第三章 3 能量守恒定律-热力学第二定律-【精讲精练】2023-2024学年高中物理选择性必修第三册人教版(教师用书)

令学科网书城 品牌书店·知名数辅·正版资源 b.zxxk.com○ 您身边的互联网+教辅专家 #3能量守恒定律 4热力学第二定律 [学业要求] 1.了解能量守恒定律，会用能量守恒的观点分析、解决有关问题。 2.知道第一类永动机是不可能制成的。 3.知道传热的方向性及任何热现象的宏观过程都是不可逆的。 4.了解热力学第二定律，运用热力学第二定律解决一些实际问题。 5.认识能源和环境与人类生存的关系。 丫预习案必备知识·问题导学 /通教材·匣知织。素养初成 一、能量守恒定律 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_保持不变一。 2.意义 (1)各种形式的能可以_相互转化-。 (2)各种物理现象可以用能量守恒定律联系在一起。 二、永动机不可能制成 永动机的思想违背了能量守恒.所以是不可能制成的。 三、热力学第二定律 1.热传导的方向性 一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的一。 2.热力学第二定律的克劳修斯表述 德国物理学家克劳修斯在1850年提出：热量不能自发地从-低温_物体传到_高温- 物体。热力学第二定律的克劳修斯表述，阐述的是传热的方向性一。 四、热力学第二定律的开尔文表述 1.开尔文表述 不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响。（该表述阐述了 机械能与内能转化的方向性) 2.意义：开尔文表述阐述了机械能与内能转化的方向性。机械能可以全部转化为内能， 而内能无法全部用来做功以转化成机械能。 五、能源是有限的 能源的使用过程中虽然能的总量保持守恒，但能的品质下降了，虽然能量总量不会减 少，但有些能量变成了不可再用的能量。能源会逐步减少，因此能源是有限的资源。 1自我诊断 1.(多选)下列说法正确的是() A.一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的 B.热量不会从低温物体传给高温物体 ·独家授权侵权必究事 享学科网书城国 品牌书店·知名数辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 C.机械能可以完全转化为内能 D.内能不可能完全转化为机械能 答案AC 2.热量总是自发地从高温物体传递给低温物体，这说明热传递过程具有_方向性_一。 冰箱工作时，能把冰箱内的热量传递到冰箱外，这不违反（填“违反“或“不违反“）热力学 第二定律。 /探究案关键能力·互动探究 /折考点·桥规律·套养是升 探究点一能量守恒定律的理解和应用 1.能量的存在形式及相互转化 (1)各种运动形式都有对应的能：机械运动有机械能，分子的热运动有内能.还有电磁能、 化学能、原子能等。 (2)各种形式的能.通过某种力做功可以相互转化。例如，利用电炉取暖或烧水，电能转 化为内能：煤燃烧。化学能转化为内能：列车刹车后，轮子温度升高，机械能转化为内能。 2.与某种运动形式对应的能是否守恒是有条件的 例如，物体的机械能守恒，必须是只有重力或系统内的弹力做功：而能量守恒定律是没 有条件的，它是一切自然现象都遵守的基本规律。 3.第一类永动机失败的原因分析 如果没有外界热源供给热量，则有U2一U1=W就是说，如果系统内能减少，即U2 <U,则W<0,系统对外做功是要以内能减少为代价的。若想源源不断地做功，就必须使系 统不断回到初始状态，这在无外界能量供给的情况下是不可能的。 例质量为1000kg的气锤从2.5m高处落下.打在质量为200kg的铁块上， 设气锤撞击铁块时做的功有60%用来升高铁块的温度，那么要使铁块的温度升高40℃以上 气锤至少应落下多少次？[g取10m/s2.铁的比热容c=0.11cal/(g℃】 [思路点拨]本题是一道力热综合题。气锤对铁块做的功，等干气锤的动能减少量，且 有60%转化为铁块的内能，用来升高温度。由能的转化和守恒定律，先求气锤下落一次对铁 块做功使铁块温度升高的值，再由使铁块升高40℃气锤所做的总功，就可求出气锤的下落 次数。 [解析]由机械能守恒得气锤下落到刚撞击铁块时刻的动能Ek=mgh=103×10×2.5」 =2.5×104,由动能定理.得气锤撞击铁块一次所做的功W=Ek一0=2.5×104」.使铁块 温度升高40℃所需的热量Q=cm△t=0.11×200×103×40cal=8.8×105ca=8.8× 105×4.2J=3.696×105J。设气锤应下落n次，中能使铁块温度升高40℃，则由能的转 化和守恒定律得M=Q,所以n=QnW=3.696×1060.6×2.5×104=246.4,故气锤 至少应下落247次。 [答案]247 ●核心素养·思维升华 独家授权侵权必究 享学科网书城国 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 利用能量守恒定律解决问