第三章 2-3（热力学第一定律、能量守恒定律）-【导与练】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第三册同步全程学习全书word（人教版）

学科网书城画 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com● 您身边的互联网+教辅专家 2热力学第一定律 3能量守恒定律 [定位·学习目标] 1.能以系统为研究对象，用综合分析的方法推导出热力学第一定律。 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，并能进 行具体的计算。 3.知道人类对能量概念的逐步认识过程，并理解能量和能量守恒观念 对世界统一性的认识。 4.理解能量守恒定律，知道能量守恒是自然界普遍遵从的基本规律。 5.知道第一类永动机是不可能实现的。 探究·必备知识 知识点一热力学第一定律 公探究新知 1.改变内能的两种方式 做功和传热，两者在改变系统内能方面是等价的。 2.热力学第一定律 (1)内容：一个热力学系统的内能变化量等于外界向它传递的热量与 外界对它所做的功的和。 (2)表达式：△U-Q+W 3.对公式△UQ+W的理解 (1)外界对系统做功有助于系统内能的增加，因此，外界对系统做功时， W取正值：而系统对外界做功时，W取负值。 ·独家授权侵权必究· 学科网书城画 品牌书店·知名教辅·正版资源 b2 zxxk.com● 您身边的互联网+教辅专家 (2)外界对系统传递热量有助于系统内能的增加，因此，外界对系统传 递的热量Q取正值：而系统向外界传递的热量Q就取负值。 ②想想议议 做机被功改变 电流做功改变 系统内能的实验 系统内能的实验 月 之 (1)如图甲所示，该系统与外界没有热量交换，如果外界对系统做的功 为W(物块重力所做的功)，则它的内能怎样改变？变化了多少？ 答案：外界对系统做功W,则系统内能增加量为W。 (2)如图乙所示为电流做功改变系统内能的实验，如果该系统电阻发 热量为Q,液体的内能怎样变化？变化了多少？ 答案：如果外界没有对系统做功，物体从外界吸收热量Q,则内能的增 加量为Q。 (③)如果某一过程中，物体跟外界同时发生了做功和传热，那么，该物 体内能的变化△U与热量Q及做的功W之间又满足怎样的关系呢？ 答案：△U-Q+W。 知识点二 能量守恒定律 @探究新知 1.能量守恒定律 ·独家授权侵权必究· 学科网书城画 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 (1)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 转化为其他形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的 过程中，能量的总量保持不变。 (2)意义：能量守恒是自然界的普遍规律，根据能量守恒定律，物理学 发现和解释了很多科学现象。 2.永动机不可能制成 (1)第一类永动机：不需要任何动力或燃料，却能不断地对外做功的机 器。 (2)第一类永动机不可能制成的原因：违背了能量守恒定律。 (3)意义：正是历史上设计永动机的失败，才使后人的思考走上了正确 的道路。 ②想想议议 有一种所谓“全自动”机械手表，既不需要上发条，也不用任何电源， 却能不停地走下去。请思考：这是不是一种永动机？为什么？ 答案：不是。手表戴在手腕上，通过手臂的运动，机械手表获得能量，供 手表发条做机械运动。若将此手表长时间放置不动，它就会停下来。 突破·关键能力 要点一对热力学第一定律的理解与应用 )情境探究 气象探测气球内充有常温常压的氦气，从地面上升至某高空的过程中， 气球内氨气的压强随外部气压减小而逐渐减小，其温度因启动加热装 ·独家授权侵权必究· 学科网书城 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 置而保持不变，高空气温为-7.0℃，球内氦气可视为理想气体。若在 此高空，关闭加热装置后： (1)氢气对外界做功还是外界对氦气做功？ (2)氨气吸热还是放热？ 答案：(1)根据兴C可知，关闭加热装置后气球体积减小，外界对氨 气做功。 (2)在此高空，△U<0,W>0,根据热力学第一定律△U=W+Q可知，Q<0,即 氢气对外放热。 公要点归纳 1.对热力学第一定律的理解 (1)热力学第一定律将单纯的绝热过程和单纯的传热过程中内能改变 的定量表述推广到一般情况。既有做功又有传热的过程中，公式中△U 表示内能的变化量，W表示外界对系统做功，Q表示外界向系统传递的 热量。 (2)热力学第一定律的表达式也适用于物体对外界做功、向外界散热 和内能减少的情况。 2.公式△U=Q+W的符号法则 符 W Q AU 号 体积减小，外界对热力学系统 热力学系统吸收热 内能增 做功 量 加 ·独家授权侵权必究· 享学科网书城圆 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 体积增大，热力学系统对外界 热力学系统放出热 内能减 做功 量 少 3.热力学第一定律的几种特殊情况 (1)若过程是绝热的，即Q0,则W=△U,外界对物体做的功等于物体内 能的增加量。 (2)若