第3章 第1节 热力学第一定律（教师用书word）-2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第三册【精讲精练】鲁科版

第1节　热力学第一定律 [学业要求与核心素养] 1．了解热力学第一定律。 2．会用ΔU＝W＋Q解决一些简单问题。 3．知道第一类永动机不可能制成。 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__。 (3)符号规则：物体从外界吸热时Q为正值，即Q__>__0，物体向外界放热时Q为__负__值，即Q__<__0；外界对物体做功时W为__正__值，即W__>__0，物体对外界做功时W为__负__值，即W__<__0；物体的内能增加时ΔU为__正__值，即ΔU__>__0，物体的内能减少时ΔU为__负__值，即ΔU__<__0。 (4)意义：一个物体内能增加，必定有其他物体对它__做功__，或向它__传递热量__。与此同时，对此物体做功或向它传热的其他物体要__减少等量__的能量，而系统的总能量保持不变。在一切涉及热现象的宏观过程中，能量可以发生转移或转化，在转移或转化过程中总能量__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。 1．下列说法正确的是(　　) A．内能多的物体含有的热量多 B．热量一定从内能多的物体传递给内能少的物体 C．做功和热传递都可改变物体的内能，在效果上是等效的 D．以上说法都不对 答案　C 2．下列说法正确的是(　　) A．外界对系统做功，系统的内能一定增加 B．系统内能增加，一定是系统从外界吸收了热量 C．系统从外界吸收热量5 J，内能可能增加5 J D．系统内能减少，一定是系统对外界做了功 答案　C 知识点一　功、内能、热量和温度的区别与联系 1．内能与温度。 从宏观上看，温度表示的是物体的冷热程度；从微观上看，温度反映了分子热运动的剧烈程度，是分子平均动能的标志。物体的温度升高，其内能一定增加，但向物体传递热量，物体的内能却不一定增加(可能同时对外做功)。 2．热量和内能。 (1)内能是由系统的状态决定的，状态确定，系统的内能也随之确定。要使系统的内能发生变化，可以通过热传递和做功两种方式来完成。 (2)热量是热传递过程中的特征物理量，热量只是反映物体在状态变化过程中所转移的能量，是用来衡量物体内能变化的，有过程，才有变化，离开过程，毫无意义。 (3)对某一状态而言，只有“内能”，根本不存在“热量”和“功”，不能说一个系统中含有多少热量。 3．热量与温度。 热量是系统的内能变化的量度，而温度是系统内大量分子做无规则运动剧烈程度的标志。热传递的前提条件是两个系统之间要有温度差，传递的是热量而不是温度。 4．热量与功。 热量和功都是系统内能变化的量度，都是过程量，一定量的热量与一定量的功相当，热量可以通过系统转化为功，功也可以通过系统转化为热量，但它们之间有着本质的区别。 5．改变内能的两种方式的比较。 比较项目 做功 热传递 内能变化 外界对物体做功，物体的内能增加，物体对外界做功，物体的内能减少 物体吸收热量，内能增加，物体放出热量，内能减少 物理实质 其他形式的能与内能之间的转化 不同物体间或同一物体不同部分之间内能的转移 相互联系 做一定量的功或传递一定量的热量在改变内能的效果上是相同的 [例1­1]　关于物体的内能和热量，下列说法中正确的是(　　) A．热水的内能比冷水的内能多 B．温度高的物体其热量必定多，内能必定大 C．在热传递过程中，内能大的物体其内能将减少，内能小的物体其内能将增加，直到两物体的内能相等 D．热量是热传递过程中，内能转移多少的量度 [自主解答]　内能是物体内所有分子动能和势能的总和，宏观上看，其大小取决于物体的温度、体积、物质的量，温度高只能说明其分子的平均动能大，因为物质的量不一定相同，所以并不能说明它的分子总动能大，更不能说明它的内能大，A选项错误；热量是一个过程量，说哪个物体具有热量是毫无意义的，且温度高内能也不一定大，B选项错误；热传递的目的是传递内能，但是物体之间发生热传递的条件并不是内能不相等，而是温度不同，热传递的最终结果也不是