高二物理第十一章《分子热运动能量守恒》第五节热力学第一定律能量守恒定律教案2

【第十一章分子热运动能量守恒】之小船创作第五节热力学第必定律能量守恒定律教课目的一、知识目标：.能够从能量转变的看法理解热力学第必定律及其公式表达，公用u=W+Q剖析和计算问题.2.掌握能量守恒定律，理解这个定律的重要意义.会用能量守恒的看法剖析物理现象能综合运用学过的知识，用能量守恒定律进行相关计算，剖析，解决相关问题.认识第一类永动机不行能制成的原由.二、能力目标：.会用热力学第必定律u＝W＋Ｑ剖析和计算问题；会用能量转变和守恒的看法剖析物理现象.能综合运用学过的知识，用能量守恒定律进行相关计算，剖析、解决相关问题.三、德育目标：经过林林总总的永动机设计方案的失败，使学生理解不可能不付出代价就从自然界创建动力，而只有有效地利用自然界供应的各样能源.教课要点能够从能量转变的看法理解热力学第必定律及其公式表达，会用u=W+Q剖析和计算问题.学会用能量转变和守恒的看法剖析物理现象综合运用学过的知识，用能量守恒定律进行相关计算，剖析、解决相关问题.教课难点怎样用能量转变和守恒的看法剖析物理现象，怎样综合运用学过的知识，用能量守恒定律进行相关计算、剖析、解决相关问题.教课方法讲练法、剖析概括法、阅读法。教课器具投影仪、投电影。课时安排课时教课过程一、引入新课：［问］改变物体内能的方式有哪些？［学生］做功和热传达是改变物体内能的两种方式.［教师］既然做功和热传达都能够改变物体的内能，那么功，热量跟内能的改变之间必定有某种联系，本节课我们就来研究这个问题.二、新课教课：（一）热力学第必定律［投影］1.一个物体，它既没有汲取热量也没有放出热量，那么：①假如外界做的功为Ｗ，则它的内能怎样变化？变化了多少？②假如物体对外界做的功为Ｗ，则它的内能怎样变化？变化了多少？一个物体，假如外界既没有对物体做功，物体也没有对外界做功，那么：①假如物体汲取热量Ｑ，它的内能怎样变化？变化了多少？②假如放出热量Ｑ，它的内能怎样变化？变化了多少？［学生解答思虑题］教师总结一个物体，假如它既没有汲取热量也没有放出热量，那么，外界对它做多少功，它的内能就增添多少；物体对外界做多少功，它的内能就减少多少.假如外界既没有对物体做功，物体也没有对外界做功，那么物体汲取了多少热量，它的内能就增添多少，物体放出了多少热量，它的内能就减少多少.［问］假如物体在跟外界同时发生做功和热传达的过程中，内能的变化与热量Ｑ及做的功Ｗ之间又有什么关系呢？［板书］u=W+Q［介绍］该式表示的是功、热量跟内能改变之间的定量关系，在物理学中叫做热力学第必定律.［投影］定律中各量的正、负号及含义物理量符号意义符号意义W+外界对物体做功－物体对外界做功Q+物体汲取热量－物体放出热量u+内能增添-内能减少［投影］例题必定质量的气体，在被压缩的过程中外界对气体做功３００J，但这一过程中气体的内能减少了300J，问气体在此过程中是吸热仍是放热？汲取（或放出）多少热量？解：由题意知Ｗ＝300Ju=-300J，依据热力学第必定律可得:Q=u-W=-300J-300J=-600JQ为负值表示气体放热，所以气体放出６００J的热量.［加强训练］以下图，使劲Ｆ压缩气缸中的空气，力Ｆ对空气做了1800J的功，同时气缸向外放热2000J，空气的内能改变了多少？2.对于物体内能的变化，以下说法中正确的选项是.物体汲取热量，内能必定增大物体对外做功，内能必定减少物体汲取热量，同时对外做功，内能可能不变物体放出热量，同时对外做功，内能可能不变参照解答：1.由热力学第必定律：=+uWQ得：＋1800J+(-2000)J=uu∴Δ=-200J即空气内能减少了200J2.分析：依据热力学第必定律=+，物体内能的变uWQ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）两种要素相关，物体汲取热量，但有可能同时对外做功，故内能有可能不变甚至减小，故Ａ错，同理，物体对外做功的同时有可能吸热，故内能不必定减小，Ｂ错；若物体汲取的热量与对外做功相等，则内能不变，Ｃ正确.而放热与对外做功是使物体内能减小，所以Ｄ错.所以此题正确答案为Ｃ（二）能量守恒定律［教师］经过前边的学习我们知道：做功改变物体内能的过程是内能和其余形式的能的转变过程，热传达改变物体内能的过程是内能从一个物体转移到另一个物体的过程.［总结］能量能够由一种形式转变为另一种形式，也可以从一个物体转移到另一个物体.［教师］做功改变物体的内能时，对物体做多少功就有多少机械能转变为等量的内能，物体对外界做多少功，就有多少内能转变为等量的机械能；在热传达过程中，物体汲取多少热量，内能就增添多少，物体放出多少热量，内能就减少多少.热力学第必定律表示，做功和热传达供应给一个物体多少能量，物体的能量就增添多少，能量在转变或转移中守恒.［投影］能量既不会凭空产生，也不会凭空消逝，它只好从一种形式转变为其余形式，或许从一个物体转移到其余物体，在转变或转移的过程中其总量不变，这就是能量守恒定律.［学生阅读课文，并表达能量守恒定律发现的意义］（三）永动机不行能制成［介绍］什么是第一类永动机永动机：不用耗任何能量，却能够络绎不绝地对外做功，这类机器叫永动机.人们把这类不用耗能量的永动机叫第一类永动机.［多媒体展现常有的永动机模型］［介绍永动不行能制成的原由］依据能量守恒定律，任何一部机器，只好使能量从一种形式转变为另一种形式，而不可以惹是生非地制造能量，所以第一类永动机是不行能制成的.［对学生进行思想教育］人类利用自然，一定按照自然规律，而不是去研制永远没法实现的永动机.［加强训练］

图1.以下图，Ａ、Ｂ容器中各有一个可自由挪动的轻活塞，活塞下是水，上为空气，大气压恒定，Ａ、Ｂ底部由带有阀门Ｋ的管道相连，整个装置与外界绝热，原来Ａ中水面比Ｂ中高，翻开阀门，使Ａ中的水渐渐向Ｂ中流，最后达到均衡，则在这个过程中，大气压

图1力对水做功是（设水的密度为ρ，活塞面积分别为SA、SB，本来Ａ、Ｂ中高度差为h）以下图，直立容器内部有被隔板分开的Ａ、Ｂ两部分气体，Ａ的密度小，Ｂ的密度大，抽去隔板，加热气体，使两部分气体平均混淆，设在此过程中气体吸热Ｑ，气体内能增量为，则.uA.uQUQC.u＞QD.无=B.＜法比较３.圆滑的水平桌面上有一块质量M=400g的木块，被一颗质量m=20g以水平速度v=500m/s飞翔的子弹击中，子弹射出木块时的速度v=300m/s.若子弹击中木块的过程中，系统损失的机械能所有转变为内能，此中η=41.8%部分被子弹汲取使其温度高升，已知子弹的比热c=125J/kg·℃，试求子弹穿过木块过程中高升的温度.参照答案：翻开阀门Ｋ后，依据连通器原理，最后Ａ、Ｂ两管中的水面将相平，即Ａ中的水面降落，Ｂ中的水面上涨，设Ａ中水面降落h1，Ｂ管水面上涨的距离为h2，因为水的整体积保持不变，故：SAh1=SBh2管中的水遇到向下的大气压力，与水面降落的方向相同，所以大气压力对水做正功，设大气压强为p0，对水做的功为Ｗ１，则：W1=F1h1=p0SAh1管中的水也遇到向下的大气压力，与水面上涨的方向相反，所以大气压力对水做负功，用Ｗ２表示大气压力做的功，有：Ｗ２＝－Ｆ２h2=-p0SBh2大气压力对水做的总功为：W=W1+W2=p0S1h1-p0S2h2又S1h1=S2h2所以W=0即大气压力对水不做功2.B解：Ａ、Ｂ气体开始的合重心在中线下，混合平均后重心在中线，所以系统重力势能增大，由能量守恒知，汲取热量一部分增添气体内能，一部分增添重力势能.3.264℃解：子弹穿过木块过程中，水平方向不受外力，由动量守恒可算出木块获取的速度，依据子弹长一木块系统损失的机械能可算出产生的热能，由此可算出子弹所高升的温度.设子弹穿出木块后，木块的速度设为,则=+1m(vv1)20(500300)m/s10m/s，子弹与木块系统损即V400M失的机械能据能量守恒定律，子弹穿超出程中系统增添的内能为:==1580JuE设子弹高升温度为t,则：η=cmut∴Δt=41.8%15803℃=264℃1252010三、小结（一）热力学第必定律：热力学第必定律是研究功、热量和内能改变之间关系的假如物体跟外界同时发生做功和热传达的过程，那么，外界对物体所作的功Ｗ加上物体从外界汲取的热量Ｑ等于物体内能的增添u.即u=Q+W该定律既合用于外界对物体做功，物体吸热，内能增添的状况，也合用于物体对外做功.向外界散热和内能减少的状况.为了差别以上两种状况，在应用u=Q+W进行计算时，它们的正负号规定以下：W表示外界对系统做功；Ｗ＜0,表示系统对外界做＞0,Q