19-20同步粤教物理选修3-3（课件+教师用书+分层作业）：第3章 第2节　热力学第一定律 第3节　能量守恒定律 (3份打包)

第二节　热力学第一定律 第三节　能量守恒定律 学　习　目　标 重　点　难　点 1．理解热力学第一定律，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． 3．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． 4．知道第一类永动机是不可能制成的. 1．能量转化和守恒定律的理解及综合应用，涉及热力学第一定律的定性分析和定量计算．(重点) 2．热力学第一定律的正确运用(定性分析和定量计算)及对第一类永动机不可能制成的具体分析探究过程的理解．(难点) 一、热力学第一定律 1．基本知识 (1)改变内能的方式：做功和热传递． (2)功和内能的关系：若物体不存在热传递，当外界对它做功时，它的内能增加，关系式为W＝ΔU；若物体对外做功，则W<0，ΔU<0，表明内能减少． (3)热传递和内能的关系：若物体既不对外做功，外界对物体也不做功，当物体从外界吸收热量Q时，它的内能增加．关系式为Q＝ΔU；若物体向外放出热量，则Q<0，ΔU<0，表明内能减少． (4)热力学第一定律 物体与外界之间同时存在做功和热传递的过程，物体内能的增加量ΔU与外界对物体做功W、物体吸热Q的关系：ΔU＝W＋Q. 2．思考判断 (1)物体吸收热量，内能一定增大． (×) (2)物体对外做功，内能一定减少． (×) (3)物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变． (√) 3．探究交流 外界对物体做功10 J，能使物体内能改变多少？若外界对物体传递10 J的热量，能使物体内能改变多少？10 J的功是否等于10 J的热量？ 【提示】　无论外界对物体做功10 J，还是外界给物体传递10 J的热量，物体内能都是增加10 J，说明做功和热传递在改变物体内能上是等效的，不能说10 J的功等于10 J的热量，因功与热量具有本质区别． 二、能量守恒定律 1．基本知识 (1)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成为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体；在转化和转移过程中其总量不变． (2)第一类永动机 不需要任何动力或燃料却能不断对外做功的机器． (3)第一类永动机不可制成的原因 第一类永动机违背了能量守恒定律． 2．思考判断 (1)某种形式的能量减少，一定有其他形式的能量增加，且减少量和增加量一定相等． (√) (2)某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等． (√) (3)“第一类永动机”不可能制成，是因为找不到合适的材料和合理的设计方案． (×) 3．探究交流 不耗油的汽车能否制造成功？为什么？ 【提示】　能．可以利用太阳能、电能等能源代替石油能源，制造太阳能汽车、电动汽车等，但是不消耗任何能量的汽车不可能制成，因为它违背能量守恒定律. 对热力学第一定律的理解 【问题导思】 1．气体吸收热量，内能一定增加吗？ 2．对气体做功，同时气体放出热量，内能一定减少吗？ 3．不同的物理过程中气体内能变化，做功和热传递有什么规律？ 1．热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种改变内能的过程是等效的，而且给出了内能的变化量和做功与热传递之间的定量关系，此定律应用时各量的单位应统一． 2．对公式ΔU、Q、W符号的规定 W Q ΔU 符号 外界对物体做功 物体吸收热量 内能增加 正号 物体对外界做功 物体放出热量 内能减少 负号 注：一般情况下外界对物体做不做功，需看物体的体积是否变化． (1)若物体体积增大，表明物体对外界做功，W＜0. (2)若物体体积变小，表明外界对物体做功，W＞0. 3．几种特殊情况 (1)若过程是绝热的，则Q＝0，W＝ΔU，外界对物体做的功等于物体内能的增加． (2)若过程中不做功，即W＝0，则Q＝ΔU，物体吸收的热量等于物体内能的增加． (3)若过程的始末状态物体的内能不变，即ΔU＝0，则W＋Q＝0或W＝－Q. 4．应用热力学第一定律解题的思路与步骤 (1)首先应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(或系统)所做的功或物体(或系统)对外界所做的功． (3)根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W列出方程进行求解． (4)特别注意的就是物理量的正负号及其物理意义． 应用热力学第一定律解题，一定要弄清热力学过程中物理量W、Q、ΔU的正、负号，防止公式ΔU＝W＋Q中因符号不清楚而出错． 　(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4.2×105 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？ (2)一定质量的气体，从外界吸收3.5×105 J的热量，同时气体对外界做功2.5×105 J，则气体的内能怎样变化？ 【审题指导】　解答本题应注意以下两点：