第3章 章末综合提升—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

[巩固层·知识整合] [提升层·能力强化] 热力学第一定律与能量守恒 热力学第一定律是能量守恒定律在热学中的具体表现形式．它给出了做功和热传递在改变物体内能上是等价的． 热力学第一定律揭示了内能的增量(ΔU)与外界对物体做的功(W)和物体从外界吸收的热量(Q)之间的关系，即ΔU＝W＋Q，正确理解公式的意义及符号的含义是解决本类问题的关键． (1)外界对物体做功，W＞0；物体对外界做功，W＜0． (2)物体从外界吸热，Q＞0；物体向外界放热，Q＜0． (3)ΔU＞0，物体的内能增加；ΔU＜0，物体的内能减少． 解题思路：分析题干，确定改变内能的方式(W、Q)→判断W、Q的符号→代入公式ΔU＝W＋Q→得出结论eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(ΔU＞0，则内能增加|ΔU|，,ΔU＜0，则内能减少|ΔU|.)) 注意的问题 (1)只有绝热过程时Q＝0，ΔU＝W，用做功可判断内能的变化． (2)只有在气体体积不变时，W＝0，ΔU＝Q，用吸热、放热情况可判断内能的变化． (3)若物体内能不变，即ΔU＝0，W和Q不一定等于零，而是W＋Q＝0，功和热量符号相反，大小相等，因此判断内能变化问题一定要全面考虑． (4)对于气体，做功W的正负一般要看体积变化，气体体积缩小，W＞0；气体体积增加，W＜0． 【例1】　如图所示的圆柱形容器内用活塞密封一定质量的气体，已知容器横截面积为S．活塞重力为G，大气压强为p0．若活塞固定，密封气体温度升高1 ℃，需吸收的热量为Q1；若活塞不固定，且可无摩擦滑动，仍使密封气体温度升高1 ℃，需吸收的热量为Q2． Q1和Q2哪个大些？气体在定容下的比热容与在定压下的比热容为什么会不同？ [解析]　设密闭气体温度升高1 ℃，内能的增量为ΔU，则有 ΔU＝Q1， ΔU＝Q2＋W， 因气体体积膨胀，W＜0，故Q1<Q2， 由此可见，质量相等的同种气体，在定容和定压两种不同情况下，尽管温度变化相同，但吸收的热量不同，所以同种气体在定容下的比热容与在定压下的比热容是不同的． [答案]　Q1＜Q2　见解析 [一语通关]　 应用热力学定律和能量守恒时的步骤 (1)认清有多少种形式的能(例如动能、势能、内能、电能、化学能、光能等)在相互转化． (2)分别写出减少的能量ΔE减和增加的能量ΔE增的表达式． (3)列出能量守恒方程：ΔE减＝Δ