(课件)第3章 2 热力学第一定律-【提分教练】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第三册(人教版2019)

第三章　热力学定律 2．热力学第一定律 1 学习任务 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和计算能量的变化、转移问题。 2．热力学第一定律 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 关键能力·情境探究达成 01 知识点一　热力学第一定律 知识点二　热力学第一定律的应用 2．热力学第一定律 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 3 1．改变内能的两种方式 做功与_____。两者在改变系统内能方面是_______。 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_____与外界对它_________的和。 (2)表达式：___________。 知识点一　热力学第一定律 传热 等价的 热量 所做的功 ΔU＝Q＋W 2．热力学第一定律 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 (3)外界对系统做功时，W取_____，系统对外界做功时，W取_____；外界对系统传递的热量Q取_____，系统向外界传递的热量Q取_____。 提醒：热力学第一定律的数学表达式也适用于物体对外界做功、向外界传热和内能减少的情况。 正值 负值 正值 负值 2．热力学第一定律 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 如图所示，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，气球内氦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置而保持不变，高空气温为－7.0 ℃，球内氦气可视为理想气体。 2．热力学第一定律 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 【问题】 若在此高空，关闭加热装置后： (1)氦气对外界做功还是外界对氦气做功？ (2)氦气吸热还是放热？ 提示：(1)根据＝C可知，探测气球体积减小，外界对氦气做功。 (2)在此高空，ΔU<0，W>0，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知，Q<0，即氦气对外放热。 2．热力学第一定律 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 1．对公式ΔU＝Q＋W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 2．热力学第一定律 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 2．热力学第一定律的几种典型应用 (1)若过程是绝热的，即Q＝0，则W＝ΔU，外界对物体(或物体对外界)做的功等于物体内能的增加(或减少)量。 (2)若过程中不做功，即W＝0，则Q＝ΔU，物体吸收(或放出)的热量等于物体内能的增加(或减少)量。 (3)若过程中物体的始、末内能不变，即ΔU＝0，则W＋Q＝0或W＝－Q，外界对物体(或物体对外界)做的功等于物体放出(或吸收)的热量。 2．热力学第一定律 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 【典例1】　(2022·江苏徐州高二期末)如图所示，一台四冲程内燃机，活塞在压缩冲程的某段时间内移动的距离为0.1 m，这段过程中活塞对气体的压力逐渐增大，其做的功相当于2×103 N的恒力使活塞移动相同距离所做的功，内燃机工作时汽缸温度高于环境温度，该过程中压缩气体传递给汽缸的热量为25 J，则压缩冲程气体内能的变化量为________J。做功冲程，燃烧后的高压气体对活塞做功，气体推动活塞移动0.1 m，其做的功相当于9×103 N的恒力使活塞移动相同距离所做的功，若做功冲程气体内能的减少量为930 J，则该做功冲程气体传递给汽缸的热量为________J。 175　 30 2．热力学第一定律 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 [解析]　压缩冲程中，外界对气体做功，W1＝F1s＝2×103×0.1 J＝200 J，气体向外放热，Q1＝－25 J，可得气体内能的变化量为ΔU1＝W1＋Q1＝175 J。做功冲程，气体对外界做功，W2＝－F2s＝－9×103×0.1 J＝－900 J，气体内能的减少量为ΔU2＝W2＋Q2＝－930 J，解得Q2＝－30 J，所以气体传递给汽缸的热量为30 J。 2．热力学第一定律 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 规律方法　应用热力学第一定律解题的思路与步骤 (1)首先应明确研究对象是哪个物体或者是哪个热力学系统。 (2)分别列出物体(或系统)吸收或放出的热量；外界对物体(或系统)所做的功或物体(或系统)对外界所做的功。 (3)根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W列出方程进行求解。 (4)特别注意物理量的正负号及其物理意义。 2．热力学第一定律 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自