高中物理《热力学第一定律 能量守恒定律 》优质教学课件

NetworkOptimizationExpert

Team10.3

热力学第一定律能量守恒定律高中物理 选修

3-3 第十章 第三节NetworkOptimizationExpertTe1NetworkOptimizationExpert

Team理解和掌握热力学第一定律，并掌握其表达式。能运用热力学第一定律解释自然界能量的转化、转移问题。理解能量守恒定律，

知道能量守恒定律是自然界普遍遵从的基本规律。知道第一类永动机是不可能制成的。课标要求NetworkOptimizationExpertTe2NetworkOptimizationExpert

Team【问题】：改变物体内能的方式有哪些？情景切入给你一段铁丝，

想让它的温度升高，

你有哪些方法？NetworkOptimizationExpertTe3NetworkOptimizationExpert

Team改变内能的两种方式做功热传递对内对外吸热放热内能增加内能增加内能减少内能减少（

外界对物体做功）（

物体对外界做功）（

物体从外界吸热）（

物体对外界放热）∆U = W∆U = QNetworkOptimizationExpertTe4NetworkOptimizationExpert

Team一、热力学第一定律问题

2一根金属丝经过某一物理过程，温度升高了，除非事先知道，否则根本无法判定是通过做功的方法，还是使用了传热的方法使它的内能增加

.

因为单纯地对系统做功和单纯地对系统传热都能改变系统的内能

.

既然它们在改变系统内能方面是等效的，那么当外界对系统做功为

W

，又对系统传热为

Q

时，系统内能的增量

ΔU

应该是多少？知识探究NetworkOptimizationExpertTe5NetworkOptimizationExpert

Team一个热力学系统的内能增加量等于外界向它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

.ΔU 物体内能的增加量W 外界对物体做的功Q 物体吸收的热量ΔU＝W+QNetworkOptimizationExpertTe6NetworkOptimizationExpert

Team1 热力学第一定律探究点【问题

3

】：

外界对系统做功、传热，

这时系统的内能增加了。反过来系统也可以对外界做功或传热，那么这时系统的内能将如何变化呢？ΔU＝Q

＋WNetworkOptimizationExpertTe7NetworkOptimizationExpert

Team

【讨论

2

】三者遵从符号法则：做功

W热量

Q内能的改变

ΔU取正值“＋”外界对系统做功系统从外界吸收热量系统的内能增加取负值“－”系统对外界做功系统向外界放出热量系统的内能减少1 热力学第一定律探究点ΔU＝Q＋

WNetworkOptimizationExpertTe8NetworkOptimizationExpert

Team例

1一定量的气体从外界吸收了2.

6×

105 J

的热量，

内能增加了根据热力学第一定律表达式解析：Q

>0ΔU

>0ΔU＝W＋

QW＝ΔU－

Q＝4.2×105J－2.6×105

J＝1.6×105J>04.2×

105 J

，

是气体对外界做了功，

还是外界对气体做了功

?

做了多少功

?外界对气体做功NetworkOptimizationExpertTe9NetworkOptimizationExpert

Team2.

如图是封闭的汽缸，内部封有一定质量的理想气体．外力推动活塞

P

压缩气体解析：，对缸内气体做功

800

J

，同时气体向外界放热

200

J

，则缸内气体的A

( )A

．

温度升高，

内能增加

600

JB

．温度升高，内能减少

200

JC

．

温度降低，

内能增加

600

JD

．

温度降低，

内能减少

200

J

ΔU＝W＋

Q

ΔU＝800J＋(－200J)＝600

J分子势能为零分子动能增加温度升高NetworkOptimizationExpertTe10NetworkOptimizationExpert

Team2 能量守恒定律探究点【讨论

3

】自然界中存在多种运动形式，每种运动形式都对应一种能量，请同学们讨论下列运动各对应的是什么能量？机械运动分子的热运动电荷定向运动机械能：动能、势能分子内能：

分子动能和分子势能电能NetworkOptimizationExpertTe11NetworkOptimizationExpert

Team2能量守恒定律探究点【问题

5

】这些不同的能量可以相互转化吗？你能举出日常生活中能量相互转化的例子吗？NetworkOptimizationExpertTe12NetworkOptimizationExpert

Team塔式太阳能热电站电站有一个高塔，

塔顶上装有锅炉，

塔的周围装有平面反射镜，

它把阳光反射后集中在锅炉上，

把锅炉内的工作物质水加热成高温高压蒸汽。高温高压蒸汽通过管道输送到汽轮发电机太阳能 内能 机械能 电能NetworkOptimizationExpertTe13NetworkOptimizationExpert

Team打雷放电时间极短，

但电流异常强大。放电时产Th的强光，就是闪电。闪电时释放出的大量热能，能使局部空气温度瞬间升高１万

—

2

万摄氏度。电能 光能、

声能、

内能NetworkOptimizationExpertTe14NetworkOptimizationExpert

Team•

光合作用光能

化学能

化学能 电能刚煮好的鸡蛋放入凉水中

内能：鸡蛋

凉水NetworkOptimizationExpertTe15NetworkOptimizationExpert

Team2 能量守恒定律探究点大量的事实表明：

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，

在转化或转移的过程中其总量不变，

这就是能量守恒定律能量守恒定律是一切自然现象都遵从的一条自然规律。关于它的确立过程及意义，请大家阅读课本

54

页到

55

页相关内容并找出答案。NetworkOptimizationExpertTe16NetworkOptimizationExpert

Team2 能量守恒定律探究点【问题

6

】能量守恒定律守恒定律是某一位科学家研究的成果吗？从

18

世纪末到

19

世纪

40

年代，

不同领域、不同角度【问题

7

】他的发现被认为是能量守恒定律的先驱的人和被公认为的第一个提出能量守恒思想的人分别是谁？俄国化学家：

盖斯

（

先驱） 德国医生：

迈尔（

第一个提出）【问题

8

】哪两位科学家利用能量守恒定律预言了中微子的存在并在后来得到了证实？W.

泡利和

E.

费米NetworkOptimizationExpertTe17NetworkOptimizationExpert

Team2 能量守恒定律探究点能量转化和守恒定律的发现是科学史上的重大事件。能量守恒定律与细胞学说、生物进化论一起列为19

世纪的三大发现。【问题

9

】能量守恒定律的意义？把原来人们认为互不相关的各种现象（如力学的、热学的、电学的、磁学的、光学的、化学的、生物学的、地理学的等）联系在一起，把表面上完全不同的各类运动统一在一个自然规律中。NetworkOptimizationExpertTe18NetworkOptimizationExpert

Team秋千的机械能守恒秋千的能量正在消失只有动能和重力势能的相互转化减少的机械能转化为内能，但总能量守恒解析：

整个过程中只有机械能和内能之间的相互转化，

根据能量守恒定律

D

答案正确。即时检测 2自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，下列说法正确的是

（ D）NetworkOptimizationExpertTe19NetworkOptimizationExpert

Team3 永动机探究点【问题

10

】既然一切过程都遵从能量守恒，是否可以制造如图的这样一类装置（

它不需要任何动力或燃料，

却能不断地对外做功）

并且加以利用？（不吃草的马）概念：

不需要动力或燃料，

却能源源不断对外做功的机器结果：

制造永动机的千万次努力都以失败而告终NetworkOptimizationExpertTe20NetworkOptimizationExpert

Team3 永动机探究点【问题

11

】永动机是在什么样的历史背景下产生的？17-18

世纪，

资本主义发展初期，为满足生产对动力日益增加的需求【讨论

4

】第一类永动机失败的原因它的思想违背了能量守恒定律NetworkOptimizationExpertTe21NetworkOptimizationExpert

Team等效 的．2

．一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它做的功的和，这个关系叫

热力学第一定律 ．表达式为：

ΔU

＝

W

＋

Q

.3

．能量守恒定律可以表述为：能量既不会凭空产生 ，

它只能

也不凭会空消失

小 结

1

．改变系统的内能有两种方式：做功和热传，递这两种方式是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 ．4.

第一类永动机是不可能制成的。NetworkOptimizationExpertTe22NetworkOptimizationExpert

Team理解和掌握热力学第一定律，并掌握其表达式。能运用热力学第一定律解释自然界能量的转化、转移问题。理解能量守恒定律，

知道能量守恒定律是自然界普遍遵从的基本规律。知道第一类永动机是不可能制成的。课标检测NetworkOptimizationExpertTe23NetworkOptimizationExpert

Team达标检测1.

如图所示，

A

、

B

两点表示一定质量的某种理想气体的两个状态，当气体从状态

A

变化到状态CB

时

（ ）A.

气体内能一定增加 B.

气体压强变大C.

气体对外界做功 D.

气体对外界放热解析

由图可知，

理想气体的变化为等温膨胀，

故气体压强减小，

内能不变，

气体对外做功；

由热力学第一定律可知，

气体一定从外界吸收热量

.

综上可知，

C

对，

A

、

B

、

D

错

.NetworkOptimizationExpertTe24NetworkOptimizationExpert

Team达标检测甲B

乙P程中（ ）A

、外力对乙做功，

甲的内能不变。B

、外力对乙做功，乙的内能不变。C

、乙传递热量给甲，乙的内能增加。D

、乙的内能增加，

甲的内能不变。2.

固定容器及可动活塞

P

都是绝热的，

中间有一导热的固定隔板B

，

B

的两边分别盛有气体甲和气体乙。现将活塞

P

缓慢地向

B

移动一段距离，

已知气体的温度随其内能的增加而升高C，

则在移动

P

的过NetworkOptimizationExpertTe25NetworkOptimizationExpert

Team10.3

热力学第一定律能量守恒定律高中物理 选修

3-3 第十章 第三节NetworkOptimizationExpertTe26NetworkOptimizationExpert

Team理解和掌握热力学第一定律，并掌握其表达式。能运用热力学第一定律解释自然界能量的转化、转移问题。理解能量守恒定律，

知道能量守恒定律是自然界普遍遵从的基本规律。知道第一类永动机是不可能制成的。课标要求NetworkOptimizationExpertTe27NetworkOptimizationExpert

Team【问题】：改变物体内能的方式有哪些？情景切入给你一段铁丝，

想让它的温度升高，

你有哪些方法？NetworkOptimizationExpertTe28NetworkOptimizationExpert

Team改变内能的两种方式做功热传递对内对外吸热放热内能增加内能增加内能减少内能减少（

外界对物体做功）（

物体对外界做功）（

物体从外界吸热）（

物体对外界放热）∆U = W∆U = QNetworkOptimizationExpertTe29NetworkOptimizationExpert

Team一、热力学第一定律问题

2一根金属丝经过某一物理过程，温度升高了，除非事先知道，否则根本无法判定是通过做功的方法，还是使用了传热的方法使它的内能增加

.

因为单纯地对系统做功和单纯地对系统传热都能改变系统的内能

.

既然它们在改变系统内能方面是等效的，那么当外界对系统做功为

W

，又对系统传热为

Q

时，系统内能的增量

ΔU

应该是多少？知识探究NetworkOptimizationExpertTe30NetworkOptimizationExpert

Team一个热力学系统的内能增加量等于外界向它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

.ΔU 物体内能的增加量W 外界对物体做的功Q 物体吸收的热量ΔU＝W+QNetworkOptimizationExpertTe31NetworkOptimizationExpert

Team1 热力学第一定律探究点【问题

3

】：

外界对系统做功、传热，

这时系统的内能增加了。反过来系统也可以对外界做功或传热，那么这时系统的内能将如何变化呢？ΔU＝Q

＋WNetworkOptimizationExpertTe32NetworkOptimizationExpert

Team

【讨论

2

】三者遵从符号法则：做功

W热量

Q内能的改变

ΔU取正值“＋”外界对系统做功系统从外界吸收热量系统的内能增加取负值“－”系统对外界做功系统向外界放出热量系统的内能减少1 热力学第一定律探究点ΔU＝Q＋

WNetworkOptimizationExpertTe33NetworkOptimizationExpert

Team例

1一定量的气体从外界吸收了2.

6×

105 J

的热量，

内能增加了根据热力学第一定律表达式解析：Q

>0ΔU

>0ΔU＝W＋

QW＝ΔU－

Q＝4.2×105J－2.6×105

J＝1.6×105J>04.2×

105 J

，

是气体对外界做了功，

还是外界对气体做了功

?

做了多少功

?外界对气体做功NetworkOptimizationExpertTe34NetworkOptimizationExpert

Team2.

如图是封闭的汽缸，内部封有一定质量的理想气体．外力推动活塞

P

压缩气体解析：，对缸内气体做功

800

J

，同时气体向外界放热

200

J

，则缸内气体的A

( )A

．

温度升高，

内能增加

600

JB

．温度升高，内能减少

200

JC

．

温度降低，

内能增加

600

JD

．

温度降低，

内能减少

200

J

ΔU＝W＋

Q

ΔU＝800J＋(－200J)＝600

J分子势能为零分子动能增加温度升高NetworkOptimizationExpertTe35NetworkOptimizationExpert

Team2 能量守恒定律探究点【讨论

3

】自然界中存在多种运动形式，每种运动形式都对应一种能量，请同学们讨论下列运动各对应的是什么能量？机械运动分子的热运动电荷定向运动机械能：动能、势能分子内能：

分子动能和分子势能电能NetworkOptimizationExpertTe36NetworkOptimizationExpert

Team2能量守恒定律探究点【问题

5

】这些不同的能量可以相互转化吗？你能举出日常生活中能量相互转化的例子吗？NetworkOptimizationExpertTe37NetworkOptimizationExpert

Team塔式太阳能热电站电站有一个高塔，

塔顶上装有锅炉，

塔的周围装有平面反射镜，

它把阳光反射后集中在锅炉上，

把锅炉内的工作物质水加热成高温高压蒸汽。高温高压蒸汽通过管道输送到汽轮发电机太阳能 内能 机械能 电能NetworkOptimizationExpertTe38NetworkOptimizationExpert

Team打雷放电时间极短，

但电流异常强大。放电时产Th的强光，就是闪电。闪电时释放出的大量热能，能使局部空气温度瞬间升高１万

—

2

万摄氏度。电能 光能、

声能、

内能NetworkOptimizationExpertTe39NetworkOptimizationExpert

Team•

光合作用光能

化学能

化学能 电能刚煮好的鸡蛋放入凉水中

内能：鸡蛋

凉水NetworkOptimizationExpertTe40NetworkOptimizationExpert

Team2 能量守恒定律探究点大量的事实表明：

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，

在转化或转移的过程中其总量不变，

这就是能量守恒定律能量守恒定律是一切自然现象都遵从的一条自然规律。关于它的确立过程及意义，请大家阅读课本

54

页到

55

页相关内容并找出答案。NetworkOptimizationExpertTe41NetworkOptimizationExpert

Team2 能量守恒定律探究点【问题

6

】能量守恒定律守恒定律是某一位科学家研究的成果吗？从

18

世纪末到

19

世纪

40

年代，

不同领域、不同角度【问题

7

】他的发现被认为是能量守恒定律的先驱的人和被公认为的第一个提出能量守恒思想的人分别是谁？俄国化学家：

盖斯

（

先驱） 德国医生：

迈尔（

第一个提出）【问题

8

】哪两位科学家利用能量守恒定律预言了中微子的存在并在后来得到了证实？W.

泡利和

E.

费米NetworkOptimizationExpertTe42NetworkOptimizationExpert

Team2 能量守恒定律探究点能量转化和守恒定律的发现是科学史上的重大事件。能量守恒定律与细胞学说、生物进化论一起列为19

世纪的三大发现。【问题

9

】能量守恒定律的意义？把原来人们认为互不相关的各种现象（如力学的、热学的、电学的、磁学的、光学的、化学的、生物学的、地理学的等）联系在一起，把表面上完全不同的各类运动统一在一个自然规律中。NetworkOptimizationExpertTe43NetworkOptimizationExpert

Team秋千的机械能守恒秋千的能量正在消失只有动能和重力势能的相互转化减少的机械能转化为内能，但总能量守恒解析：

整个过程中只有机械能和内能之间的相互转化，

根据能量守恒定律

D

答案正确。即时检测 2自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，下列说法正确的是

（ D）NetworkOptimizationExpertTe44NetworkOptimizationExpert

Team3 永动机探究点【问题

10

】既然一切过程都遵从能量守恒，是否可以制造如图的这样一类装置（

它不需要任何动力或燃料，

却能不断地对外做功）

并且加以利用？（不吃草的马）概念：

不需要动力或燃料，

却能源源不断对外做功的机器结果：

制造永动机的千万次努力都以失败而告终NetworkOptimizationExpertTe45NetworkOptimizationExpert

Team3 永动机探究点【问题

11

】永动机是在什么样的历史背景下产生的？17-18

世纪，

资本主义发展初期，为满足生产对动力日益增加的需求【讨论

4

】第一类永动机失败的原因它的思想违背了能量守恒定律NetworkOptimizationExpertTe46NetworkOptimizationExpert

Team等效 的．2

．一个热