第3讲　热力学定律与能量守恒定律 课件 -2027届高考物理一轮复习

该高中物理高考复习课件聚焦“热力学定律与能量守恒定律”专题，依据课程标准覆盖热力学第一、二定律，能量守恒及永动机等核心考点，通过分析高考命题规律明确热力学第一定律及气体定律综合应用为高频考点，归纳选择、计算等常考题型，体现备考针对性。 课件亮点在于“真题解析+技巧归纳+素养提升”，如以2025浙江卷“拔火罐”题为例，示范气体实验定律与热力学第一定律综合解题步骤，培养科学推理和能量观念素养。设判断正误及典例剖析，帮助学生掌握符号法则等技巧，教师可据此高效指导复习，助力学生冲刺高考。

高考总复习 物理 人教版 第3讲　热力学定律与能量守恒定律 索引 考点1 考点2 课时跟踪练 考点3 考点4 返回导航 第十五章　热学 课程标准　1.理解热力学第一定律,知道改变内能的两种方式,并能用热力学第一定律解决相关问题。2.理解热力学第二定律,知道热现象的方向性。3.知道第一类永动机和第二类永动机不可能制成。 返回导航 第十五章　热学 01 考点1　热力学第一定律与能量守恒定律　 返回导航 第十五章　热学 1.改变物体内能的两种方式 (1)_______;(2)传热。 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______与外界对它所做的功的和。 (2)表达式:ΔU=__________。 做功 热量 Q+W 返回导航 第十五章　热学 (3)表达式中的正、负号法则 符号 W Q ΔU + _____对_____做功 物体_____热量 内能_____ - __________对__________做功 物体______热量 内能__________ 外界 物体 吸收 增加 物体 外界 放出 减少 返回导航 第十五章　热学 (4)解题时特殊字眼翻译 ①绝热:__________ (____=0)。 ②等容:______不变,不______ (____=0)。 ③膨胀:体积______,物体对外界做功(W____0)。 ④等温:分子平均动能______,理想气体内能不变(理想气体______=0)。 ⑤等压:体积变化ΔV,做功W=________。 没有传热 Q 体积 做功 W 变大 < 不变 ΔU p·ΔV 返回导航 第十五章　热学 3.能量守恒定律 (1)条件性 能量守恒定律是自然界的__________,某一种形式的能是否守恒是有条件的。 (2)第一类永动机是不可能制成的,它违背了_________________。 普遍规律 能量守恒定律 返回导航 第十五章　热学 1.对热力学第一定律的理解 (1)内能的变化常用热力学第一定律进行分析。如果研究对象是理想气体,因理想气体忽略分子势能,所以当它的内能变化时,体现在分子动能的变化上,从宏观上看就是温度发生了变化。 (2)做功情况看气体的体积:体积增大,气体对外界做功,W为负;体积缩小,外界对气体做功,W为正。 (3)与外界绝热,则不发生传热,此时Q=0。 返回导航 第十五章　热学 2.三种特殊情况 (1)若过程是绝热的,则Q=0,ΔU=W,物体内能的增加(减少)等于外界(物体)对物体(外界)做的功。 (2)若过程中不做功,即W=0,则ΔU=Q,物体内能的增加(减少)等于物体吸收(放出)的热量。 (3)若过程的初、末状态相同,物体的内能不变,即ΔU=0,则W+Q=0或W=-Q,外界(物体)对物体(外界)做的功等于物体放出(吸收)的热量。 返回导航 第十五章　热学 1.做功和传热改变物体内能的实质是相同的。( ) 2.绝热过程中,外界压缩气体做功20 J,气体的内能一定减少20 J。( ) 3.物体吸收热量,同时对外做功,内能可能不变。( ) 4.给自行车打气时,发现打气筒的温度升高,这是因为打气筒从外界吸热。( ) √ × × × 返回导航 第十五章　热学 (2025·安徽卷)在恒温容器内的水中,让一个导热良好的气球缓慢上升。若气球无漏气,球内气体(可视为理想气体)温度不变,则气球上升过程中,球内气体(　　) A.对外做功,内能不变 B.向外放热,内能减少 C.分子的平均动能变小 D.吸收的热量等于内能的增加量 返回导航 第十五章　热学 [解析]　由于该容器为恒温容器,气球上升过程中气球内气体温度不变,内能不变,分子平均动能不变,B、C错误;随着气球上升,水对气球的压强逐渐减小,气球内气体压强也逐渐减小,气体温度不变,根据玻意耳定律可知气体体积逐渐增大,气体对外做功,A正确;根据热力学第一定律ΔU=Q+W,气体对外做功且内能不变,故气球内气体吸收的热量等于气体对外做功的大小,D错误。 返回导航 第十五章　热学 (多选)(2023·山东卷)一定质量的理想气体,初始温度为300 K,压强为1×105 Pa。经等容过程,该气体吸收400 J的热量后温度上升100 K;若经等压过程,需要吸收600 J的热量才能使气体温度上升100 K。下列说法正确的是(　　) A.初始状态下,气体的体积为6 L B.等压过程中,气体对外做功400 J C.等压过程中,气体体积增加了原体积的 D.两个过程中,气体的内能增加量都为400 J 返回导航 第十五章　热学 [解析]　对一定质量的理想气体,内能的大小取决于温度的高低,两个过程中的初温及末温相同,故内能的增加量相同,即ΔU2=ΔU1=400 J,故D正确;等压过程中,根据热力学第一定律有ΔU2=W+Q2,其中ΔU2=400 J,Q2=600 J,故W=-200 J,故气体对外界做功W'=200 J,由W'=p1ΔV得ΔV=2 L,B错误;在等压过程中,有=,其中T1=300 K,ΔV=2 L,T2=400 K,解得V1=6 L,故A正确;等压过程中,气体体积增加了原体积的=,故C错误。 返回导航 第十五章　热学 02 考点2　热力学第二定律 返回导航 第十五章　热学 1.热力学第二定律的两种表述 (1)克劳修斯表述:热量不能________从低温物体传到高温物体。 (2)开尔文表述:不可能从________热库吸收热量,使之完全变成功,而不产生其他影响。 2.热力学第二定律的微观意义 一切自发过程总是沿着分子热运动的________增大的方向进行。 自发地 单一 无序性 返回导航 第十五章　热学 1.对热力学第二定律的理解 (1)“自发地”指明了热传递等热力学宏观现象的方向性,不需要借助外界提供能量。 (2)“不产生其他影响”的含义是指发生的热力学宏观过程只在本系统内完成,对周围环境不产生热力学方面的影响,如吸热、放热、做功等。 2.热力学第二定律的实质 热力学第二定律的每一种表述,都揭示了一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性,即一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。 返回导航 第十五章　热学 3.两类永动机的比较   第一类永动机 第二类永动机 设计初衷 不需要任何动力或燃料,却能不断地对外做功的机器 从单一热库吸收热量,使之完全变成功,而不产生其他影响的机器 不可能制 成的原因 违背能量守恒定律 不违背能量守恒定律,但违背热力学第二定律 返回导航 第十五章　热学 1.可以从单一热库吸收热量,使之完全变成功。( ) 2.热机中,燃气的内能可以全部变成机械能而不引起其他变化。( ) 3.热量不可能从低温物体传给高温物体。( ) 4.第二类永动机不可能制成是因为违背了能量守恒定律。( ) √ × × × 返回导航 第十五章　热学 (人教版选择性必修第三册P63T2改编)(多选)下列现象中能够发生的是(　　) A.一杯热茶在打开杯盖后,茶会自动变得更热 B.蒸汽机把蒸汽的内能全部转化成机械能 C.桶中混浊的泥水在静置一段时间后,泥沙下沉,上面的水变清,泥、水自动分离 D.电冰箱通电后把箱内低温物体的热量传到箱外高温物体 返回导航 第十五章　热学 根据热力学定律,判断下列说法正确的是(　　) A.冰箱能使热量从低温物体传递到高温物体,因此不遵循热力学第二定律 B.自发的热传导是可逆的 C.可以通过给物体加热而使它运动起来,但不产生其他影响 D.气体向真空膨胀具有方向性 返回导航 第十五章　热学 [解析]　有外界的帮助或影响,热量可以从低温物体传递到高温物体,仍遵循热力学第二定律,A错误;根据热力学第二定律可知,自发的热传导是不可逆的,B错误;不可能通过给物体加热而使它运动起来但不产生其他影响,这违背了热力学第二定律,C错误;气体可自发地向真空容器膨胀,具有方向性,D正确。 返回导航 第十五章　热学 关于两类永动机和热力学的两个定律,下列说法正确的是(　　) A.第二类永动机不可能制成是因为违背了热力学第一定律 B.第一类永动机不可能制成是因为违背了热力学第二定律 C.由热力学第一定律可知,做功不一定改变内能,传热也不一定改变内能,但同时做功和传热一定会改变内能 D.由热力学第二定律可知,热量从低温物体传向高温物体是可能的,从单一热库吸收热量,完全变成功也是可能的 返回导航 第十五章　热学 [解析]　第一类永动机违背了能量守恒定律,第二类永动机违背了热力学第二定律,A、B错误;由热力学第一定律可知W≠0,Q≠0,但ΔU=W+Q可以等于0,C错误;由热力学第二定律可知D中现象是可能的,但会引起其他变化,D正确。 返回导航 第十五章　热学 03 考点3　热力学第一定律与气体实验定律的综合应用 返回导航 第十五章　热学 1.气体实验定律与热力学第一定律的综合解题技巧 返回导航 第十五章　热学 2.运用热力学定律与气体实验定律解决问题的注意事项 (1)气体实验定律的研究对象是一定质量的理想气体。 (2)解决具体问题时,分清气体的变化过程是求解问题的关键,根据不同的变化,找出与之相关的气体状态参量,利用相关规律解决。 (3)对理想气体,只要体积变化,外界对气体(或气体对外界)要做功,如果是等压变化,W=pΔV;只要温度发生变化,其内能就发生变化。 (4)结合热力学第一定律ΔU=W+Q求解问题。 返回导航 第十五章　热学 (2025·浙江6月卷)“拔火罐”是我国传统医学的一种疗法。治疗时,医生将开口面积为S的玻璃罐加热,使罐内空气温度升至t1,然后迅速将玻璃罐倒扣在患者皮肤上(状态1)。待罐内空气自然冷却至室温t2,玻璃罐便紧贴在皮肤上(状态2)。从状态1到状态2过程中罐内气体向外界放出热量7.35 J。已知S=1.6×10-3 m2,t1=77 ℃,t2=27 ℃。忽略皮肤的形变,大气压强p0=1.05×105 Pa。求: 返回导航 第十五章　热学 (1)状态2时罐内气体的压强; (2)状态1到状态2罐内气体内能的变化; (3)状态2时皮肤受到的吸力大小。 [答案]　(1)9×104 Pa　(2)减少7.35 J　 (3)24 N 返回导航 第十五章　热学 [解析]　(1)状态1气体的温度T1=(77+273) K=350 K,压强p1=p0=1.05×105 Pa 状态2气体的温度T2=(27+273)K=300 K 气体做等容变化,根据查理定律有=,可得p2=9×104 Pa。 (2)气体做等容变化,外界对气体不做功,气体吸收热量为Q=-7.35 J 根据热力学第一定律ΔU=W+Q,可得状态1到状态2罐内气体内能的变化ΔU=-7.35 J 返回导航 第十五章　热学 即气体内能减少7.35 J。 (3)罐内外的压强差Δp=p0-p2=1.5×104 Pa 状态2皮肤受到的吸力大小F=ΔpS=24 N。 返回导航 第十五章　热学 (2025·山东卷)如图所示,上端开口,下端封闭的足够长玻璃管竖直固定于调温装置内。玻璃管导热性能良好,管内横截面积为S,用轻质活塞封闭一定质量的理想气体。大气压强为p0,活塞与玻璃管之间的滑动摩擦力大小恒为f0=p0S,等于最大静摩擦力。用调温装置对封闭气体缓慢加热,T1=330 K时,气柱高度为h1,活塞开始缓慢上升;继续缓慢加热至T2=440 K时停止加热,活塞不再上升;再缓慢降低气体温度, 活塞位置保持不变,直到降温至T3=400 K时,活塞才 开始缓慢下降;温度缓慢降至T4=330 K时,保持温度 不变,活塞不再下降。求: 返回导航 第十五章　热学 (1)T2=440 K时,气柱高度h2; (2)从T1状态到T4状态的过程中,封闭气体吸收的净热量Q(扣除放热后净吸收的热量)。 [答案]　(1)h1　(2)p0Sh1 返回导航 第十五章　热学 [解析]　(1)从T1状态到T2状态,封闭气体发生等压变化,由盖-吕萨克定律有= 其中V1=Sh1,V2=Sh2 联立解得h2=h1。 (2)当T1=330 K时,活塞开始缓慢上升,则活塞所受摩擦力向下,设此时的封闭气体压强为p1,对活塞,由受力平衡可得p0S+f0=p1S,解得p1=p0 当T3=400 K时,活塞开始缓慢下降,则活塞所受摩擦力向上,设此时的封闭气体压强为p2,对活塞,由受力平衡可得p0S-f0=p2S,解得p2=p0 返回导航 第十五章　热学 从T3到T4过程,封闭气体发生等压变化,由盖-吕萨克定律可得=,解得h3=h1 从T1到T2过程,封闭气体对外界做功W1=p1S(h2-h1) 从T3到T4过程,外界对封闭气体做功W2=p2S(h2-h3) 从T1到T4,根据热力学第一定律可得ΔU=-W1+W2+Q 由于T1和T4温度相等,可得ΔU=0,则封闭气体吸收的净热量为Q=W1-W2 联立解得Q=p0Sh1。 返回导航 第十五章　热学 04 考点4　热力学第一定律与气体状态变化图像的综合应用 返回导航 第十五章　热学 　(多选)(2025·甘肃卷)如图所示,一定量的理想气体从状态A经等容过程到达状态B,然后经等温过程到达状态C。已知质量一定的某种理想气体的内能只与温度有关,且随温度的升高而增大。下列说法正确的是(　　) A.A→B过程为吸热过程 B.B→C过程为吸热过程 C.状态A压强比状态B的小 D.状态A内能比状态C的小 返回导航 第十五章　热学 [解析]　A→B过程,体积不变,则W=0,温度升高,则ΔU>0,根据热力学第一定律ΔU=W+Q可知,Q>0,即该过程吸热,选项A正确;B→C过程,温度不变,则ΔU=0,体积减小,则W>0,根据热力学第一定律ΔU=W+Q可知,Q<0,即该过程为放热过程,选项B错误;A→B过程,体积不变,温度升高,根据=C可知,压强变大,即状态A压强比状态B压强小,选项C正确;状态A的温度低于状态C的温度,可知状态A的内能比状态C的小,选项D正确。 返回导航 第十五章　热学 (2025·陕晋青宁卷)某种卡车轮胎的标准胎压范围为2.8×105 Pa~3.5×105 Pa。卡车行驶过程中,一般胎内气体的温度会升高,体积及压强也会增大。若某一行驶过程中胎内气体压强p随体积V线性变化如图所示,温度T1为300 K时,体积V1和压强p1分别为0.528 m3、3.0×105 Pa;当胎内气体温度升高到T2为350 K时,体积增大到V2为0.560 m3,气体可视为理想气体。 返回导航 第十五章　热学 (1)求此时胎内气体的压强p2。 (2)若该过程中胎内气体吸收的热量Q为7.608×104 J,求胎内气体的内能增加量ΔU。 [答案]　(1)3.3×105 Pa　(2)6.6×104 J 返回导航 第十五章　热学 [解析]　(1)初状态下,T1=300 K,V1=0.528 m3,p1=3.0×105 Pa 末状态下,T2=350 K,V2=0.560 m3,压强为p2 根据理想气体状态方程有= 解得p2=3.3×105 Pa。 (2)p-V图线与V轴围成的面积代表做功的大小,该过程气体体积增大,则外界对气体做负功,可得外界对气体做功为 W=-×(3.0×105+3.3×105)×(0.560-0.528) J=-1.008×104 J 由热力学第一定律ΔU=Q+W 代入数据可得ΔU=6.6×104 J。 返回导航 第十五章　热学 课时跟踪练 温馨提示 返回导航 第十五章　热学 $