第三章 第2节 热力学第一定律 第3节 能量守恒定律-【正禾一本通】2023-2024学年新教材高二物理选择性必修3同步课堂高效讲义配套课件(人教版）

物理 选择性必修第三册（人教） 第三章 热力学定律 第2节　热力学第一定律 第3节　能量守恒定律 传热 等效 热量 所做的功 Q＋W 正值 负值 正值 负值 正值 正值 产生 消失 转化 转移 保持不变 相互转化 能量守恒定律 能量 能量守恒定律 √ √ × × √ 课标要求 核心素养 1.知道热力学第一定律。 2．了解热力学第一定律和能量守恒定律的发现过程。 3．理解能量守恒定律，能用能量守恒的观点解释自然现象。 4．知道“永动机”不可能实现的原因 1.物理观念：了解能量的转化与守恒。 2．科学思维：理解热力学第一定律，会用ΔU＝W＋Q解决相关问题理解能量的转化与守恒定律，会用能量的观点解释自然现象。 3．科学态度与责任：知道第一类永动机不可能制成，体会科学探索中的挫折和失败对科学发现的意义 　高效导学第一步　预习新知，落实必备知识 一、热力学第一定律 1．改变内能的两种方法：做功与______。两者在改变系统内能方面是______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______与外界对它____________的和。 (2)数学表达式：ΔU＝__________。 二、热力学第一定律的应用 1．由ΔU＝U2－U1知，当系统内能增加时，ΔU取______，内能减少时，ΔU取______。 2．外界对系统做功时，W取______；而系统对外界做功时，W取______。 3．外界向系统传递的热量Q取______；而系统向外界传递的热量Q就取______。 三、能量守恒定律 1．内容：能量既不会凭空______，也不会凭空______，它只能从一种形式______为其他形式，或者从一个物体______到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量____________。 2．意义 (1)各种形式的能可以____________。 (2)各种物理现象可以用__________________联系在一起。 3．永动机不可能制成 (1)第一类永动机：人们把设想的不消耗______的机器称为第一类永动机。 (2)第一类永动机由于违背了__________________，所以不可能制成。 【概念辨析·试身手】 (1)系统从外界吸收5 J热量，内能可能增加5 J。( ) (2)物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变。( ) (3)物体放出热量，同时对外做功，内能可能不变。( ) (4)能量既可以转移又可以转化，故能量的总量是可以变化的。( ) (5)违背能量守恒定律的过程是不可能发生的。( ) 　高效导学第二步　课堂探究，培优关键能力 要点一 | 热力学第一定律的理解与应用 【要点培优】 1．对公式ΔU＝Q＋W符号的规定 符号 W Q ΔU ＋ 体积减小，外界对热力学系统做功 热力学系统吸收热量 内能增加 － 体积增大，热力学系统对外界做功 热力学系统放出热量 内能减少 2.气体状态变化的几种特殊情况 (1)绝热过程：Q＝0，则ΔU＝W，系统内能的增加(或减少)量等于外界对系统(或系统对外界)做的功。 (2)等容过程：W＝0，则ΔU＝Q，物体内能的增加量(或减少量)等于系统从外界吸收(或系统向外界放出)的热量。 (3)等温过程：始末状态一定质量理想气体的内能不变，即ΔU＝0，则W＝－Q(或Q＝－W)，外界对系统做的功等于系统放出的热量(或系统吸收的热量等于系统对外界做的功)。 3．判断气体是否做功的方法 一般情况下看气体的体积是否变化。 (1)若气体体积增大，表明气体对外界做功，W<0。 (2)若气体体积减小，表明外界对气体做功，W>0。 4．应用热力学第一定律解题的一般步骤 (1)首先选定研究对象是哪个物体或哪个热力学系统。 (2)根据符号法则写出各已知量(W、Q、ΔU)的正、负。 (3)根据方程ΔU＝W＋Q求出未知量。 (4)再根据未知量结果的正、负来确定吸热、放热情况或做功情况。 【素养培优】 如图所示，一定质量的理想气体由a状态变化到b状态，请在图像基础上思考以下问题： 探究：(1)在变化过程中是气体对外做功，还是外界对气体做功？ (2)在变化过程中气体吸热，还是向外放热？气体内能增加了，还是减少了？ 提示： (1)由图可知，气体的变化为等压膨胀，一定是对外做功。 (2)理想气体在等压膨胀过程中需要从外界吸收热量。由盖­吕萨克定律可知，理想气体在等压膨胀过程中温度升高，内能一定增加。 【应用培优】 [例1] (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，是气体对外界做功，还是外界对气体做功？做了多少功？ (2)一定质量的气体，从外界吸收3.5×105 J的热量，同时