高中物理（人教版） · 选修1-2 _ 第二章 能量的守恒与耗散 热力学第一定律 教学课件+ 教案 （2份打包）

热力学第一定律 一、引入 改变物体内能的方式有哪些？ 做功、热传递 （一）热力学第一定律 1.一个物体，它既没有吸收热量也没有放出热量，那么： ①如果外界对它做的功为Ｗ，则它的内能如何变化？变化了多少？ ②如果该物体对外界做的功为Ｗ，则它的内能如何变化？变化了多少？ 2.一个物体，如果外界既没有对它做功，它也没有对外界做功，那么： ①如果该物体吸收热量Ｑ，它的内能如何变化？变化了多少？ ②如果放出热量Ｑ，它的内能如何变化？变化了多少？ 总结 一个物体，如果它既没有吸收热量也没有放出热量，那么，外界对它做多少功，它的内能就增加多少；物体对外界做多少功，它的内能就减少多少. 如果外界既没有对物体做功，物体也没有对外界做功，那么物体吸收了多少热量，它的内能就增加多少，物体放出了多少热量，它的内能就减少多少. 如果物体与外界同时发生做功和热传递，则物体内能的变化与热量Ｑ、做的功Ｗ之间又有什么关系呢？ ΔU=W+Q 这在物理学中叫做热力学第一定律. 定律中各量的正、负号及含义 物理量 符号 意义 符号 意义 W + 外界对物体做功 － 物体对外界做功 Q + 物体吸收热量 － 物体放出热量 Δu + 内能增加 － 内能减少 例题 一定质量的气体，在被压缩的过程中，外界对它做功300 J，但这一过程中该气体的内能减少了300 J，问气体在此过程中是吸热还是放热？吸收（或放出）多少热量？ （二）能量守恒定律 通过前边的学习我们知道：做功改变物体内能的过程是内能和其他形式的能的转化过程，热传递改变物体内能的过程是内能从一个物体转移到另一个物体的过程. 总结 能量可以由一种形式转化为另一种形式，也可以从一个物体转移到另一个物体. 做功改变物体的内能时，对物体做多少功就有多少机械能转化为等量的内能，物体对外界做多少功，就有多少内能转化为等量的机械能； 在热传递过程中，物体吸收多少热量，内能就增加多少，物体放出多少热量，内能就减少多少 热力学第一定律表示，做功和热传递提供给一个物体多少能量，物体的能量就增加多少，能量在转化或转移中守恒 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别的形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中其总量保持不变，这就是能量守恒定律. （三）第一类永动机 什么是第一类永动机 不消耗任何能量，却可以源源不断地对外做功，这种机器叫第一类永动机 答“根据能量守恒定律，任何一部机器，只能使能量从一种形式转化为另一种形式，而不能无中生有地制造能量，因此第一类永动机是不可能制成的.（第一类永动机违反了能量守恒定律，所以不可能制成） 问：第一类永动机能不能制成？为什么？ ［强化训练］ １.如图所示，Ａ、Ｂ容器中各有一个可自由移动的轻活塞，活塞下是水，上为空气，大气压恒定，Ａ、Ｂ底部由带有阀门Ｋ的管道相连，整个装置与外界绝热，原先Ａ中水面比Ｂ中高，打开阀门，使Ａ中的水逐渐向Ｂ中流，最后达到平衡，则在这个过程中，大气压力对水做功是 ，水的内能增加了 （设水的密度为ρ，活塞面积分别为SA、SB，原来Ａ、Ｂ中高度差为h） 答：大气压力对水不做功 阀门打开后，水从高处流向低处.在这个过程中水的重力做正功，所以水的内能增加量等于水的重力势能的减小量. 图1 2.如图2所示，直立容器内部有被隔板隔开的Ａ、Ｂ两部分气体，Ａ的密度小，Ｂ的密度大，抽去隔板，加热气体，使两部分气体均匀混合，设在此过程中气体吸热Ｑ，气体内能增量为Δu，则 . A.Δu=Q B.ΔU＜Q C.Δu＞Q D.无法比较 答：Ａ、Ｂ .气体开始的合重心在中线下，混合均匀后重心在中线，所以系统重力势能增大，由能量守恒知，吸收热量一部分增加气体内能，一部分增加重力势能. 图2 $$   教学准备 1.   教学目标 教学目标： 1、能够从能量转化的观点理解热力学第一定律及其公式表达，会用Δu=W+Q分析和计算问题. 2、掌握能量守恒定律，理解这个定律的重要意义.会用能量守恒的观点分析物理现象. 3、了解第一类永动机不可能制成的原因. 2.   教学重点/难点 教学重点： 1、学会用能量转化和守恒的观点分析物理现象 2、综合运用学过的知识，用能量守恒定律进行有关计算，分析、解决有关问题. 教学难点： 第一类永动机不可能制成的原因. 3.   教学用具 4.   标签    教学过程 教学过程： （一）引入新课 前边我们学习了改变物体内能的两种方式，我们知道内能改变的过程也就是内能和其他形式能的转化或内能的转移过程，那么在能