3.2.1热力学第一定律 导学案-2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

题目 3.2&3.3 热力学第一定律 能量守恒定律 课型 新课 主备人 学习目标 1.知道热力学第一定律，掌握热力学第一定律的应用方法。 2.了解能量守恒定律的发现过程，体会探索过程中的挫折和失败对科学发现的意义。 3.能应用热力学第一定律和能量守恒定律解释自然现象，并解决实际问题。 基础知识 一、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：ΔU＝ 。 3．对公式中ΔU、Q、W符号的规定 符号 Q W ΔU ＋ 物体吸收热量 外界对物体做功 内能增加 － 物体放出热量 物体对外界做功 内能减少 4.几种特殊情况 (1)若过程是绝热的，即Q＝0，则ΔU＝W，物体内能的增加量等于外界对物体做的功。 (2)若过程中不做功，即W＝0，则ΔU＝Q，物体内能的增加量等于物体从外界 的热量。 (3)若过程的始末状态物体的内能不变，即ΔU＝0，则W＝－Q(或Q＝－W)，外界对物体做的功等于物体放出的 (或物体吸收的热量等于物体对外界做的功)。 5．判断是否做功的方法：一般情况下看物体的体积是否变化。 (1)若物体体积增大，表明物体对外界做功，W 0。 (2)若物体体积减小，表明外界对物体做功，W 0。 二、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 ，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 。 2．能量守恒定律的两种表达 (1)某种形式的能减少，一定有其他形式的能增加，且减少量和增加量一定 。 (2)某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定 。 三、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 。 课堂拓展 1．在热力学第一定律的表达式ΔU＝W＋Q中，关于ΔU、W、Q各个物理量的正、负，下列说法中正确的是( ) A．外界对物体做功时W为正，吸热时Q为负，内能增加时ΔU为正 B．物体对外界做功时W为负，吸热时Q为正，内能增加时ΔU为负 C．物体对外界做功时W为负，吸热时Q为正，内能增加时ΔU为正 D．外界对物体做功时W为负，吸热时Q为负，内能增加时ΔU为负 2．如图所示，在竖直放置的圆柱形容器内，用活塞密封一部分气体，活塞质量为m，容器的横截面积为S，活塞与容器壁间无摩擦，平衡时容器内的密闭气体的压强为p，外界大气压恒为p0。当气体从外界吸收热量Q、活塞升高h后再次平衡(可认为气体压强恒为p不变)。则在此过程中密闭气体增加的内能等于( ) A．Q B．Q－mgh C．Q－mgh－p0Sh D．Q－mgh＋p0Sh 3．绝热汽缸倒扣在水平地面上，缸内装有一电热丝，缸内有一光滑的绝热活塞，封闭一定质量的理想气体，活塞下吊着一重为G的重物，活塞重为G0，活塞的截面积为S，开始时封闭气柱的高为h，气体的温度为T1，大气压强为p0。现给电热丝缓慢加热，若气体吸收热量Q时，活塞下降了h，则： (1)气体的温度升高多少？ (2)气体的内能增加多少？ 随堂检测 (1)一个热力学系统内能的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)物体对外界做功为W，它的内能就减少W。( ) (3)在绝热过程中，外界对物体做的功等于物体内能的增加量。( ) (4)物体从外界吸收热量Q，它的内能就增加Q。( ) (5)能量既可以转移又可以转化，故能量的总量是可以变化的。( ) (6)违背能量守恒定律的过程是不可能发生的。( ) 1．一定量的气体从外界吸收了2.6×105 J的热量，内能增加了4.2×105 J。则： (1)是气体对外界做了功，还是外界对气体做了功？做了多少焦耳的功？ (2)如果气体吸收的热量仍为2.6×105 J不变，但是内能只增加了1.6×105 J，计算结果W＝－1.0×105 J，是负值，怎样解释这个结果？ 2．自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，下列说法正确的是( ) A．机械能守恒 B．能量正在消失 C．只有动能和重力势能的相互转化 D．减少的机械能转化为内能，但总能量守恒 3．.光伏产业是新能源产业的重要发展方向之一，光伏市场的发展对于优化我国能源结构、促进能源生产和消费革命、推动能源技术创新等方面都有重要的意义。如图所示，是某户居民楼顶安