第3章 第1节　热力学第一定律 第2节　能量的转化与守恒—2020-2021学年新教材鲁科版（2019）高中物理选择性必修第三册同步学案

第1节　热力学第一定律 第2节　能量的转化与守恒 学习目标：1.[科学思维]理解热力学第一定律．　2.[科学思维]会用ΔU＝W＋Q解决相关问题．　3.[科学态度与责任]知道第一类永动机不可能制成．　4.[科学态度与责任]了解能量守恒定律的发现过程．　5.[科学思维]理解能量的转化与守恒定律，会用能量的观点解释自然现象． 一、功、热量与内能 1．改变物体内能的两种方式 做功和热传递． 2．物体内能的改变 (1)如果物体与外界无热传递，若外界对物体做功，则物体的内能增加；若物体对外做功，物体的内能减少． (2)如果物体既不对外做功，外界也不对物体做功，则物体吸收热量时，它的内能增加；物体放出热量时，它的内能减少． 3．热力学第一定律 (1)内容：物体内能的增加量ΔU等于外界对物体所做的功W与物体从外界吸收的热量Q之和． (2)表达式：ΔU＝W＋Q． 4．热力学第一定律的意义 (1)内能的变化必然伴随有做功或热传递． (2)一切涉及热现象的宏观过程中，能量可以发生转移或转化，此过程中总能量守恒． 二、第一类永动机 1．概念：不消耗任何能量而能永远对外做功的机器． 2．结果 17～18世纪，人们提出了许多永动机设计方案，但都以失败而告终． 3．原因 设想能量能够无中生有地创造出来，违背了热力学第一定律． 4．启示 人类利用和改造自然时，必须遵循自然规律． 三、能量的转化与守恒 1．能量守恒定律的发现 (1)迈尔的发现 体力和体热必定来源于食物中的化学能，内能、化学能、机械能都是等价的，是可以相互转化的，如果动物体的能量输入与支出是平衡的，那么，所有这些形式的能在量上必定是守恒的． (2)焦耳的研究 ①确定了电能向内能转化的定量关系． ②用了近40年的时间，不懈地钻研热功转换问题，为能量守恒定律提供了无可置疑的证据． (3)亥姆霍兹的贡献 从理论上把力学中的能量守恒原理推广到热、光、电、磁、化学反应等过程，揭示了它们之间的统一性． 2．能量守恒定律 (1)内容 能量既不会消失，也不会创生，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另一个物体，而能量的总值保持不变． (2)意义 揭示了自然科学各个分支之间的普遍联系，是自然界内在统一性的第一个有力证据． (3)应用 ①各种形式的能可以转化，但能量在转化过程中总伴有内能的损失． ②各种互不相关的物理现象，可以用能量守