(教用word)第3章 第1节 热力学第一定律 第2节 能量的转化与守恒-【提分教练】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第三册(鲁科版2019)

第1节　热力学第一定律 第2节　能量的转化与守恒 学业要求＋核心素养 1．理解热力学第一定律。(物理观念) 2．会用ΔU＝Q＋W解决一些简单问题。(科学思维) 3．知道第一类永动机不可能制成。(科学态度与责任) 4．了解能量守恒定律的发现过程。(科学探究) 5．理解能量守恒定律，会用能量的观点解释自然现象。(科学思维) 一、热力学第一定律 1．基础梳理 (1)改变物体内能的两种方式：做功和热传递。 (2)热力学第一定律 ①内容：物体内能的改变量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＝Q＋W。 2．尝试探究 (1)一个物体，它既没有吸收热量也没有放出热量。 ①如果外界对物体做的功为W，则它的内能如何变化？变化了多少？ 提示：一个物体，如果它既没有吸收热量也没有放出热量，那么，外界对它做的功为W，它的内能就增加W。 ②如果物体对外界做的功为W，则它的内能如何变化？变化了多少？ 提示：物体对外界做的功为W，它的内能就减少W。 (2)一个物体，外界既没有对它做功，它也没有对外界做功。 ①如果物体从外界吸收热量Q，它的内能如何变化？变化了多少？ 提示：外界既没有对物体做功，物体也没有对外界做功，如果物体从外界吸收热量Q，它的内能就增加Q。 ②如果物体向外界放出热量Q，它的内能如何变化？变化了多少？ 提示：物体向外界放出热量Q，它的内能就减少Q。 二、第一类永动机 1．基础梳理 (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。 2．尝试探究 什么是第一类永动机？它能实现吗？为什么？ 提示：不消耗任何能量，却可以源源不断地对外做功的机器称为第一类永动机。第一类永动机不能实现，因为它违背了热力学第一定律。 三、能量的转化与守恒 1．基础梳理 (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 a．确定了电能向内能转化的定量关系。 b．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 能量既不会消失，也不会创生，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，而能量的总值保持不变。 2．尝试探究 (1)如图所示的“新能源汽车”不消耗任何燃料，仅依靠磁铁吸引力前进能实现吗？ 提示：不能。 (2)热力学第一定律与能量守恒定律是什么关系？ 提示：能量守恒定律是各种形式的能在相互转化或转移的过程中，总能量保持不变。它包括各个领域，其范围广泛。热力学第一定律是物体内能与其他形式的能之间的相互转化或转移，是能量守恒定律的具体体现。 1．判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)外界对系统做功，系统的内能不一定增加。 (　√　) (2)系统从外界吸收热量5 J，系统的内能一定增加5 J。 (　　) ×　提示：物体的内能变化由做功和热传递两个方面的因素决定。 (3)系统对外界做功，内能一定减少。 (　　) ×　提示：若系统对外界做功的同时吸热，且吸收的热量大于系统对外界做的功，则系统的内能增大。 (4)运动的物体在阻力作用下会停下来，说明机械能凭空消失了。 (　　) ×　提示：机械能不会凭空消失，机械能转化为了内能。 (5)不需要任何动力或燃料，却能不断地对外做功的机器经过科学实验是可以研制出来的。 (　　) ×　提示：第一类永动机是不会研制成功的，因为它违背了能量守恒定律。 2．(多选)下列各物体在所经历的过程中，内能增加的有(　　) A．在光滑斜面上由静止释放而下滑的物体 B．水平飞行并射穿木块的子弹 C．在绝热的条件下被压缩的气体 D．在空中匀速下落的雨滴 BCD　解析：在光滑斜面上由静止释放而下滑的物体，机械能守恒；子弹穿过木块的过程中克服摩擦力做功，机械能转化为内能；在绝热的条件下压缩气体，对气体做功，使其内能增加；雨滴匀速下落，重力势能减少，转化为内能。由此判断选项B、C、D正确。 3．在一个与外界没有热交换的房间内打开冰箱门，冰箱正常工作，过一段时间房间内的温度将(　　) A．降低 B．升高 C．不变 D．无法确定 B　解析：取房间内的气体及电冰箱(有散热装置)为系统，外界消耗电能，对系统做功，系统总内能增加，房间内温度升高。 4．一定质量的理想气体在某一过程中，外界对气体做了8×104 J的功，气体的内能减少了