第14章 第4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考点精讲

该高中物理高考复习课件聚焦热学模块核心考点，依据高考评价体系梳理了热力学第一定律、能量守恒定律、热力学第二定律及气体实验定律综合应用等考查要求，通过分析近五年高考真题明确热力学第一定律占比达60%的高频考点，归纳选择、计算等常考题型，构建系统复习框架。 课件亮点在于“考点内化+真题精析+方法建模”的备考策略，如“三看”判断法（看体积定做功、温度定内能、量值关系定吸放热），结合典例1用热力学第一定律分析等温压缩过程吸放热，培养科学思维与物理观念素养。特设易错点分析（如气体向真空扩散不做功），助力学生掌握答题技巧，教师可据此精准教学，提升高考冲刺效率。

第十四章　热学 第4讲　热力学定律与能量守恒定律 -1- 第十四章　热学 1．知道热力学第一定律。 2．理解能量守恒定律。 3．能用能量守恒的观点解释自然现象。 4．知道热力学第二定律。 -1- 第十四章　热学 -1- 第十四章　热学 -1- 第十四章　热学 -1- 第十四章　热学 -1- 第十四章　热学 -1- 第十四章　热学 -1- 第十四章　热学 CD -1- 第十四章　热学 -1- 第十四章　热学 -1- 第十四章　热学 B -1- 第十四章　热学 -1- 第十四章　热学 BD -1- 第十四章　热学 -1- 第十四章　热学 -1- 第十四章　热学 -1- 第十四章　热学 B -1- 第十四章　热学 -1- 第十四章　热学 BCD -1- 第十四章　热学 -1- 第十四章　热学 -1- 第十四章　热学 ABD -1- 第十四章　热学 -1- 第十四章　热学 -1- 第十四章　热学 -1- 第十四章　热学 AB -1- 第十四章　热学 -1- 第十四章　热学 -1- 第十四章　热学 -1- 第十四章　热学 -1- 第十四章　热学 -1- 第十四章　热学 -1- 第十四章　热学 -1- 第十四章　热学 不变 增大 -1- 第十四章　热学 -1- 第十四章　热学 -1- 第十四章　热学 谢谢观看 -1- 第十四章　热学 考点一　热力学第一定律和能量守恒定律 【考点内化】 1．热力学第一定律的内容。 如果物体跟外界同时发生做功和热传递的过程，那么物体内能的增加量ΔU就等于物体从外界吸收的热量Q与外界对物体所做的功W之 和，即ΔU＝W＋Q。 2．对公式ΔU＝W＋Q符号的规定。 符号 W Q ΔU ＋ 外界对物体做功 物体吸收热量 内能增加 － 物体对外界做功 物体放出热量 内能减少 3．气体做功、内能变化、热量的关系总结。 (1)判断学会“三看”。 ①“做功”看“体积变化”，体积变大，内对外做功，体积变小，外对内做功。 ②“内能变化”看“温度变化”，温度升高，内能增加，温度降低，内能减少。 ③“吸热、放热”看“前两者的情况及量值关系”，具体情况列表如下。 做功W 内能变化ΔU 量值关系 吸(放)热Q 对外做功 内能增加 — 一定吸热 对内做功 内能减少 — 一定放热 对外做功 内能减少 W＝ΔU Q＝0，不吸、放热 对内做功 内能增加 W＝ΔU Q＝0，不吸、放热 对外做功 内能减少 W>ΔU 一定吸热 对内做功 内能增加 W>ΔU 一定放热 对外做功 内能减少 W<ΔU 一定放热 对内做功 内能增加 W<ΔU 一定吸热 (2)审题学会“三看”。 ①看“绝热的”，即Q＝0，则W＝ΔU，对内做功(或对外做功)等于物体内能的增加(或减少)量。 ②看“容器封闭的”，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看“温度不变的”，即ΔU＝0，则W＝－Q，对内做功(或对外做功)等于物体放出(或吸收)的热量。 4．能量转化和守恒定律。 (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不变。 (2)第一类永动机：违背了能量守恒定律，它是不可能制成的。 【考点过关】 (多选)如图，用隔板将一绝热气缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，隔板右侧与绝热活塞之间是真空。现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个气缸。待气体达到稳定后，缓慢推压活塞，将气体压回到原来的体积。假设整个系统不漏气，下列说法正确的是(　　) A．气体自发扩散过程中对外做功 B．气体自发扩散过程中内能减少 C．气体在被压缩过程中对内做功 D．气体在被压缩过程中内能增加 有个同学选ABCD，认为气体自发扩散，体积增大，对外做功，由于气缸“绝热”没有热传递，气体内能减少；气体在被压缩过程则相反，对内做功，内能增加。对吗？为什么？ 解析：气体向真空自发扩散，此过程不做功；没有热传递，故气体的内能不会改变，故AB错误；气体在被压缩的过程中，活塞对气体做功，又没有热传递，气体的内能增加，故CD正确。故选CD。 不对，气体对外是否做功，要看是对其他气体还是“对真空”，真空没有任何物质，就没有施力、没有做功可谈，这就是科学的本质。 【答案】　不对，见解析 【考教衔接】 　(单选)(教材改编)如图，某同学将空的玻璃瓶开口向下缓慢压入水中，设水温均匀且恒定，瓶内空气无遗漏，不计气体分子间的相互作用，则被淹没的玻璃瓶在下降过程中，瓶内气体(　　) A．内能增加 B．向外界放热 C．对外界做正功 D．分子平均动能减小 解析：被淹没的玻璃瓶在下降过程中，瓶内气体温度不变，压强变大，可知气体体积减小，外界对气体做正功；由于气体温度不变，气体分子平均动能不变，气体内能不变，根据热力学第一定律可知，气体向外界放热。故选B。 【练习1】　(多选)如图，一定质量的理想气体从状态a开始，经历过程①、②、③、④到达状态e。对此气体，下列说法正确的是(　　) A．过程①中气体的压强逐渐减小 B．过程②中气体对外界做正功 C．过程④中气体从外界吸收了热量 D．状态b的压强比状态d的压强大 解析：可根据状态变化的方向，逐段分析气体状态参量的变化及功、能、热三量的变化：过程①中气体的体积V不变，温度T升高，压强p会增大，故A错误；过程②中气体的体积V增大，对外做功，故B正确；过程④中气体的体积V不变，温度T降低，向外界放出了热量，故C错误；根据T-V图线上的b点与原点O连线的斜率比d点的大，表示该状态点的压强大，故D正确。故选BD。 考点二　热力学第二定律 【考点内化】 1．对热力学第二定律的理解。 (1)热力学第二定律的每一种表述都揭示了自然界宏观过程的方向 性，进而使人们认识到自然界中一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性。 (2)热量不能自发地从低温物体传递到高温物体，但在有外界影响的条件下，热量可以从低温物体传到高温物体，例如电冰箱；在引起其他变化的条件下内能可以全部转化为机械能，例如气体的等温膨胀过程。 2．两类永动机的比较。 第一类永动机 第二类永动机 不消耗能量却可以源源不断地对外做功的机器 从单一热源吸收热量，全部用来对外做功而不引起其他变化的机器 违背能量守恒定律(也违背热力学第一定律)，不可能实现 不违背能量守恒定律，但违背热力学第二定律，不可能实现 【考点过关】 (单选)火热的6月，高三的同学们也进入高考最后的冲刺，教室里的空调为同学们提供了舒爽的环境，空调的工作原理如图所示，以下表述正确的是(　　) A．空调的工作原理对应的是热力学第一定律的开尔文表述 B．空调的工作原理反映了热传导的方向性 C．此原理图中的Q1＝Q2 D．此原理图说明热量不能从低温物体传到高温物体 解析：此原理图中的Q1＝Q2＋W；此原理图说明在外界干预下，热量能从低温物体传到高温物体；空调的工作原理反映了热传导的方向性，热量不能自发地从低温物体传导给高温物体，但在外界条件干预下，可以从低温物体传导给高温物体；空调的工作原理对应的是热力学第二定律的开尔文表述。故选B。 【考教衔接】 　(多选)(教材改编)如图为电冰箱的工作原理示意图。压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环。在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量到箱体外。下列说法正确的是(　 　) A．热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外 B．电冰箱的工作原理遵循了热力学第二定律 C．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为其消耗了电能 D．电冰箱工作过程能量耗散了，从能量角度反映出自然界的宏观过程具有方向性 解析：从题干中知道了电冰箱的工作原理，①压缩机强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环；②在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量；③经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量到箱体外。由此看出热量不是自发地从冰箱内传到冰箱外的，而是引起其他方面的变化，即消耗了电能。电冰箱的工作原理遵循了热力学第二定律，也不违反能量守恒定律。电冰箱工作过程能量耗散了，即电能转化为不能回收的热能，从能量角度反映出自然界的宏观过程具有方向性。故选BCD。 【练习2】　(多选)在一气缸中用活塞封闭着一定量的理想气体，发生下列缓慢变化过程，气体一定与外界有热量交换的过程是(　 　) A．气体的体积不变，温度升高 B．气体的体积减小，温度降低 C．气体的体积减小，温度升高 D．气体的体积增大，温度不变 解析：气体的温度升高，则气体的内能增加，体积不变，则气体做功为零，因此气体吸收热量，A正确；气体的温度降低，则气体的内能减小，体积减小，则外界对气体做功，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知气体向外放热，故B正确；气体的温度升高，则气体的内能增加，体积减小，则外界对气体做功，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知Q可能等于零，即可能没有热量交换，故C错误；气体的温度不变，则气体的内能不变，体积增大，则气体对外界做功，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知Q>0，即气体吸收热量，故D正确。故选ABD。 利用排除法去伪存真，排除肯定的错误选项，就可选择肯定的正确选项。 考点三　气体实验定律与热力学定律的综合应用 【考点内化】 解题方法。 【考点过关】 (多选)如图，一定质量的理想气体从状态a(p0、V0、T0)经热力学过程ab、bc、ca后又回到状态a。对于ab、bc、ca三个过程，下列说法正确的是(　　) A．ab过程中，气体始终吸热 B．ca过程中，气体始终放热 C．ca过程中，气体对外界做功 D．bc过程中，气体的温度先降低后升高 解析：气体从a到b的过程中，体积V不变，压强p增大，则外界对气体不做功，根据理想气体状态方程＝C，可知气体的温度T升高，故气体的内能增加，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知气体从外界吸收热量，故A正确；气体从c到a的过程中，体积V减小，压强p不变，则外界对气体做功，根据理想气体状态方程＝C，可知气体的温度T降低，故气体的内能减少，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知气体向外界放出热量，故B正确，C错误；气体在b和c状态时，pbVb＝pcVc＝2p0V0，从b、c连线上任取一点，该点的pV≥pbVb＝pcVc，根据理想气体状态方程＝C，可知气体从b到c的过程中温度先升高后降低，故D错误。故选AB。 【考教衔接】 　(教材改编)某探究小组设计了一个报警装置，其原理如图所示。在竖直放置的圆柱形容器内用横截面积S＝100 cm2、质量m＝1 kg的活塞密封一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动。开始时气体处于温度TA＝300 K、活塞与容器底的距离h0＝30 cm的状态A。环境温度升高时容器内气体被加热，活塞缓慢上升d＝3 cm恰好到达容器内的卡口处，此时气体达到状态B。活塞保持不动，气体被继续加热至温度TC＝363 K的状态C时触动报警器。从状态A到状态C的过程中气体内能增加了ΔU＝158 J。当地大气压p0＝0.99×105 Pa，取g＝10 m/s2。求气体： (1)在状态B的温度。 (2)在状态C的压强。 (3)由状态A到状态C过程中从外界吸收的热量Q。 解答：(1)根据题意可知，气体由状态A变化到状态B的过程中，封闭气体的压强不变，则有＝ 解得TB＝TA＝330 K。 (2)从状态A到状态B的过程中，活塞缓慢上升，则pBS＝p0S＋mg， 解得pB＝1×105 Pa， 根据题意可知，气体由状态B变化到状态C的过程中，气体的体积不变，则有＝， 解得pC＝pB＝1.1×105 Pa。 (3)根据题意可知，从状态A到状态C的过程中气体对外做功为W0＝pBSd＝30 J， 外界对气体做功W＝－W0， 由热力学第一定律有ΔU＝W＋Q， 解得Q＝ΔU－W＝188 J。 【练习3】　(2025浙江杭州一模)如图所示，某型号轮胎在出厂前需进行多项测试以确保安全。某次测试前，该轮胎内理想气体的压强、体积、温度分别为p1＝2.7×105 Pa、V1＝0.06 m3和T1＝300 K。先缓慢挤压轮胎，保持气体温度不变，使其压强达到p1＝3.0×105 Pa。接着控制轮胎内气体体积不变，缓慢升高气体温度，使其压强变为p3＝3.5×105 Pa。假设整个测试过程轮胎未漏气，已知轮胎内的气体温度每变化1 K，内能变化135 J。 (1)挤压过程中，气体分子的平均动能________(填“增大”“减小”或“不变”)，轮胎内壁单位面积所受气体分子的平均作用力________(填“增大”“减小”或“不变”)。 (2)求压强为p2时气体的体积V2。 (3)求升温过程中气体吸收的热量Q。 解答：(1)缓慢挤压轮胎，气体温度保持不变，气体分子的平均动能不变； 根据玻意耳定律可知挤压过程中温度不变，体积减小，气体压强增大，轮胎内壁单位面积所受气体分子的平均作用力增大。 (2)气体做等温变化，根据玻意耳定律，有p1V1＝p2V2， 解得V2＝0.054 m3。 (3)升温时气体做等容变化，则有＝， 且T2＝T1，解得T2＝350 K， 内能增加了ΔU＝135×(350－300)J＝6 750 J， 该过程气体做等容变化，则W＝0， 由热力学第一定律，有ΔU＝Q＋W， 解得升温过程中气体吸收的热量Q＝6 750 J。 $