热和内能
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1．知道热传递的三种方式。
2．理解热传递是改变系统内能的一种方式。
3．知道传递的热量与内能变化的关系。
4．知道热传递与做功对改变系统的内能是等效的。
诱思导学
1．热传递
①热量从高温物体传递到低温物体，或从物体的高温部分传递到低温部分，叫做热传递。
②热传递的三种方式：热传导、热对流和热辐射。
2．热传递的实质：
热传递实质上传递的是能量，结果是改变了系统的内能。传递能量的多少用热量来量度。
3．传递的热量与内能改变的关系
①在单纯热传递中，系统从外界吸收多少热量，系统的内能就增加多少。即ΔU= Q吸
②在单纯热传递中，系统向外界放出多少热量，系统的内能就减少多少。即Q 放= -ΔU
4．热传递具有方向性，热量从高温物体传递到低温物体，或从物体的高温部分传递到低温部分，不会自发的从低温物体传递到高温物体或从物体的低温部分传递到高温部分。
5．改变系统内能的两种方式：做功和热传递。
做功和热传递都能改变系统的内能，这两种方式是等效的，都能引起系统内能的改变，但是它们还是有重要区别的。
做功是系统内能与其它形式的能之间发生转化，而热传递只是不同物体（或物体不同部分）之间内能的转移。
典例探究
例1 如果铁丝的温度升高了，则（）
A.铁丝一定吸收了热量
B.铁丝一定放出了热量
C.外界可能对铁丝做功
D.外界一定对铁丝做功
解析：做功和热传递对改变物体的内能是等效的，温度升高可能是做功，也可能是热传递。故C正确。
答案：C
友情提示：铁丝的温度升高从结果我们无法判断是哪种方式改变了内能，因为做功和热传递对改变物体的内能是等效的。
例2 下列关于热量的说法，正确的是（）
A.温度高的物体含有的热量多
B.内能多的物体含有的热量多
C.热量、功和内能的单位相同
D.热量和功都是过程量，而内能是一个状态量
解析：热量和功都是过程量，而内能是一个状态量，所以不能说温度高的物体含有的热量多，内能多的物体含有的热量多；热量、功和内能的单位相同都是焦耳。选C 、D
答案：C 、D
友情提示：注意区分状态量与过程量的不同特点
例3 有一个10m 高的瀑布，水流在瀑布顶端时速度为2m/s ，在瀑布底与岩石的撞击过程中，有10%的动能转化为水的内能，请问水的温度上升了多少摄氏度？已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃) ，g 取10m/s2 .
解：根据机械能守恒定律知，当水流到达瀑布底时的动能
水吸收热量 与温度变化 满足关系
由题意知，有10%的动能转化为水的内能，所以
代入数据得：32.410t -∆=⨯ ℃
友情提示：搞清能量转化的物理情景及转化过程中的数量关系，从而由能量守恒定律来列方程求解。
课后问题与练习点击
1．解：（1）内能增加（2）内能减少
2．解：设增加的内能为ΔE
由能量守恒定律有：ΔE ＝ΔEk=1
2mv2-0 ①
ΔE ＝c m Δt ②
①②联立并代入数值得：Δt=123℃
基础训练
1．下面关于机械能和内能的说法正确的是 ( )
A.机械能大的物体，内能一定也大
B.物体做加速运动时，速度越大，物体内部分子平均动能一定增大
C.物体降温时，其机械能一定减少
D.摩擦生热是机械能向内能的转化
2．下列现象中，哪些是通过热传递的方式改变物体内能的 （ ）
A.打开电灯开关，灯丝的温度升高，内能增加
B.夏天喝冰镇汽水来解暑
C.冬天搓搓手，会感觉到手变得暖和起来
D.太阳能热水器在阳光照射下，水的温度逐渐升高
3．做功和热传递是等效的，这里指的是 （ ）
A.它们能使物体改变相同的温度
B.它们能使物体增加相同的热量
C.它们能使物体改变相同的内能
D.它们本质上是相同的
4．关于物体的内能，以下说法正确的是（）
A.物体的内能是由物体的状态（温度和体积）决定的
B.物体的内能就是物体里所有分子的动能的总和
C.物体内能的大小可以用物体吸热和放热的多少来量度
D.做功和热传递，对改变物体的内能是等效的
5．对于热量、功、内能三个量，下列说法中正确的是（）
A.热量、功、内能三个量的物理意义是等同的
B.热量和功二者可作为物体内能的量度
C.热量、功和内能的国际单位都相同
D.热量和功是由过程决定的，而内能是由物体的状态决定的
多维链接
1．热传递的三种形式：
①热传导：不借助于物质的宏观移动，而靠分子、原子等粒子的热运动，使能量由高温物体（或物体的高温部分）向低温物体（或物体的低温部分）传递的过程，这种过程在气体、液体和固体中都能发生。
②热对流：流体依靠宏观流动而实现热传递的过程，在对流过程中伴随着大量分子的定向运动。热对流又分自然对流和强迫对流。自然对流——当流体内部存在温度梯度，进而出现密度梯度时，高温处流体的密度—般小于低温处（水在0～4oC 时的反常膨胀现象除外），这时如果流体的密度由小到大对应空间位置的由低到高，在重力作用下，流体便开始作宏观的定向流动，密度小处温度较高的流体向上运动，而温度低处密度较大的流体填充过来，行成了流体的对流，从而使能量从高温处向低温处传递。强迫对流——靠外来的作用使流体在高温处与低温处之间作循环流动而传递热量的过程，例如制冷系统内工作物质的循环流动就是靠压缩机的工作强迫实现的。
③热辐射：不依赖于物质的接触而由热源自身的温度作用借助电磁波传递能量的方式。温度的高低决定着辐射的强弱。温度较低时，主要以不可见的红外线进行辐射，温度较高时，热辐射最强的成分在可见光区。如太阳就是通过热辐射的形式将热经宇宙空间传给地球的。
2．正确理解物体的内能
物体内所有分子做无规则热运动的动能和分子势能的总和叫物体的内能。
①从微观角度看，由于分子的平均动能与分子热运动的激烈程度有关，分子势能与分子距离有关，所以物体的内能与分子热运动的激烈程度和距离有关；需要注意的是：物体的内能不是指单个分子的动能和势能之和，因此物体的内能还与物体内的分子数有关，分子数目越多，物体的内能越大。
②从宏观角度看，由于分子的平均动能与温度有关，分子势能与物体的体积有关，所以物体的内能与物体的温度和体积有关，另外，物体内的分子数取决于物质的摩尔数，所以物体的内能还跟摩尔数有关。
③内能与机械能的区别：内能与机械能是两种不同形式的能量。内能是由物体
内大量分子的热运动和分子间的相对位置决定的能量，这与物体的温度、体积等因素有关，而机械能是由物体做机械运动和物体的形变决定的能量，它是对宏观物体整体来说的，物体具有内能的同时又可以具有机械能。一个静止在地面上的物体，如果以地面为零势能面，那么物体的机械能为零，但是这个物体内的分子却始终处在永不停息的热运动中，所以它的内能绝不为零，内能和机械能在一定的条件下可以相互转化。
3．热量、功和内能之间的关系
内能是由系统的状态决定的。状态确定了，系统的内能也随之确定，要使内能改变，可以通过做功和热传递两种物理过程来完成，功和热量都是过程量，两者对改变系统的内能是等效的，但做功是其它形式的能量转化为内能，功的多少是内能转化的量度，热传递是内能的转移；热量是内能转移的量度；有过程(做功或热传递)，才有变化(内能改变)，离开过程，功和热量将毫无意义。就某一状态而言，只有“内能”，根本不存在“功”和“热量”。因此不能说物体中含有“多少热量”或“多少功”。
3 热力学第一定律能量守恒定律 一、教学目标 1．在物理知识方面的要求： （1）理解能量守恒定律，能列举出能量守恒定律的实例； （2）理解“永动机”不能实现的原理。 2．让学生初步学会运用能量守恒定律计算一些简单的内能和机械能相互转化的问题。 3．应用能量守恒的观点来分析物理现象、解决物理问题 二、重点、难点分析 1．重点内容是能量守恒定律，强调能量守恒定律是自然科学中最基本定律。学习运用能量守恒原理计算一些物理习题。 2．运用能量守恒定律对具体的自然现象进行分析，说明能是怎样转化的，对学生来说是有难度的。 三、教具 幻灯、幻灯片，其内容是： 1．反映电能、机械能、化学能与内能相互转化的实例插图。 2．反映自然界各种形式能相互转化的实例插图。 3．历史上有人设计的“永动机”插图。 四、主要教学过程 （一）引入新课 我们知道刀具在砂轮上磨削时，刀具发热是因为通过摩擦力做功，机械能转化为内能。在暖气片上放有一瓶冷水，过一段时间后水变热，这是通过热量传递使这瓶水内能增加。这些实例中，物体的内能为什么增加了？是凭空产生的还是由其他形式能转化来的？能的转化过程中数量之间有什么关系？这是今天要学习的内容。 （二）教学过程设计 1．机械能与内能转化过程中能量守恒 （1）运动的汽车紧急刹车，汽车最终停下来。这过程中汽车的动能（机械能）转化为轮胎和路面的内能（假定这过程没有与周围物体有热交换，即不散热也不吸热）。摩擦力做了多少功，内能就增加多少。公式W=△U表示了做功与内能变化的关系，这公式也反映出
做功过程中，机械能的损失数量恰好等于物体内能增加的数量。 （2）把一铁块放入盛有水的烧杯中，用酒精灯加热烧杯内水，直至水沸腾。在这一过程中，铁块从周围水中吸收了热量使它温度升高，内能增加。这过程中水的一部分内能通过热量传递使铁块内能增加。铁块吸收多少热量，它内能就增加多少。公式Q=△U表示吸收的热量与内能变化量的关系，也反映出铁块增加的内能数量与水转移给铁块的内能数量相等。 一般情况下，如果物体跟外界同时发生做功和热传递过程，那么，外界对物体所做的功W加上物体从外界吸收的热量Q，等于物体内能的增加△U，即 W+Q=△U 上式所表示的是功、热量和内能之间变化的定量关系，在物理学中叫做热力第一定律，它也反映了一个物体的内能增加量等于物体的机械能减少量和另外物体内能减少量（内能转移量）之和。进而说明，内能和机械能转化过程中能量是守恒的。 2．其他形式的能也可以和内能相互转化 （1）介绍其他形式能：我们学习过机械运动有机械能，热运动有内能，实际上自然界存在着许多不同形式的运动，每种运动都有一种对应的能量，如电能、磁能、光能、化学能、原子能等。 （2）不仅机械能和内能可以相互转化，其他形式能也可以和内能相互转化，举例说明：（同时放映幻灯片） ①电炉取暖：电能→内能 ②煤燃烧：化学能→内能 ③炽热灯灯丝发光：内能→光能 （3）其他形式的能彼此之间都可以相互转化。画出图表让学生回答分析： 3．能量守恒定律 大量事实证明：各种形式的能都可以相互转化，并且在转化过程中守恒。 “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
热和内能 目标导航 1．知道热传递的三种方式。 2．理解热传递是改变系统内能的一种方式。 3．知道传递的热量与内能变化的关系。 4．知道热传递与做功对改变系统的内能是等效的。 诱思导学 1．热传递 ①热量从高温物体传递到低温物体，或从物体的高温部分传递到低温部分，叫做热传递。 ②热传递的三种方式：热传导、热对流和热辐射。 2．热传递的实质： 热传递实质上传递的是能量，结果是改变了系统的内能。传递能量的多少用热量来量度。 3．传递的热量与内能改变的关系 ①在单纯热传递中，系统从外界吸收多少热量，系统的内能就增加多少。即ΔU= Q吸 ②在单纯热传递中，系统向外界放出多少热量，系统的内能就减少多少。即Q 放= -ΔU 4．热传递具有方向性，热量从高温物体传递到低温物体，或从物体的高温部分传递到低温部分，不会自发的从低温物体传递到高温物体或从物体的低温部分传递到高温部分。 5．改变系统内能的两种方式：做功和热传递。 做功和热传递都能改变系统的内能，这两种方式是等效的，都能引起系统内能的改变，但是它们还是有重要区别的。 做功是系统内能与其它形式的能之间发生转化，而热传递只是不同物体（或物体不同部分）之间内能的转移。 典例探究 例1 如果铁丝的温度升高了，则（） A.铁丝一定吸收了热量 B.铁丝一定放出了热量 C.外界可能对铁丝做功 D.外界一定对铁丝做功 解析：做功和热传递对改变物体的内能是等效的，温度升高可能是做功，也可能是热传递。故C正确。 答案：C 友情提示：铁丝的温度升高从结果我们无法判断是哪种方式改变了内能，因为做功和热传递对改变物体的内能是等效的。 例2 下列关于热量的说法，正确的是（） A.温度高的物体含有的热量多 B.内能多的物体含有的热量多 C.热量、功和内能的单位相同
人教版高二物理《热和内能》知识点归纳：选修3关于高中同窗，每天学习的知识都在不时更新，知识就需求不时地归结总结，查字典物理网为大家总结了热和内能知识点归结，一定要细心阅读哦! 14.1看法内能 1.内能：在物理学中,把物体内一切的分子动能与分子势能的总和叫做物体的内能.一切物体在任何状况下都具有内能.内能的单位是焦(J) 2.影响内能大小的要素之一是：温度,温度越高,分子无规那么运动越猛烈,分子动能越大,物体的内能也越多.这说明, 同一物体的内能是随温度的变化而变化的. 3.改植物体内能的方法是：①做功;②热传递这两种方式关于改植物体的内能是等效的. 4.对物体做功,物体的内能增大,温度降低;物体对外做功, 自身内能减小,温度降低 5.热传递发作的条件是：两个物体有温度差;热传递的方式有：传导、对流和辐射;发作热传递时,热量(内能)从高温物体传向高温物体,高温物体放出热量,高温物体吸收热量,直到温度相反时,热传递才中止. 14.2热量与热值 1.热量：在物理学中,把在热传递进程中物体内能改动的多少叫做热量.物体吸收热量,内能添加;放出热量,内能增加.
2.热量用字母Q表示,单位是焦(J).一根火柴完全熄灭放出的热量约为1000J. 3.实验说明：对同种物质的物体,它吸收或放出的热量跟物体的质量大小、温度的变化多少成正比. 4.热值：把1kg某种燃料在完全熄灭时所放出的热量叫做这种燃料的热值. 5.热值是燃料的一种属性,与质量、能否完全熄灭等没有关系,只与燃料的种类有关,不同燃料的热值普通不同. 6.燃料完全熄灭放出热量的计算公式：Q=qm或Q=qV 7.Q表示热量,单位是焦(J),q表示热值,单位是焦/千克 (J/kg)或焦/米3(J/m3);m表示质量,单位是千克(kg);V表示体积,单位是米3(m3) 8.氢气的热值很大,为q氢=1.4×108J/m3,表示的物理意义是：1m3的氢气在完全熄灭时所放出的热量为1.4×108J. 9.提高炉子效率的方法：①改善熄灭条件,使燃料尽能够充沛熄灭;②尽能够增加各种热量损失 14.3研讨物质的比热容 1.比热容：单位质量的某种物质,温度降低(或降低)1℃所吸收(或放出)的热量,叫这种物质的比热容. 2.比热容是物质的一种属性,与物质的质量、体积等有关,只与物质的种类有关.不同物质的比热容普通不同,同种物质的比热容与物质的形状有关.
高中物理人教版选修3-3教案《内能》 内能 目标导航 (1)知道分子热运动的动能跟温度有关，知道温度是分子热运动平均动能的标志。 (2)知道什么是分子的势能；知道改变分子间的距离，分子势能就发生变化；知道分子势能跟物体体积有关。 (3)知道什么是内能，知道物体的内能跟温度和体积有关。 (4)能够区别内能和机械能。 诱思导学 １．分子动能 （１）分子平均动能 做热运动的分子，都具有动能，这就是分子动能。由于分子运动的无规则性，若想研究单个分子的动能是非常困难、也是没有必要的。热现象研究的是大量分子运动的宏观表现，所以，重要的不是系统中某个分子的动能大小，而是所有分子的动能的平均值，即分子平均动能。 （２）温度是物体分子热运动平均动能的标志。
说明：①温度是大量分子无规则热运动的宏观表现，含有统计的意义，对于个别分子，温度是没有意义的。分子平均动能的大小由温度高低决定：温度升高，分子的平均动能增大；温度降低，分子的平均动能减小；温度不变，分子的平均动能不变。温度升高，分子的平均动能增大，但不是每一个分子的动能都增大，可能有个别的分子动能反而减小。 ②分子的平均动能大小只由温度决定，与物质的种类无关。也就是说，只要处于同一温度下，任何物质分子做热运动的平均动能都相同。由于不同物质分子的质量不尽相同，因此，在同一温度下，不同物质分子运动的平均速率大小也不相同。 ２．分子势能 （１）分子势能 由于分子间存在着相互作用力，所以分子间也有相互作用的势能。这就是分子势能。分子势能的大小有分子间的相互位置决定。分子势能的变化非常类似于长度变化的弹簧中的弹性势能的变化。 （２）影响份子势能大小的身分 份子势能的大小与份子间的距离有关，即与物体的体积有关。份子势能的变化与份子间的距离发生变化时份子力做正功还是负功有关。具体情况如下：
10.2、热和内能 教学目标 1．了解内能改变的两种方式：做功、热传递． 2．理解内能的变化可以分别由功和热量来量度． 3．知道做功和热传递对改变物体内能是等效的． 重点、难点分析 1、改变内能两种方式及内能改变量度 2、对做功和热传递对改变内能是等 效的理解． 教具 细铁棒、铁锤、洒精灯、木块、厚壁玻璃筒〔带活塞〕、硝化棉、乙醚、学生每人准备一小段钢丝等． 教学过程 复习引入 1．内能：物体内所有分子热运动的动能和分子势能的总和，叫做物体的内能．2．动能：由于分子在不停地做着无规那么热运动而具有的动能．它与物体的温度有关〔温度是分子平均动能的标志〕． 3．势能：分子间存在相互作用力，分子间具有由它们的相对位置决定的势能，这就是分子势能．它和物体的体积有关． 4．内能：与物体的温度和体积有关． 根据讨论结果，小结：通常情况下，对固体或液体，由于体积变化不明显，主要是通过温度的变化来判断内能是否改变． 新课教学
1．提出问题2．问题讨论 问：如何改变物体的内能呢？〔可以改变物体的温度或体积．〕 问：物体内能的变化可以通过什么表现出来呢？或者说怎样判断一个物体〔如一杯水、一块铁块〕的内能是否改变呢？ 把准备好的钢丝拿出来，想办法让你手中的钢丝的内能增加 2．寻找解决问题的办法 讨论：有的想到“摩擦〞，有的想到“折〞，有的想到“敲打〞，有的想到用“钢锯锯〞，有的想到“烧〞，有的想到“晒〞，有的想到“烤〞，有的想到“烫〞、“冰〞等等．一边想办法，一边体验内能是不是已经增加了．〔把“摩擦〞、“折〞、“敲打〞、“锯〞写在一起，把“烧〞、“晒〞、“烤〞、“烫〞、“冻〞或者“冰〞写在一起． 3．知识的提练 问：比较一下，本质上有什么相同或不同点．〔阅读课本38~39页倒数第四段．〕刚才所想到的办法，它们之间有何不同？能不能把这些办法分分类？ 答：可以分为做功和热传递两类。其中，“摩擦〞、“折〞、“敲打〞、“锯〞是属于做功，“烧〞、“晒〞、“烤〞、“烫〞、“冰〞属于热传递． 演示课本38页的实验．〔慢慢地压缩看能不能使棉花燃烧起来．〕 问：刚才两次实验，为什么会出现结果的不同？ 答：动作快，时间短，气体没有来得及与外界进行热交换，其温度会突然升高，至乙醚的着火点，它便燃烧起来．而动作慢时，时间较长，气体与外界有较长的时间进行热交换，它的温度就不会升高太多，达不到乙醚的着火点，那么不燃烧．阅读课本39页实验，分析气体对外做功的情况．问：同学们还能不能从生活中找出一些通过做功改变物体内能的例子呢？ 答：柴油机工作中的压缩冲程；给自行车打气时，气筒壁会发热；锯木头，锯条会很烫；冬天，手冷时，两手互相搓一搓；古人钻木取火等等．
第3讲热力学定律与能量守恒 【课程标准】 1.知道热力学第一定律。通过有关史实，了解热力学第一定律和能量守恒定律的发现过程，体会科学探索中的挫折和失败对科学发现的意义。 2．理解能量守恒定律，能用能量守恒的观点解释自然现象。体会能量守恒定律是最基本、最普遍的自然规律之一。 3．通过自然界中宏观过程的方向性，了解热力学第二定律。 【素养目标】 物理观念： 1．知道热力学第一定律及其符号法则，了解能量守恒定律及永动机不可能制成。 2．知道传热、扩散现象、机械能与内能的转化具有方向性，了解能量耗散和品质降低的内容，能解释相关现象。 科学思维： 1．理解热力学第一定律的公式并能进行相关的分析计算，能根据能量守恒定律解释永动机不可能制成的原因。 2．理解热力学第二定律的两种表述。 一、热力学第一定律 1．焦耳实验 绝热过程：有Q＝0，则W＝ΔU。 若不做功：即W＝0，则Q＝ΔU。 若内能不变，即ΔU＝0，则W＋Q＝0。 2．内容：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和。 3．表达式：ΔU＝Q＋W。 4．符号法则：
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小 命题·科技情境 汽油机压缩冲程活塞对气体做功为W，气体向外放热Q，气体内能的变化量为ΔU，判断三个物理量的符号。 提示：W为正，Q为负，ΔU为正。 二、能量守恒定律 第一类永动机不可能制成。 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另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。 2．第一类永动机是不可能制成的，它违背了能量守恒定律。 三、热力学第二定律 1．克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体。 2．开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响，或表述为“第二类永动机是不可能制成的”。 角度1 热力学第一定律 (1)物体吸收热量，内能一定增大。( ×) (2)物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变。( √) 角度2 热力学第二定律 (3)任何情况下热量都不可能从低温物体传到高温物体。( ×) (4)在不产生其他影响的情况下内能无法全部用来做功。( √)
第四节热力学第二定律 第五节热力学第二定律的微观解释 【素养目标定位】 ※了解热力学第二定律的多种表述 ※知道热传导及宏观过程的方向性 ※了解热力学第二学定律的微观解释 ※知道熵及熵增加原理 【素养思维脉络】 课前预习反馈 知识点1热力学第二定律的一种表述 1．可逆与不可逆过程(热传导的方向性) 热传导的过程可以自发地由__高温__物体向__低温__物体进行，但相反方向却不能__自发地__进行，即热传导具有__方向__性，是一个不可逆过程。 2．热力学第二定律的一种表述(克劳修斯表述) 热量不能自发地从__低温__物体传递到__高温__物体。 知识点2热力学第二定律的另一种表述 1．开尔文表述 不可能从__单一热库__吸收热量，使之完全变成__功__，而不产生其他影响。 2．热力学第二定律的其他描述 (1)一切宏观自然过程的进行都具有__方向性__。 (2)气体向真空的自由膨胀是__不可逆__的。 知识点3有序和无序宏观态和微观态 1．有序 只要确定了某种规则，__符合__这个规则的就叫作有序。 2．无序 不符合某种__确定规则__的称为无序。 3．宏观态
__符合__某种规定、规则的状态，叫作热力学系统的宏观态。 4．微观态 在宏观状态下，符合__另外__的规定、规则的状态叫作这个宏观态的微观态。 知识点4气体向真空的扩散 热力学第二定律的微观意义：一切自然过程总是沿着分子热运动的__无序性增大__的方向进行。 知识点5熵及熵增加原理 1．熵 (1)微观状态的数目用Ω表示，用S表示熵，则S＝__k lnΩ__，k称为玻耳兹曼常数。 (2)熵和系统内能一样都是一个状态函数，仅由系统的__状态__决定。从分子动理论的观点来看，熵是分子热运动__无序(混乱)__程度的定量量度。 2．熵增加原理 在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵__不会减小__，叫作熵增加原理。对于其他情况，系统的熵可能增加，也可能减小。 辨析思考 『判一判』 (1)机械能可以完全转化为内能。(√) (2)内能不可能完全转化为机械能。(×) (3)能够制成的热机既不违背能量守恒定律，也不违背热力学第二定律。(√) (4)一个系统中个体排列的“有序”和“无序”是绝对的。(×) (5)一个宏观态所对应的微观态数目越多，则熵越大。(√) (6)热量不能自发地从低温物体传递到高温物体。(√) 『选一选』 下列说法正确的是(D) A．热量不能从低温物体传到高温物体 B．功可以完全变成热，热不能完全变成功 C．改进热机的生产工艺，总有一天热机的效率可以达到100% D．气体向真空的自由膨胀是不可逆的 解析：在一定条件下热量可以从低温物体传到高温物体，A 错；在一定条件下热可以全部变成功，B 错；热机的效率在任何条件下都不可能达到100%，C 错；一切宏观自然过程的进 行都具有方向性，D 正确。 『想一想』
10.3、热力学第一定律能量守恒定律 教学目的 1.认识物质的运动形式有多种，对应不同运动形式的运动有不同形式的能，各种形式 的能在一定条件下可以相互转化 2. 进一步掌握能的转化和守恒定律，并了解能的转化和守恒定律的意义 3．运用公式△U＝W＋Q分析有关问题并具体进行计算 教学重点热力第一定律 教学难点能量守恒 教具多媒体课件 教学过程 复习提问 问：物体做什么样的运动具有机械能？机械能转化和守恒定律的内容是什么？ 新课教学 一、热力学第一定律 分析下列特殊情况： ①如果物体只与外有热交换，没有做功，外界传给物体4J热量物体的内能增加了 多少？物体若向外界传出了4J热量，物体内能如何变化？ 结论：在没有做功情况下，物体与外界间传递热量Q，物体内能变化为△U，则△U＝Q，为了在此表达式中能反映物体对外界是吸热不是放热，作出规定：吸热Q 取正值，放热Q取负值，由此可知：物体吸热，内能增加，放热，内能减少。 ②如果物体和外界不发生热交换，当外界对物体做了10J功，物体内能增加了多 少？当物体对外做了10J功，物体内能又如何变化？ 结论：在无热交换情况下，△U＝W（对外做功时，W取负值） ③如果物体内能在改变的过程中，既有热传递又有做功，例如外界对物体做了10J 的功，同时物体吸收4J热量，物体的内能如何变化？ ④又如，外界对物体做10J功，物体放热4J物体内能又如何变化？又物体对外界 做了10J功，物体吸热4J，物体放热4J物体内能又如何变化？ 综上所述： 在能的转化转移过程中，一个物体，如果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；如果它既没有对外做功，外界也没有对其做功，则它从外界吸收多少热量，它的内能就增加多少。 用△U表示物体内能的增量，用Q表示吸收的热量，用W表示外界对物体所做的功，那么：△U＝Q＋W 上式就是热力学第一定律。 ［例］一定量的气体从外界吸收了2.6×105J的热量，内能增加了4.2×105J，外界对物体做了多少功？
第2节热和内能 一、教材分析本节讲述另一类热力学过程——热传递过程以及热传递与改变内能的关系。首先 介绍热传递的三种方式:热传导、热对流和热辐射。进而分析系统在单纯的热传递过程中系统内能的变化，自然引出热量与系统内能概念的区别与联系，最后研究做功与热传递在改变系统 内能上的异同。 二、教学目标知识与技能1．了解热传递的三种方式。2．知道热传递是改变系统内能的一种方式。3．能区分热量与内能的概念。4．知道热传递与做功对改变系统的内能是有区别的 过程与方法能举例说明热传递能够改变系统内能 情感、态度与价值观了解感受能量的转移，增强我们学习物理、探索自然的兴趣。 三、教学重点难点重点：热传递对内能的改变。难点：热量与内能的区别 四、学情分析本节内容稍简单，易于学生接受。五、教学方法自主学习、讨论、讲解 六、课前准备铁丝、布、酒精灯七、课时安排1课时 八、教学过程1、做功和热传递都能改变物体的内能。做功和热传递在改变内能，有何不同？ 2、例1 如果铁丝的温度升高了，则（） A.铁丝一定吸收了热量 B.铁丝一定放出了热量 C.外界可能对铁丝做功 D.外界一定对铁丝做功例 2 下列关于热量的说法，正确的是（） A.温度高的物体含有的热量多 B.内能多的物体含有的热量多 C.热量、功和内能的单位相同 D.热量和功都是过程量，而内能是一个状态量 三、反思总结四、当堂检测 1．下列现象中，哪些是通过热传递的方式改变物体内能的（） A.打开电灯开关，灯丝的温度升高，内能增加 B.夏天喝冰镇汽水来解暑 C冬天搓手，会感觉到手变得暖和起来 D太阳能热水器在阳光照射下水的温度逐渐升高 2．对于热量、功、内能三个量，下列说法中正确的是（） A.热量、功、内能三个量的物理意义是等同的 B.热量和功二者可作为物体内能的量度 C.热量、功和内能的国际单位都相同 D.热量和功是由过程决定的，而内能是由物体的状态决定的 3．下列关于热传递的说法中，正确的是（） A．热量是从含热量较多的物体传给含热量较少的物体 B．热量是从温度较高的物体传给温度较低的物体C．热量是从内能较多的物体传给内能较少的物体D．热量是从比热容大的物体传
第1讲功和内能第2 讲热和内能 [目标定位 ] 1.知道做功能够改变物体的内能． 2.知道热传达与内能变化的关系． 3.知道热传达和做功对改变物体内能的等效结果． 一、焦耳的实验 1．系统不从外界吸热，也不向外界放热的过程叫做绝热过程． 2．要使系统状态经过绝热过程发生变化，做功的数目只由过程始、末两个 状态 1、2 决定，而与做功方式没关． 二、内能 1．任何一个热力学系统都存在一个只依靠于系统自己状态的物理量，我们 把它称之为系统的内能． 2．当系统从状态 1 经过绝热过程达到状态 2 时，内能的增添量U＝U2－U1就等于外界对系统所做的功W，即U＝W. 三、热和内能 1．不单对系统做功能够改变系统的内能，纯真的对系统传热也能改变系统 的内能． 2．当系统从状态 1 经过纯真的传热达到状态 2，内能的增添量 U＝U2－ U1就等于外界向系统传达的热量 Q，即 U＝Q. 一、功和内能关系的理解 1．内能 (1)微观：所有分子的动能和势能之和． (2)宏观：只依靠于热力学系统自己状态的物理量．
(3)状态量． 2．功和内能变化的关系 做功能够改变系统的内能，功是系统内能转变的量度，在绝热过程中： (1)外界对系统做功，系统内能增添，即U＝U2－ U1＝W； (2)系统对外界做功，系统内能减少，即W＝U. 3．内能与机械能的差别和联系 (1)差别：内能与机械能是两个不一样的观点． (2)联系：在必定条件下能够互相转变，且总量保持不变． 例 1如图10－1、2－1所示，活塞将气缸分红甲、乙两气室，气缸、活塞(连同拉杆 )是绝热的，且不漏气，以 E 甲、E 乙分别表示甲、乙两气室中气体的内能，则在将拉杆迟缓向外拉的过程中() 图 10－1、2－1 A．E 甲不变， E 乙减小B．E 甲不变， E 乙增大 C．E 甲增大， E 乙不变D．E 甲增大， E 乙减小 答案 D 分析此题解题的重点是明确甲、乙两气室气体都经历绝热过程，内能的改变取决了做功的状况，对甲室内的气体，在拉杆迟缓向外拉的过程中，活塞左移，压缩气体，外界对甲室气体做功，其内能应增大，对乙室内的气体，活塞左移， 气体膨胀，气体对外界做功，内能就减少，故 D 选项正确． 小题大做(1)压缩气体，外界对气体做功，内能增大，温度高升，柴油机 就是利用这个原理点火的． (2)在绝热过程中，末态内能大于初态内能时，U 为正， W 为正，外界对系
内能 南皮一中刘本才 教学目标 1．在物理知识方面要求：（1）知道分子的动能，分子的平均动能，知道物体的温度是分子平均动能大小的标志。（2）知道分子的势能跟物体的体积有关，知道分子势能随分子间距离变化而变化的定性规律。（3）知道什么是物体的内能，物体的内能与哪个宏观量有关，能区别物体的内能和机械能。 2．在培养学生能力方面，这节课中要让学生建立：分子动能、分子平均动能、分子势能、物体内能、热量等五个以上物理概念，又要让学生 初步知道三个物理规律：温度与分子平均动能关系，分子势能与分子 间距离关系，做功与热传递在改变物体内能上的关系。因此，教学中 着重培养学生对物理概念和规律的理解能力。 3．渗透物理学方法的教育：在分子平均动能与温度关系的讲授中，渗透 统计的方法。在分子间势能与分子间距离的关系上和做功与热传递关系上 都要渗透归纳推理方法。 重点、难点分析 1．教学重点是使学生掌握三个概念（分子平均动能、分子势能、物体 内能），掌握三个物理规律（温度与分子平均动能关系、分子势能与分 子之间距离关系、热传递与功的关系）。2．区分温度、内能、热量三个 物理量是教学上的一个难点；分子势能随分子间距离变化的势能曲线是 教学上的另一难点。 主要教学过程 引入新课 教学过程的设计 一、分子的动能温度 二、1．分子动能：组成物体的分子由于热运动而具有的能叫做分子动能． 三、2．平均动能：物体里所有分子动能的平均值叫做分子热运动的平均动能． 四、３．温度:是物体分子热运动的平均动能的标志，温度越高，物体分子热运动 的平均动能越大． 分析讨论：分子势能与分子距离之间的关系
F 斥 F 引F 分F r 00r （2）F 引、F 斥随r 增大而减小, 但 F 斥 减小更快 结论： (1)当分子间的距离r >r 0时，分子势能随分子间距离的增 大而增大。 (2)当分子间的距离r 热力学第一定律能量守恒 本节教材分析 本节首先在讲述改变内能的两种方式的基础上，给出了热力学第一定律的表达式Δu=W+Q,公式中的Δu是内能增量，Ｗ表示外界对系统所做的功，对气体来说：要使学生知道：压缩气体时外界对气体做功，气体膨胀时气体对外界做功. 对于能量守恒定律，教学中应该使学生掌握这个定律，理解这个定律的重要意义，在习题中安排了一些定量地运用能量守恒定律的题目，以加深对这个定律的理解. 永动机不可能制成，是导致能量守恒定律发现的一条重要线索，为了使学生理解这一点，教材介绍永动机不可能制成时，举出一个实例来供学生分析，这个永动机方案是１３世纪时法国人亨内考提出的，是早期的一个著名方案，教学时也可举出其他永动机的实例说明，以帮助学生理解永动机不可能制成对能量守恒定律的建立所起的重要作用. 教学目标 一、知识目标 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，公用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.能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. 4.了解第一类永动机不可能制成的原因. 二、能力目标 １.会用热力学第一定律Δu＝W＋Ｑ分析和计算问题； 2.会用能量转化和守恒的观点分析物理现象. 3.能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. 三、德育目标 通过形形色色的永动机设计方案的失败，使学生明白不可能不付出代价就从自然界创造动力，而只有有效地利用自然界提供的各种能源. 教学重点 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.学会用能量转化和守恒的观点分析物理现象 3.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1、2节功和内能__热和内能 1.绝热过程：系统只由于外界对它做功而与外界交换 能量，它不从外界吸热，也不向外界放热，这样 的过程叫做绝热过程。 2．绝热过程中系统内能的增加量等于外界对系统所 做的功，即ΔU＝W。 3．热传递：热量从物体的高温部分传递到低温部分， 或从高温物体传递给低温物体的物理过程。 4．系统在单纯的传热过程中，内能的增量ΔU等于 外界向系统传递的热量Q，即ΔU＝Q。 5．做功和热传递是改变内能的两种方式且具有等效 性，但二者实质不同。 一、焦耳的实验 1．绝热过程 系统只通过对外界做功或外界对它做功而与外界交换能量，它不从外界吸热，也不向外界放热。 2．代表实验 (1)重物下落带动叶片搅拌容器中的水，引起水温度上升。 (2)通过电流的热效应给水加热。 3．实验结论 要使系统状态通过绝热过程发生变化，做功的数量只由过程始末两个状态决定，而与做功的方式无关。 二、功和内能 1．内能的概念 (1)内能是描述热力学系统自身状态的物理量。 (2)在绝热过程中做功可以改变热力学系统所处的状态。 2．绝热过程中内能的变化 (1)表达式：ΔU＝W。 (2)外界对系统做功，W为正；系统对外界做功，W为负。 三、热和内能 1．热传递 (1)条件：物体的温度不同。 (2)过程：温度不同的物体发生热传递，温度高的物体要降温，温度低的物体要升温，热量从高温物体传到低温物体。 (3)热传递的三种方式：热传导、热对流、热辐射。 2．热和内能 (1)单纯地对系统传热也能改变系统的热力学状态，即热传递能改变物体的内能。 (2)热量：在单纯的传热过程中系统内能变化的量度。 (3)单纯的传热过程中内能的变化。 ①公式：ΔU＝Q。 ②物体吸热，Q为正；物体放热，Q为负。 1．自主思考——判一判 (1)温度高的物体含有的热量多。(×) (2)内能多的物体含有的热量多。(×) (3)热量一定从内能多的物体传递给内能少的物体。(×) (4)做功和热传递都可改变物体的内能，从效果上是等效的。(√) (5)在绝热过程中，外界对系统做的功小于系统内能的增加量。(×) (6)热传递只能发生在两个物体间，同一物体不能发生热传递。(×) 2．合作探究——议一议 (1)焦耳的热功当量实验和电流热效应给水加热的实验中做功的方式相同吗？你能得出什么结论？ 提示：不同。在各种不同的绝热过程中，系统状态的改变与做功方式无关，仅与做功多少有关。 (2)用锤子反复敲打一块铁，铁块会发生怎样的变化？为什么？ 提示：铁块的温度升高，同时会发生形变，在敲打铁块的过程中，锤头对铁块做功，使铁块的内能增加，温度升高。铁块由于受到力的作用，会发生形变。 3热力学第一定律能量守恒定律 1．热力学第一定律 (1)内容：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和。这个关系叫做热力学第一定律。 (2)数学表达式为：ΔU＝W＋Q 公式中符号的意义： ①W＞0，表示外界对系统做功；W＜0，表示系统对外界做功； ②Q＞0，表示系统吸热；Q＜0，表示系统放热； ③ΔU＞0，表示系统内能增加；ΔU＜0，表示系统内能减少。 特别提示：①热力学第一定律的数学表达式也适用于物体对外做功、向外界散热和内能减少的情况。 ②若一根金属丝通过某一物理过程，温度升高了，除非事先知道，否则根本不能判断是通过对它做了功，还是发生了热传递使它的内能增加，因为单纯对系统做功和单纯对系统传热都能改变系统的内能，由于它们在改变系统内能方面是等效的，那么既对系统做功又对系统传热也能改变系统的内能。内能改变了多少就由热力学第一定律来定量分析计算。 【例1】一定量的气体从外界吸收热量2.66×105J，内能增加4.25×105J，是气体对外界做功还是外界对气体做功？做了多少功？ 解析：题目中已经知道气体从外界吸收的热量以及内能的增加量，根据热力学第一定律的公式就可以求出外界对气体或气体对外界所做的功，由ΔU＝W＋Q得 W＝ΔU－Q＝(4.25×105－2.66×105) J＝1.59×105J，W为正值，表示是外界对气体做功，做功的大小是1.59×105 J。 答案：外界对气体做功 1.59×105 J 2．能量守恒定律 (1)不同形式的能量之间可以相互转化 ①自然界中能量的存在形式：物体运动具有机械能、分子运动具有内能、电荷具有电能、原子核内部具有原子能等，可见，在自然界中不同的能量形式与不同的运动形式相对应。 ②不同形式能量之间的转化：“摩擦生热”是通过克服摩擦力做功将机械能转化为内能；水壶中的水沸腾时水蒸气对壶盖做功将壶盖顶起，表明内能转化为机械能；电流通过电热丝做功可将电能转化为内能等，这些实例说明了不同形式的能量之间可以相互转化，且这一转化过程是通过做功来完成的。 归纳小结：不同形式的能量之间可以相互转化，不论是什么形式和过程，都必须遵守能量守恒定律。 (2)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另一种形式，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。这就是能量守恒定律。 (3)能量守恒定律适用于任何物理现象和物理过程。 ①在自然界中，不同的能量形式与不同的运动形式相对应：如物体做机械运动具有机械能、分子运动物体具有内能等。 ②某种形式的能减少，一定有其他形式的能增加，且减少量和增加量一定相等。 ③某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等。 (4)能量守恒定律的重要意义 第一，能量守恒定律是整个自然界中运动、发展、变化的普遍规律，学习这个定律，不能满足于了解其内容，更重要的是，从能量形式的多样化及其相互联系、互相转化的事实出发，去认识物质世界的多样性及其普遍联系，并树立能量既不会凭空产生，也不会凭空消失的观点，作为以后学习和生产实践中处理一切实际问题的基本指导思想之一。 第二，宣告了第一类永动机的失败。 【例2】如图，容器A、B各有一个可以自由移动的轻活塞，活塞下面是水，上面是大气，大气压恒定。A、B的底部由带阀门K的管道相连，整个装置与外界绝热。原先A中水面比B中的高，打开阀门，使A中的水逐渐向B中流动，最后达到平衡。在这个过程中() 1功、热和内能的改变 〖学习目标〗 1.了解焦耳的两个实验的原理，知道做功和传热的实质.2.知道做功和传热是改变内能的两种方式，理解做功和传热对改变系统内能是等效的，明确两种方式的区别.3.明确内能、功、热量、温度四个物理量的区别和联系． 一、焦耳的实验 1．绝热过程：系统不从外界吸热，也不向外界放热的过程． 2．代表性实验 (1)重物下落时带动叶片转动，搅拌容器中的水，水由于摩擦而温度上升． (2)通过电流的热效应给液体加热． 3．实验结论：在热力学系统的绝热过程中，外界对系统做的功仅由过程的始末两个状态决定，不依赖于做功的具体过程和方式． 4．内能：只依赖于热力学系统自身状态的物理量． 二、功与内能的改变 1．功与内能的改变 在热力学系统的绝热过程中，当系统从状态1经过绝热过程达到状态2时，内能的变化量ΔU ＝U2－U1，等于外界对系统所做的功W，即ΔU＝W. 2．理解 (1)ΔU＝W的适用条件是绝热过程． (2)在绝热过程中：外界对系统做功，系统的内能增加；系统对外做功，系统的内能减少． 三、热与内能的改变 1．传热 (1)条件：物体的温度不同． (2)传热：热从高温物体传到了低温物体． 2．热和内能 (1)热量：在单纯的传热过程中系统内能变化的量度． (2)热与内能的改变 当系统从状态1经过单纯的传热达到状态2时，内能的变化量ΔU＝U2－U1等于外界向系统传递的热量Q，即ΔU＝Q. (3)传热与做功在改变系统内能上的异同． ①做功和传热都能引起系统内能的改变． ②做功时，内能与其他形式的能发生转化；传热只是不同物体(或一个物体的不同部分)之间内能的转移． 1．判断下列说法的正误． (1)热量一定从内能多的物体传递给内能少的物体．(×) (2)做功和传热都可改变物体的内能，从效果上是等效的．(√) (3)在绝热过程中，外界对系统做的功小于系统内能的增加量．(×) (4)传热只能发生在两个物体间，同一物体不能发生传热．(×) 2．各种方法使物体的内能发生改变：a.电炉通电后发热；b.一杯开水放在桌面上冷却；c.阳光照射下冰块融化；d.锯木头时，锯片发烫；e.人坐在火炉旁取暖；f.用打气筒给自行车轮胎打气后，打气筒变热．其中属于做功使物体内能改变的是________；属于传热使物体内能改变的是________． 〖答案〗adf bce 一、功与内能的改变 导学探究(1)在焦耳的许多实验中，有两个最具有代表性：一个实验是重物下落时带动叶片转动，搅拌容器中的水，水由于摩擦而温度上升；另一个实验是通过电流的热效应给液体加热．焦耳的这两个实验说明了什么问题？ (2)如图1，在有机玻璃筒底放少量的硝化棉(燃点较低)，迅速压下活塞，观察硝化棉的变化． 图1 ①你能看到什么现象？实验现象说明了什么？ 功、热和内能的改变 【教学目标】 一、知识与技能 1．知道绝热过程的含义。 2．从热力学的角度认识内能的概念。 3．理解做功与内能改变之间的关系。 4．知道热传递过程中，物体吸收（放出）热量，温度升高（降低），内能改变。 5．了解热量的概念，热量的单位是焦耳。 二、过程与方法 1．通过观察、思考，知道物体的内能是系统的一个状态量。 2．通过探究活动，培养学生的实验探究能力、提高学生科学思维水平。 3．通过类比方法，帮助学生建立内能的概念。 三、情感、态度与价值观 1．通过主动参与学习活动，激发学生学习物理的兴趣。 2．通过实验活动，培养学生的实事求是的科学态度。 【教学重点】 1．做功与内能改变关系的探究。 2．热量与内能改变关系的探究。 3．内能概念的建立。 【教学难点】 内能概念的建立。 【教学过程】 一、新课导入 指导学生实验：冬天手冷，通常采取什么办法变暖和？ 演示实验：活塞快速压缩气体，猜猜会发生什么？ 指导学生实验：没有热源，有什么办法让桌子上的铁丝变热？ 演示实验：铜管中的气体被橡皮塞密封，给你一条绳子，有没有办法把橡皮塞弹开？ 引出猜想：做功可改变物体的热学状态。 二、新课教学 （一）焦耳的实验 1．提出问题：如何探究做功和系统热学状态改变之间的确切关系呢？ ①用什么物理量标识热学状态？ ②我们应该选择固、液、气哪个系统研究比较好？为什么？ ③手举量热器量筒，问：放入水后，还需什么器材？ ④问：温度可以用温度计监测了，装置完善了吗？ ⑤问：如何做功呢？用什么方式做功呢？ ⑥讨论：我们该如何设计机械做功呢？用手搅拌吗？ 2．焦耳实验一（机械做功） ①焦耳实验是如何测定做功的？ ②这个实验需要满足什么条件？ ③焦耳实验是如何准确测量做功的？ ④我们需要记录哪些实验数据？表格怎么设计？ ⑤介绍这个实验的结论。 系统只由于外界对它做功而与外界交换能量，它不从外界吸热，也不向外界放热，这样的过程叫做绝热过程。 重物下落带动轮叶旋转，通过搅拌对绝热容器内的液体做功，使液体升温，即状态发生变化。 结论：只要重力所做的功相同，容器内水温上升的数值都是相同的，即系统状态的变化是相同的。 3．焦耳实验二（电流做功） ①如何设计电流做功？ ②这个实验需要满足什么条件？ ③如何准确测量电流做功的？ ④介绍：当时条件所限，焦耳改用重物带动发电机做功来实现。 ⑤介绍这个实验的结论。 电流通过电热丝使绝热容器内的液体温度升高。 结论：对同一系统，在绝热过程中只要所做的电功相同，系统温度上升的数值就相同，即系统的状态变化相同。 4．引导得出实验结论： 对于绝热系统，从状态1到状态2，做功的值是一个定值，与具体做功的过程、方式无关。 3热力学第一定律能量守恒定律 [学习目标］1。理解热力学第一定律，并掌握其表达式．(重点) 2.能运用热力学第一定律解释自然界能量的转化、转移问题。 (难点) 3.理解能量守恒定律,知道能量守恒定律是自然界普遍遵从的基本规律．(重点）4。知道第一类永动机是不可能制成的．(难点) 知识点一热力学第一定律 ［先填空] 1．改变内能的两种方式：做功与热传递．两者在改变系统内能方面是等效的． 2．热力学第一定律 （1）内容:一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的 功的和． (2)表达式：ΔU＝Q＋W。 ［再思考］ 给旱区送水的消防车停于水平地面．在缓慢放水的过程中，若车胎不漏气且胎内气体温度不变,不计分子间的势能,试分析气体的吸放热情况． 【提示】由于车胎内气体温度不变,故气体分子的平均动能不变，内能不变．放水过程中气体体积增大，对外做功，由热力学第一定律可知,车胎内气体吸热． ［后判断］ 1．外界对热力学系统做功，W取正值；外界向热力学系统传递热量，Q取正值．(√） 2．气体被压缩的过程中，外界对气体做功，则气体内能一定增加．(×） 3．物体与外界不发生热交换，则物体的内能也可能变化．(√） 知识点二能量守恒定律 [先填空] 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另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体,在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变，这就是能量守恒定律．2．意义 （1)各种形式的能可以相互转化． （2）各种物理现象可以用能量守恒定律联系在一起． （3)第一类永动机 ①概念:不消耗或少消耗能量却能源源不断地对外做功的机器． ②原因：违背能量守恒定律． ③结果：无一例外地全部失败． [再思考] 有一种所谓“全自动”机械手表,既不需要上发条，也不用任何电源,却能不停地走下去．这是不是一种永动机?如果不是,维持表针走动的能量是从哪儿来的？ 【提示】这不是永动机．手表戴在手腕上，通过手臂的运动，机械手表获得能量,供手表指针走动．若将此手表长时间放置不动，它就会停下来． [后判断］ 1．各种能量之间可以转移或转化，但总量保持不变．（√） 2．第一类永动机因违背能量守恒定律，所以不可能制成．（√) 3．自由摆动的秋千摆动幅度越来越小,减少的机械能转化为内能，但总能量守恒．(√） 考点一热力学第一定律的理解和应用 1．对ΔU＝W＋Q的理解 热力学第一定律将单纯的绝热过程和单纯的热传递过程推广到一般情况，既有做功又有热传递的过程,其中ΔU表示内能改变的数量，W表示做功的数量，Q表示外界与物体间传递的热量．2．对公式ΔU、Q、W符号的规定 W QΔU符号 外界对物体做功物体吸收热量内能增加正号 物体对外界做功物体放出热量内能减少负号 3 一般情况下外界对物体特别是气体做功与否，需看物体的体积是否变化． （1）若物体体积增大,表明物体对外界做功，W〈0。新人教版高中物理选修3-3热力学第一定律 能量守恒教案
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