热力学第一定律导学案

热力学第一定律导学案高二物理组：一、新课标要求1.知道热力学第一定律,并掌握其表达式。2.能运用热力学第一定律解释自然界能量的转化、转移问题,并进行具体的计算。二、科学素养要求1.物理观念：知道热力学第一定律及其符号法则。2.科学思维：理解热力学第一定律的公式并能进行相关的分析计算。3.科学探究：通过热力学第一定律应用，养成与他人合作探究的习惯，体验科学家探究规律的艰辛与执着。4.科学态度与责任：了解热力学第一定律的发现过程，体会科学探索中的挫折和失败对科学发展的意义。三、教学过程关键词：关键词：内能U、内能改变量△U、做功W、热传递Q活动1、温故知新（递进式问题设计5M）如图所示，汽缸内壁光滑且封闭了一定质量的气体。问题1：快速推动活塞，对汽缸内气体做功10J，气体内能改变了多少？（绝热过程）演算:问题2：气体快速膨胀推动活塞右移，对活塞做功10J，气体内能改变了多少？（绝热过程）演算:问题3：若保持气体体积不变，外界对汽缸内气体传递10J的热量，气体内能改变了多少？（等容过程）演算:问题4：若保持气体体积不变，缸体通过汽缸向外界传递10J的热量，气体内能改变了多少？（等容过程）演算:问题5：若推动活塞压缩气体，对汽缸内气体做功10J的同时给汽缸传递10J的热量，气体内能改变了多少？演算:问题6：若气体快速膨胀推动活塞右移，对活塞做功10J，同时向外界释放10J的热量，气体内能改变了多少？演算:问题7：若气体快速膨胀推动活塞右移，对活塞做功10J，同时从外界吸收10J的热量，气体内能改变了多少？演算:表达通式（各类情况下表达式书写）总结提炼（热1表达式及文字表述）问题8：要使气体内能增加10J，有哪些办法？理解牛一2M：理解牛一2M：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________活动2、典例剖析考点一、热一的直接考查（3M）×105J的热量，同时气体对外做了6×105J的功。问题1、热传递Q=问题2、做功W=问题3、内能改变量△U=问题4、分子势能是增加还是减少？问题5、分子的平均动能是增加还是减少？【归纳总结】应用热力学第一定律解题的思路与步骤对象4个：过程（两个状态）：特别注意物理量的正负号书写。方程3个：结果：提升理解如图所示，由导热材料制成的汽缸和活塞将一定质量的理想气体封闭在汽缸内，活塞与汽缸壁之间无摩擦，活塞上方存有少量液体，将一细管插入液体，由于虹吸现象，活塞上方液体会缓慢流出，在此过程中，大气压强与外界的温度保持不变，则()汽缸内气体的内能保持不变汽缸内缸气体的内能不断减小气体对外界做的功大于气体从外界吸收的热量气体对外界做功等于气体从外界吸收的热量理论分析与认识提升：考点二、气体做功与体积变化的关系（5M）一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，已知在此过程中，气体吸收了300J的热量，则该过程中气体内能变化了多少？点拨：小结：等压变化的气体用公式，其中为气体的压强，是气体的体积变化。在气体的图像中，在数值上等于中的“面积”。3、气体自由膨胀不做功，W=0。【迁移应用1，选自教材，4M】一台四冲程内燃机，活塞在压缩冲程某段时间内移动的距离为0.1m,这段过程活塞对气体的压力逐渐增大，其做的功相当于2x103N的恒力使活塞移动相同距离所做的功。内燃机工作时汽缸温度高于环境温度，该过程中压缩气体传递给汽缸的热量为25J。(1)求上述压缩过程中气体内能的变化量。(2)燃烧后的高压气体对活塞做功，气体推动活塞移动0.1m,其做的功相当于9x103N的恒力使活塞移动相同距离所做的功。该做功过程气体传递给汽缸的热量为30J,求此做功过程气体内能的变化量。考点三、热力学第一定律和气体图象结合（多选，3M）一定质量的理想气体由状态a经状态b、c到状态d，其体积V与热力学温度T的关系如图所示，O、a、d三点在同一直线上，ab和cd平行于横轴，bc平行于纵轴，则下列说法正确的是()a变到状态b的过程中，气体吸收热量，每个气体分子的动能都会增大b到状态c，气体对外做功，内能减小思路点拨：第1步、从温度T的变化看内能变化；第2步、从体积V的变化看做功信息；第3步、用热一推出Q的变化。a思路点拨：第1步、从温度T的变化看内能变化；第2步、从体积V的变化看做功信息；第3步、用热一推出Q的变化。c到状态d，气体密度不变【触类旁通1，3M】（多选）一定质量的理想气体，从状态M开始，经状态N、Q回到原状态M，其p−V图像如图所示，其中QM平行于横轴，NQ平行于纵轴。则()A.M→N过程气体温度不变B.N→Q过程气体吸热C.N→Q过程气体内能减小D.Q→M过程气体放出热量【触类旁通2，3M】(多选)一定量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其p­T图象如图．下列判断正确的是()A．过程ab中气体一定吸热B．过程bc中气体既不吸热也不放热C．过程ca中外界对气体所做的功等于气体所放的热D．a、b和c三个状态中，状态a分子的平均动能最小E．b和c两个状态中，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同考点四、热力学第一定律和气体实验定律结合（5M)用轻质活塞在导热性能良好汽缸内封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间摩擦忽略不计，开始时活塞距离汽缸底部高度H1＝0.60m，气体的温度T1＝300K；现给汽缸缓慢加热至T2＝480K，活塞缓慢上升到距离汽缸底部某一高度H2处，此过程中缸内气体增加的内能。已