3.2 热力学第一定律 课件 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

该高中物理课件聚焦热力学第一定律，通过复习导入回顾内能概念及影响因素，结合理想气体模型简化分析，再以“活动二”中热传递（温度差驱动、过程量）和做功（活塞压缩、打气、塞子冲开等实验）的具体操作，搭建从旧知到新知的学习支架，引出定律表达式ΔU=Q+W。 其亮点在于融合物理观念（能量观念）与科学思维（科学推理），通过实验活动（如玻璃筒中乙醚燃烧、塞子冲开白雾）直观展示内能转化，结合内燃机冲程例题强化公式应用，小结明确W、Q正负规则。助力学生建立能量转化模型，提升分析计算能力，教师可直接用于课堂教学，提高效率。

第三章 热力学定律 第二节 热力学第一定律 1.理解和掌握热力学第一定律表达式。 2.能用热力学第一定律分析有关问题，并进行具体的计算。 学习目标 LOGO 复习导入 1.内能：物体中 分子的 和 的总和. 2.内能的影响因素：物体的内能跟物体的 和 都有关系. 物体的内能还跟构成物体的 有关系. 所有 动能 分子势能 温度 体积 分子数 理想气体：由于气体分子间的间距较大，忽略分子间的 相互作用，不考虑分子势能，只考虑分子动能 活动一：物体的内能 LOGO 活动二：改变物体内能的两种方式 　热传递 做功 改变物体内能的两种方式： LOGO 活动二：改变物体内能的两种方式 　1、热传递 A B 热传递与物体内能的多少无关，只与两个物体(或一个物体的两部分)的温度差有关 放热 吸热 内能减小 内能增大 热量总是从高温物体自发地传递到低温物体. 热量（过程量） LOGO 活动二：改变物体内能的两种方式 2、做功 研究对象：玻璃筒中的气体内能的变化 活塞对气体做功 温度升高，乙醚棉花达到燃点燃烧。 气体内能增大 LOGO 活动二：改变物体内能的两种方式 打气过程：打气筒对瓶内气体做功 瓶内有气体温度升高 瓶内气体内能增大 研究对象：烧瓶中的气体内能的变化 LOGO 活动二：改变物体内能的两种方式 塞子冲开过程：瓶内气体对塞子做功 瓶内有气体内能减小，温度降低，水蒸气液化成“白雾”。 内能与其他形式 能之间的转化 LOGO 活动二：改变物体内能的两种方式 　热传递 做功 1、改变物体内能的两种方式： 共同点：做功和热传递都可以改变物体的内能，二者是等效的。 区别：热传递是不同物体之间内能的转移。 做功的实质是内能与其他形式能之间的转化。 4.下列说法正确的是 A.做功和热传递在改变系统内能方面不是等价的 B.定量的理想气体发生绝热膨胀时，其内能变大 C.物体对外做功，物体内能不一定减小 D.物体放出热量其温度一定降低 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 √ 12 6.(2021·上海市徐汇中学高二期中)对于热量、功和内能三个物理量，下列各种说法正确的是 A.热量和功与过程有关，而内能与状态有关 B.热量、功和内能的物理意义相同 C.热量和功都可以作为内能的量度 D.内能大的物体具有的热量多 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 例 如图，一台四冲程内燃机，活塞在压缩冲程某段时间内移动的距离为0.1 m，这段过程活塞对气体的压力逐渐增大，其做的功相当于2×103N的恒力使活塞移动相同距离所做的功（图甲）。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。 （1）求上述压缩过程中气体内能的变化量。 （1）压缩过程活塞（外界）对气体（系统）做功，W是正值： W1=F1l1=2×10²×0.1J=200J 系统向外放热：Q = -25J 气体内能的变化量：ΔU1= W1＋Q1= 200J - 25J = 175J 解析： 例 如图，一台四冲程内燃机，活塞在压缩冲程某段时间内移动的距离为0.1 m，这段过程活塞对气体的压力逐渐增大，其做的功相当于2×103N的恒力使活塞移动相同距离所做的功（图甲）。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25J。 （2）燃烧后的高压气体对活塞做功，气体推动活塞移动 0.1m，其做的功相当于9×103N 的恒力使活塞移动相同距离所做的功（图乙），该做功过程气体传递给汽缸的热量为30J，求此做功过程气体内能的变化量。 解析： （2）气体膨胀过程中气体（系统）对外界所做功，W是负值： W2= F2L2=-9×10²×0.1J =-900J 系统向外放热：Q=-30J 气体内能的变化量：ΔU2= W2＋Q2 = -900J-30J = -930J 小试牛刀 2、用活塞压缩气缸里的气体，对气体做了900焦的功，同时气缸对外散热210焦气缸里空气的内能改变了多少？ 解：ΔU= W＋Q = 900 J - 210 J = 690 J 1、热力学第一定律：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 的和. 2、热力学第一定律的表达式：ΔU＝ . 3、热力学第一定律的应用： (1)W的正负：外界对系统做功时，W取 值；系统对外界做功时，W取 值.(均选填“正”或“负”) (2)Q的正负：外界对系统传递的热量Q取 值；系统向外界传递的热量Q取 值.(均选填“正”或“负”) 热量 做的功 Q＋W 正 负 正 负 课堂小结 1、如图，在汽缸内活塞左边封闭着一定量的空气，压强与大气压相同。把汽缸和活塞固定，使汽缸内空气升高一定的温度，空气吸收的热量为Q1，如果让活塞可以自由滑动，（活塞与汽缸间无摩擦、不漏气），也使汽缸内空气温度升高相同温度，其吸收的热量为Q2。 （1）Q1和Q2哪个大些？ （2）气体在定容下的比热容与在定压下的比热容为什么会有不同？ 解析 （1）Q1＜Q2 . （2）c= ，气体的质量m不变， 升高温度相同Δt相等，c与Q成正比。因为 Q1＜Q2 ，c1＜c2. 2、某风景区有一处约20层楼高的瀑布，甚为壮观。请估计：瀑布上、下水潭的水温因瀑布的机械能转化成内能而相差多少？水的比热容为4.2×103/(kg ℃）。 解：由mgh=cmΔt得 Δt= =0.14℃ 3、奶牛的心脏停止跳动后，大约在1h内体温由37.0℃降低到33.5℃。请你由此估算，在这种环境下饲养奶牛，要维持一个体重400kg奶牛的内能不变，每天喂养奶牛的食物至少要能为它提供多少热量？计算时，可以认为奶牛体内绝大部分是水。水的比热容c为4.2×103/(kg ℃）。 解：奶牛1h内放出的热量 Q1=cm(t0-t)=4.2×103×400×（37.0-33.5）J =5.88×106J 24h内奶牛需要的热量 Q=24Q1=1.4×108J 即每天喂养奶牛的食物至少要能为它提供1.4×108J的热量。 从对一切其他的已知物理和化学过程的这类研究中可以得出这样的结论，自然界作为整体来说它蕴藏着一定数量的能量，它既不会减少，也不会增加…… ——亥姆霍兹 谢谢观看 Lavf56.15.102 $