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高中物理热力学第一定律 能量守恒定律课件人教版选修三.ppt

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热力学第一定律 能量守恒定律 课件 (共22张PPT)

热力学第一定律 能量守恒定律 课件 (共22张PPT)

规律方法——应用能量守恒定律的思路方法(1)能量守恒的核心是总能量不变，因此在应用能量守恒定律时应首先分清系统中哪些能量在相互转化，是通过哪些力做功实现的，这些能量分别属于哪些物体，然后再寻找合适的守恒方程式．(2)在应用能量守恒定律分析问题时，应明确两点：①哪种形式的能量减少，哪种形式的能量增加．②哪个物体的能量减少，哪个物体的能量增加．
(3)应用①各种形式的能可以转化，但能量在转化过程中总伴有内能的损失．②各种互不相关的物理现象，可以用能量守恒定律联系在一起．
1．概念：不消耗任何能量而能永远对外做功的机器．2．结果：17～18世纪，人们提出了许多永动机设计方案，但都以失败而告终．3．原因：设想能量能够无中生有地创造出来，违背了热力学第一定律．4．启示：人类利用和改造自然时，必须遵循自然规律．
解析：(1)根据热力学第一定律表达式中的符号法则，知Q＝2.6×105 J，ΔU＝4.2×105 J．由ΔU＝W＋Q，则W＝ΔU－Q＝4.2×105 J－2.6×105 J＝1.6×105 J．W＞0，说明是外界对气体做了功．(2)Q＝3.5×105 J，W＝－2.3×105 J，则ΔU＝Q＋W＝1.2×105 J，ΔU为正值，说明气体的内能增加1.2×105 J．答案：(1)外界对气体做功 1.6×105 J (2)增加了1.2×105 J
知识点二 能量守恒定律
(3)亥姆霍兹的贡献从理论上把力学中的能量守恒原理推广到热、光、电、磁、化学反应等过程，揭示了它们之间的统一性．4.能量守恒定律(1)内容：能量既不会消失，也不会创生，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另一个物体，而能量的总值保持不变．(2)意义：揭示了自然科学各个分支之间的普遍联系，是自然界内在统一性的第一个有力证据．
3.2 热力学第一定律3.3 能量守恒定律
高二物理选修热力学第一定律-能量守恒定律(课堂PPT)

高二物理选修热力学第一定律-能量守恒定律(课堂PPT)


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(2018广州一模）某同学制作了一个简易温度计：如 图，一根两端开口的玻璃管水平穿过玻璃瓶口处的橡 皮塞，玻璃管内有一段长度可忽略的水银柱。当温度 为T=280K时，水银柱刚好处在瓶口位置，此时该装 置密封气体的体积V=480cm3。已知大气压强为 p0=1.0×105 Pa，玻璃管内部横截面积为S=0.4cm2，瓶 口外玻璃管的长度为L=48cm。
W
+
外界对系 统做功
－
系统对外 界做功
Q
+
系统吸 收热量
－
系统放 出热量
ΔU + 内能增加 － 内能减少
4.几种特殊情况 （1）.若过程绝热 ΔU=W （2）.若过程不做功 ΔU=Q （3）.若过程内能不变 W+Q=0， W=-Q
例1.一定质量的气体，在被压缩过程中外 界对气体做功300J，但这一过程中气体 的内能减少300J，问此过程过程中气体 是吸热还是放热？吸收（或放出）多少 热量？
动，活塞的横截面积为S，活塞的下面吊着一个 重为G的物体，大气压强恒为p0，起初环境的热 力学温度为T0时，活塞到汽缸底面的距离为L.当 环境温度逐渐升高，导致活塞缓慢下降，该过程
中活塞下降了0.1L，汽缸中的气体吸收的热量为 Q.求：
(1)汽缸内部气体内能的增量ΔU；
(2)最终的环境温度T.
答案 (1)Q－0.1p0SL＋0.1LG (2)1.1T0
体的温度和气缸吸收的热量
（2）当加热到热力学温度为3T1时气
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33．【物理——选修3–3】（15分） （1）（5分）物体体积变化时，分子间距离会随 之变化，分子势能也会发生变化.下图为分子势能 Ep与分子间距离r的关系曲线，以下判断正确的是
人教版高中物理选修3-3 第10章 第3节 热力学第一定律-能量守恒定律(共28张PPT)

人教版高中物理选修3-3 第10章 第3节 热力学第一定律-能量守恒定律(共28张PPT)

physic
思考与讨论
1.一定量的气体从外界吸收了2.6105J的热 量，内能增加了4.2105J。是气体对外界做 了功，还是外界对气体做了功？做了多少焦 耳的功？ 2.如果气体吸收的热量仍为2.6105J不变，但 是内能只增加了1.6105J，做了多少功？计算 结果是负值。怎样解释这个结果？
表现，应用U=W+Q时注意符号法则 判断气体做功方法与做功计算——看V变化，
W=PV 四个理想热学过程的比较
physic
四个理想热学过程
增大 减小 不变 不变 放热 +
增大
升高 增加 吸热 0
不变
不变 减小 降低 减少 放热 +
增大 减小 升高 增加
0
+
physic
练习4.一定量的气体吸收热量，体积膨胀并对外
2.他把原来人们认为互不相关的各种现象——力 学的、热学的、电磁学的、光学的、化学的、生物 的、地学的——联系在一起，把表面上完全不同的 各类运动统一在一个自然规律中。这样，他就是不 同领域的科学工作者有了一系列的共同语言。现在， 能量守恒定律仍是我们研究自然科学的强有力的武 器。
3.能量转化和守恒定律的发现是科学史上的重大 事件。恩格斯把它与细胞学说、生物进化论一起列 为19世纪的三大发现。
physic
3．（‘03年全国理综）如图所示，固定容器及可动 活塞P都是绝热的，中间有一导热的固定隔板B，B 的两边分别盛有气体甲和乙．现将活塞P缓慢地向B 移动一段距离，已知气体的温度随其内能的增加而 升高．则在移动P的过程中（ ）
A．外力对乙做功；甲的内能不变 B．外力对乙做功；乙的内能不变 C．乙传递热量给甲；乙的内能增加 D．乙的内能增加；甲的内能不变
人教版物理选修3-3第十章第3节10.3热力学第一定律 能量守恒定律(共26张PPT)[优秀课件资料]

人教版物理选修3-3第十章第3节10.3热力学第一定律 能量守恒定律(共26张PPT)[优秀课件资料]


小结
• 热力学第一定律：U = Q ＋W ． • 能量在转化或转移过程中遵守能量
守恒定律．
• 第一类永动机不可能制成．
当你的才华还撑不起你的野心时，你就该努力。心有猛虎，细嗅蔷薇。我TM竟然以为我竭尽全力了。能力是练出来的，潜能是逼出来的，习惯是养成的，我的 成功是一步步走出来的。不要因为希望去坚持，要坚持的看到希望。最怕自己平庸碌碌还安慰自己平凡可贵。
根据热力学第一定律 U = Q ＋W 得：
W为正值，表明外界对物体做功．
4.一定质量的．气体在保持压强恒等于1.0×105Pa
的状况下，体积从20L膨胀到30L，这一过程中气
体从外界吸热4×103J，则气体内能的变化为(
)
C
A．增加了5×103J
B．减少了5×103J
C．增加了3×103J
D．减少了3×103J
其中Q 表示热量，物体从外界吸热Q 取 正，物体向外界放热Q 取负．
3．热力学第一定律：物体内能的增加等 于外界对物体所做的功与从外界吸收的 热量之和．
Q2.6105J0,U 4.2105J0
（l）热力学第一定律反映了功、热量跟内能改 变之间的定量关系．
（2）式中Q 、 U、 W的正负及含义如下所
8.一定质量的理想气体，从某一状态开始，经过 一系列变化后又回到开始的状态，用W1表示外界 对气体做的功，W2表示气体对外界做的功，Q1表 示气体吸收 的热量，Q2表示气体放出的热量．则在整个过程 中一定有( ) A．Q1－Q2＝W2－W1 B．Q1－Q2＝W1－W2 C．W1＝W2 D．Q1＝Q2
其中U表示内能的增量，内能U增加取正， 内能U减少取负；W表示功，外界对物体做 功W取正．物体对外界做功，W取负．做功 的过程，物体的体积必发生变化．
人教版高二下物理选修3-3：10.3热力学第一定律 能量守恒定律 (共51张PPT)

人教版高二下物理选修3-3：10.3热力学第一定律 能量守恒定律 (共51张PPT)

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解析
28
热力学第一定律的理解和应用
1.关于内能的变化，以下说法正确的是 ( ) A.物体吸收热量，内能一定增大 B.物体对外做功，内能一定减少 C.物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变 D.物体放出热量，同时对外做功，内能可能不变
29
解析
解析 根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，物体内能的变化与做功及热传递两个因素均有关，物体吸收热 量，内能不一定增大，因为物体可能同时对外做功，故内能有可能不变或减少，A错； 物体对外做功，还有可能吸收热量，内能可能不变或增大，B错，C正确； 物体放出热量，同时对外做功，内能一定减少，D错误.
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解析
答案 由a状态变化到b状态，气体体积变大，因此气体对外界做功，即W<0. 答案 由p－V图象知从a状态变化到b状态，温度升高，故ΔU>0.由ΔU＝W＋Q得Q>0，即气体吸热，内 能增加.
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[知识深化]
对于理想气体，常把热力学第一定律与理想气体状态方程结合起来分析其状态变化规律，常见的分析思 路如下： (1)利用体积的变化分析做功问题.气体体积增大，对外做功；气体体积减小，外界对气体做功. (2)利用温度的变化分析理想气体内能的变化.一定质量的理想气体的内能仅与温度有关，温度升高，内 能增加；温度降低，内能减小. (3)利用热力学第一定律判断是吸热还是放热. 由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，则Q＝ΔU－W，若已知气体的做功情况和内能的变化情况，即可判断气 体状态变化是吸热过程还是放热过程.
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热力学第一定律的理解和应用
3.(多选)用密封性好、充满气体的塑料袋包裹易碎品，如图8所示，充气袋四周被挤压时，假设袋内气体 与外界无热交换，则袋内气体( ) A.体积减小，内能增大 B.体积减小，压强减小 C.对外界做负功，内能增大 D.对外界做正功，压强减小
高中物理 10.3 热力学第一定律 能量守恒定律课件 新人教版选修33

高中物理 10.3 热力学第一定律 能量守恒定律课件 新人教版选修33


第二十页，共27页。
•解析 由热胀冷缩可知，A、B两球体积增加， 所以A球重心升高，克服重力做功，而B球重心降 低，重力做正功，A、B两球升高相同的温度，内 能(nèi nénɡ)的增加相同，即ΔU相同，由热力学 第一定律可知：QA＝ΔU＋WA；QB＝ΔU－WB， 故QA>QB. •答案 C
第二十一页，共27页。
•
D．温度降低(jiàngdī)，内能减少200 J
•
解析 由W＋Q＝ΔU得：
•
ΔU＝800 J＋(－200 J)＝600 J，一定质量的理想气体的内能大小只与温度
有关，ΔU>0故温度升高，选A.
•
答案 A
图10-3-1
第十七页，共27页。
能量守恒定律的理解(lǐjiě)和应用
• 【例2】 如图10-3-2所示，一个小铁块沿半径为R＝0.2 m的半球内壁自 上端由静止下滑，当滑至半
式，不消耗能量，却可以源源不断地对外做功
的机器(第一类永动机)是不可能制成的．
第六页，共27页。
• 一、热力学第一定律 • 对热力学第一定律的理解 • (1) 对 ΔU ＝ W ＋ Q 的 理 解 ： 做 功 和 热 传 递
(chuándì)都可以改变内能，如果物体跟外界同 时发生做功和热传递(chuándì)的过程，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ΔU，即ΔU＝Q＋W.
第十三页，共27页。
•(3)根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W列出方程进 行求解． •(4)特别注意的就是物理量的正负号及其物理意 义． •特别提醒 无论何种形式的机器只要违背 (wéibèi)热力学第一定律都是不可能成功的，也 就是说，第一类永动机是永远不可能制造成功 的．
高中物理 第三节 热力学第一定律能量守恒定律课件 新人教版选修33

高中物理 第三节 热力学第一定律能量守恒定律课件 新人教版选修33


栏 目
_的_物__体__，__在__转__化___或__转__移__的__过__程__中__其__总__量__不__变_.
链 接
(2)第一类永动机：不需要任何动力或燃料，却能不断地对外做
功的机器(jī qì)．
第一类永动机不可能制成是因它违背了____________．
能量(néngliàng)守恒定律
A．汽车的机械能守恒
B．汽车的动能(dòngnéng)和势能相互转化
栏 目
链
C．汽车的机械能转化成内能，汽车的总能量减少
接
D．汽车的机械能逐渐转化为内能，汽车的总能量守恒
第二十三页，共24页。
变式 迁移
解析：汽车能匀速下滑，一定受阻力作用，克服阻
栏
力做功，机械能转化为内能，一部分内能散发出去，汽 目
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．
3．能量守恒定律的重要意义．
栏 目
链
能量守恒定律是分析解决问题的一个极为重要的方法，它比机械 接
能守恒定律更普遍．例如物体在空中下落受到阻力时，物体的机械能
不守恒，但包括内能在内的总能量总是守恒的．
能量守恒定律是 19 世纪自然科学中三大发现之一，也庄严宣告
表
述
：
____能__量___既__不__会__凭__空__产__生__，__也__不__能__凭__空__消__失__，__它__只__能__从__一__种__(y_ī______
_zh_ǒ_n__ɡ_)形__式__转__化__为__另__一__种__(_y_ī_z_h_ǒ_n_ɡ_)_形__式__，__或__者__从__一__个__物__体__转__移__到__别___
高中物理 第十章 热力学定律 第3节 热力学第一定律、能量守恒定律课件3高二选修33物理课件

高中物理 第十章 热力学定律 第3节 热力学第一定律、能量守恒定律课件3高二选修33物理课件

(2)一定质量的气体，从外界吸收 3.5×105 J 的热量， 同时气体对外界做功 2.3×105 J，则气体的内能怎样变化？
[规范解答] (1)根据热力学第一定律表达式中的符号 法则，知 Q＝2.6×105 J，ΔU＝4.2×105 J。由 ΔU＝W＋Q，
12/13/2021
则 W＝ΔU－Q＝4.2×105 J－2.6×105 J＝1.6×105 J。 W＞0，说明是外界对气体做了功。 (2)Q＝3.5×105 J，W＝－2.3×105 J， 则 ΔU＝Q＋W＝1.2×105 J， ΔU 为正值，说明气体的内能增加 1.2×105 J。 [完美答案] (1)外界对气体做功 1.6×105 J (2)增加了 1.2×105 J
12/13/2021
二、能量守恒定律 1.大量事实证明：各种形式的能可以相互转化，并且在
□ 转化过程中___0_1__总__量____不变。 □ 2.能量守恒定律：___0_2_能__量_____既不会凭空产生，也不
□ □ 会凭空___0_3__消__失____，它只能从一种形式___0_4__转__化____为另 □ 一种形式，或者从一个物体____0_5__转__移___到别的物体，在转 □ 化或转移的过程中，能量的____0_6_总__量 ____保持不变。
2.对公式 ΔU＝Q＋W 符号的规定
3.几种特殊情况 (1)若过程是绝热的，则 Q＝0，外界对物体所做的功等 于物体内能的增量。
12/13/2021
(2)若过程中不做功，即 W＝0，物体吸收的热量等于物 体内能的增量。
(3)若过程中的始末状态的内能不变，则做的功和吸收 的热量的数值一定是相同的。
[规范解答] 水力发电的基本原理是水的机械能转化 为电能。
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读书P56，了解能量守恒定律的发现过程
4.能量守恒定律的重要性 1)是一个普遍适用的定律 比机械能守恒定律应用更广 2)将各种现象联系在一起 力学、热学、电学、光学、化学、生物学... 3)指导着人们的生产、科研 泡利和费米利用能量守恒预言了中微子的存在 宣告了第一类永动机造不成 4)19世纪自然科学三大发现之一 ~；细胞学说；生物进化论(恩格斯)
选修3-3 第十章 热力学定律
3.热力学第一定律
淮中物理组 杨萍 2009-02-10
教学目标：
1、知道热力学第一定律及其表述式。 2、理解能量守恒定律。 3、知道第一类永动机不可能制成。 4、会运用能量转化与守恒的观点解释有关现象
教学重难点：
会运用热力学第一定律分析有关问题，并进行计算
上章回顾
(10-3)3.在一个标准大气压下，水在沸腾时，1g水由液 态变成同温度的气态，其体积由1.043cm3变为1676cm3。 已知水的汽化热为2263.8J/g。求： (1)体积膨胀时气体对外界作的功W； (2)气体吸收的热量Q； (3)气体增加的内能ΔU。 如何求对外做的功？ 什么是汽化热？ 汽化热和哪些因素有关？ 见书P47
一、热力学第一定律
1、内容：物体内能的增加等于外界对物体所做的功 与从外界吸收的热量之和 2、表达式： ΔU
＝W + Q
一定量的气体，在膨胀过程中做了135J的功，同时 向外放热85J，则气体的内能变化+ Q
ΔU W
对内做功
Q
吸热 放热
+
增加量 减小量
-
对外做功
(1)169.7J，(2)2263.8J，(3)2094.1J
(10-3)2. 如图所示的容器，A、B中各有一个可自由移 动的活塞，活塞下面是水上面是大气、大气压恒定， A、B间带有阀门K的管道相连，整个装置与外界绝热， 开始时A的水面比B高，开启K，A中的水逐渐向B中 流，最后达到平衡，在这个过程中 （ ） A.大气压力对水作功，水的内能增加 B.水克服大气压力作功，水的内能减少 C.大气压力对水不作功，水的内能不变 D.大气压力对水不作功，水的内能增加
5.与热力学第一定律的关系 热力学第一定律是只研究内能与其它形式的能发 生转化时的能量守恒定律.
三.永动机
1.第一类永动机 不需要动力或燃料，却能源源不断对外做功的机器 制造永动机的千万次努 力都以失败而告终
2.第一类永动机不可能制成 违背了能量守恒定律
(10-3)2. 一颗子弹以某一水平速度击中了静止在光滑 水平面上的木块，未从木块中穿出．对于这一过程， 下列说法中正确的是 （ ） A．子弹减少的机械能等于木块增加的机械能
1、做功可以改变内能： 绝热过程：
U W
2、热传递改变内能： 仅传热过程
←外界对系统做功
U Q
←外界向系统传递的热量
要让物体的内能增加20J，有什么方法？
对物体做20J功
对物体传20J热
→
做功与热传递等效
一定的功与确定数量的热量相 对应
对物体传10J热，再对物体做10J功 …… 如何计算物体的内能变化∆U ？
二.能量守恒定律
1.自然界中存在不同形式的能 动能 动能
重力势能
弹性势能 电能 内能 .
重力势能
弹性势能 电能 内能 .
.
.
2.不同形式的能之间可以发相互转化 由特定的力做多少功来量度有多少能发生了转化
3.能量守恒定律的内容：
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其总量 保持不变.
教学后记：
1.
B．气体可能向外界放热
C．气体一定从外界吸收热量 D．气体对外界做正功
(10-3)5. 在太阳光的直射下，地球表面每平方厘米每
分钟可获得4.2J的能量。试估算我国所有江河每年
（525600min）流入海洋的水流总量。假设只考虑海 洋中水的汽化，不考虑内陆的河流中水的汽化；常温 时水的汽化热为2.44×106J/kg。
B．子弹减少的动量等于木块增加的动量
C．子弹减少的机械能等于木块增加的动能与木块增
加的内能之和
D．子弹减少的动能等于木块增加的动能与子弹和木 块的内能增量之和
(10-3)4. 一定质量的理想气体由状态Ⅰ(p1，V1，T1)被 压缩至状态Ⅱ(p2，V2，T2)，已知T2＞ T1，则该过程 中 A．气体的内能一定是增加的 ( )