人教版物理选修3-3热力学第一定律《能量守恒》课件.ppt

1、第三节热力学第一定律能量守恒定律,学习目标： 1.理解热力学第一定律的内容及物理意义。 2.会用热力学第一定律分析、解释有关的物理问题。 3.理解能量守恒定律及其重要意义。 4.知道第一类永动机不可能制成的原因。 重点难点： 1.运用UWQ分析有关物理问题。 2.会用能量转化与守恒的观点分析解决有关问题。,预习导学 梳理识记点拨,1.内容：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的 与外界对它所做的 的和。 2.公式：U 。,一、热力学第一定律,热量,功,QW,二、能量守恒定律,1.大量事实表明，各种形式的能量可以相互转化，并且在转化过程中总量保持 。 2.能量既不能凭空 ，也不能凭空 ，它只

2、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，能量的总量 。 3.能量守恒定律是自然界中最普遍、最重要的规律之一。,不变,产生,消失,保持不变,三、永动机不可能制成,1.第一类永动机：人们把设想的不消耗 的机器称为第一类永动机。 2.第一类永动机由于违背了 所以不可能制成。,能量,能量守恒定律,课堂讲义 理解深化探究,一、热力学第一定律,1.内容: 一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量 与外界对它所做的功的和。,2.公式： UWQ,(1)对U、Q、W符号的规定: 功W： 外界对系统做功，W0，即W为正值； 系统对外界做功，W0； 系统放热为负，Q0

3、，即U为正值； 系统内能减少，U0，即U为负值。,(2)判断是否做功的方法: 一般情况下外界对系统做功与否，需看系统的体积是否 变化： 若系统体积增大，表明系统对外界做功，W0。,3.应用热力学第一定律解题的一般步骤: (1)明确研究对象是哪个物体或者是哪个热力学系统。 (2)分别列出物体或系统吸收或放出的热量； 外界对物体所做的功或物体或系统对外所做的功。 (3)根据热力学第一定律UQW列出方程进行求解。 (4)特别注意的是物理量的正负号及其物理意义。,例1一定量的气体在某一过程中，外界对气体做了8104 J的功，气体的内能减少了1.2105 J，则下列各式中正确的是( ),A.W 8104

4、 J， U 1.2105 J，Q 4104 J B.W 8104 J， U1.2105 J，Q2105 J C.W8104 J，U 1.2105 J，Q 2104 J D.W8104 J，U1.2105 J，Q4104 J,B,针对训练1 :固定的水平汽缸内由活塞B封闭着一定量的理想气体，气体分子之间的相互作用可以忽略。假设汽缸的导热性能很好，环境的温度保持不变。若用外力F将活塞B缓慢地向右拉动，则在拉动活塞的过程中，关于汽缸内气体的下列结论正确的是() A气体对外做功， 气体内能减小。 B气体对外做功， 气体内能不变。 C外界对气体做功，气体内能不变。 D气体向外界放热，气体内能不变。,解析

5、：选B.用力F缓慢拉活塞时，气体膨胀，对外做功，但由于汽缸的导热性能很好，环境温度又不变，汽缸会从外界吸收热量而保持与环境温度相同，因而气体的内能不变，故B选项正确。,二、能量守恒定律,1.内容及意义: 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，在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。,(1)不同形式的能量之间可以相互转化。 各种运动形式都有对应的能，如机械运动对应机械能，分子热运动对应内能等。不同形式的能量之间可以相互转化，如“摩擦生热”机械能转化为内能，“电炉取热”电能转化为内能等。,(2)相互转化或转移时能量的总量保持不变。,(

6、3)意义： 一切物理过程都适用，比机械能守恒定律更普遍，和细胞学说、达尔文的生物进化论一起称为19世纪自然科学的三大发现。,2.第一类永动机是不可能制成的 (1)不消耗能量而能源源不断地对外做功的机器，叫第一类永动机。因为第一类永动机违背了能量守恒定律，所以无一例外地归于失败。 (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。,3.用能量守恒定律解题的方法： 首先分析有哪几种形式的能在参与转化，分别列出增加的能量与减少能量的表达式。 利用E增E减列式求解。,例2如图1所示，直立容器内部被隔板隔开的A、B 两部分气体，A的密度小，B的密度大，加热气体， 并使两部分气体混合均匀

7、，设此过程中气体吸热为Q， 气体内能的增量为U，则() A.UQ B.UQ D.无法比较,图1,B,针对训练2 : 一带电小球在空中由a点运动到b点的过程中，受重力、静电力和空气阻力三个力的作用，若运动过程中重力势能增加3 J，机械能增加0.5 J，静电力做功1 J，则小球() A重力做功3 J B电势能增加1 J C克服空气阻力做功0.5 J D动能减少2.5 J,CD,三、气体实验定律和热力学第一定律的综合应用,三种特殊过程： 1.等温过程： 2.等容过程： 3.等压过程：,针对训练3倒悬的导热汽缸中封闭着一定质量的理想气体，轻质活塞可无摩擦地上下移动，活塞的横截面积为S，活塞的下面吊着一

8、个重为G的物体，大气压强恒为p0，起初环境的热力学温度为T0时，活塞到汽缸底面的距离为L。当环境温度逐渐升高，导致活塞缓慢下降，该过程中活塞下降了0.1L，汽缸中的气体吸收的热量为Q。求： (1)汽缸内部气体内能的增量U； (2)最终的环境温度T。,注意三种特殊过程的特点： 1.等温过程：内能不变，U0 2.等容过程：体积不变，W0 3.等压过程：压强不变 等压膨胀 ，WpV 等压压缩 ，WpV,结合点是温度和体积。,一、热力学第一定律： 1. 一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量和外界对它做功的和。 2. UWQ 3. 用热力学第一定律判断理想气体的状态变化。,小结：,二、 能量守恒定律以及应用： 1. 能量既不会凭空消失，也不会凭空产生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保持不变。 2.