只与温度有关 ,内能不变 ,气体的温度不变 ,由玻义耳定律知气体的压强减小 ,C错误D正确.答案： BD。3.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 ,在转化和转移的过程中其总量不变。4永动机不可能制成指导学生阅读课本 ,讨论：第一类永动机是否真的能永远运动下去？分析课本图提供的一种永动机的设计方案 ,指出它不可能持续运动的原因：虽然右边每个球的力矩大 ,但球的个数少 ,左边的

6、每个球产生的力矩虽然小 ,但是球的个数多 ,于是轮子不会持续转动下去对外做功 ,只会摆动几下便停在图中所画的位置上。通过课件展示历史上几种永动机的设计图 ,指出：不消耗能量的机器从来没有制成功过。能量不能创生 ,工程技术的任务在于设法找出合理利用能源途径和减少能量损耗 ,而不是去研制永动机。519世纪自然科学三大发现1细胞学说 主要内容是：细胞是动、植物有机体的根本结构单位 ,也是生命活动的根本单位。这样 ,就论证了整个生物界在结构上的统一性 ,细胞把生物界的所有物种都联系起来了 ,生物彼此之间存在着亲缘关系。2生物进化论 1859年 ,英国生物学家和生物进化论的奠基者达尔文 ,在其巨著?物种

7、起源?中提出了生物进化的自然选择学说。该学说的要点是群体中的个体具有性状差异 ,这些个体对其所处的环境具有不同的适应性；由于空间和食物有限 ,个体间存在生存竞争 ,结果 ,具有有利性状的个体得以生存并通过繁殖传递给后代 ,具有不利性状的个体会逐渐被淘汰(达尔文把自然界这种留优汰劣的过程称为自然选择)；由于自然选择的长期作用 ,分布在不同地区的同一物种就可能出现性状分歧和导致新物种的形成。3能量守恒和转化定律 能量守恒和转化定律 ,是19世纪自然科学的一块重要理论基石。能量守恒的意义首要的是建立物质运动变化过程中的某种物理量间的等量关系。突破反思本次课在讲完热力学第一定律后 ,给出其表达式 ,为增进学生对其理解 ,举出实际例子 ,应用热力学第一定律计算或解释。在讲能量守恒定律后