10.3热力学第一定律-能量守恒定律导学案

热力学第一定律 能量守恒定律一、学习目标：1、理解物体跟外界做功和热传递的过程中W 、Q 、△U 的物理意义。

2、会确定W 、Q 、△U 的正负号。

3、理解、掌握热力学第一定律，从能量转化和转移的观点理解热力学第一定律。

4、会用△U = W + Q 分析和计算问题。

5、理解、掌握能量守恒定律及其重要性。

二、基础知识：回顾：热力学第零定律：如果两个热力学系统中的每一个都与第三个热力学系统处于热平衡，那么它们也必定处于热平衡。

（一）热力学第一定律1．改变内能的两种方式：2．功和内能：如果一个物体既不吸收热量也不放出热量，那么，当外界对它做功W 时，它的内能增量是ΔU ，则 。

3. 热和内能：如果一个物体既不对外做功，外界也不对物体做功，那么，当物体从外界吸收热量Q 时，它的内能增量量是ΔU ，则 。

热传递的三种方式： 、 、 。

（1）做功和热传递在改变物体的内能上是等效的． （2）做功和热传递在本质上是不同的．做功使物体的内能改变，是其他形式的能量和内能之间的转化（不同形式能量间的转化） 热传递使物体的内能改变，是物体间内能的转移（同种形式能量的转移）4. 热力学第一定律：一个热力学系统的内能增量等于 与 的和。

（1）表达式为： （2）与热力学第一定律相匹配的符号法则做功W热量Q 内能的改变ΔU取正值“+”取负值“－”5.几种特殊情况：（1）物体与外界没有热交换时（绝热过程） Q = 0外界对物体做多少功，它的内能就增加多少，反之物体对外界做功多少，它的内能就减少多少，W = ∆U （2）物体与外界间没有做功时，物体从外界吸收多少热量，它的内能就增加多少；物体向外界放出多少热量，它的内能就减少多少， Q = ∆U（3）若过程中始、末物体内能不变， ∆U =0， 则W + Q =0或W = - Q外界对物体做的功等于物体放出的热量 针对练习：1．物体的内能增加了20Ｊ，则 A ．一定是外界对物体做了20Ｊ的功 B ．一定是物体吸收了20J 的热量C ．可能是外界对物体做了20J 的功，也可能是物体吸收了20J 的热量D ．可能是物体吸收热量的同时外界对物体做了功，且热量和功共20J2．气体膨胀对外做功100J ，同时从外界吸收了120J 的热量，它的内能变化可能是A ．减少20JB ．增大20JC ．减少220JD ．增大220J3．金属制成的气缸中装有柴油与空气的混合物，有可能使气缸中柴油达到燃点的过程是（ ）A ．迅速向里推活塞B ．迅速向外拉活塞C ．缓慢向里推活塞D ．缓慢向外技活塞4．如图所示，把浸有乙醚的一小块棉花放在厚玻璃筒内底部，当很快向下压活塞时，由于被压缩的气体骤然变热，温度升高达到乙醚的燃点，使浸有乙醚的棉花燃烧起来，此实验的目的是要说明对物体( )A 、做功可以增加物体的热量B 、做功可以改变物体的内能C 、做功一定会升高物体的温度D 、做功一定可以使物态发生变化 5.关于物体内能，下列说法中正确．．的是（ ） A ．手感到冷时，搓搓手就会感到暖和些，这是利用做功改变物体的内能 B ．将物体举高或使它们的速度增大，是利用做功来使物体的内能增大C．阳光照晒衣服，衣服的温度升高，是利用热传递来改变物体的内能D．用打气筒打气，简内气体变热，是利用热传递来改变物体的内能（二）能的转化和守恒定律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2.内容：（三）永动机不可能制成第一类永动机：人们设想中的不消耗的机器第一类永动机违背，所以不可能制成。

§10.3 热力学第一定律能量守恒定律【目标及达标标准】1．能够从能量转化的观点理解热力学第一定律及其表达式，会用ΔU＝W＋Q分析和计算问题2．理解和掌握能量守恒定律，知道能量守恒是自然界普遍遵从的基本规律,会用能量转化和守恒的观点分析物理现象3．知道第一类永动机是不可能实现的【重点、难点】热力学第一定律ΔU = W + Q中各物理量的意义及正负号的确定【教学方法】合作探究【教学用具】多媒体【物理背景、物理模型】饱和汽、湿度【导读导思】达标标准：思考并完成下列问题和任务，并能独立向别人表述出来（书面或口述）自主学习、课前诊断先通读教材，画出本节课中的基本概念及物理规律，回答导学案预习中涉及的问题，独立完成，限时25分钟。

一、热力学第一定律：阅读课本第54页“热力学第一定律”部分，思考并回答下列问题：【思考与讨论1】一定质量的气体，被活塞密封在气缸内．问题1：如果它跟外界不发生热交换，那么外界对它做功与气体对外做功，会引起气体内能怎样的变化？问题2：如果外界与气体之间没有做功，那么气体吸热与放热会引起气体内能怎样的变化？问题3：如果气体跟外界同时发生做功和热传递的过程，W、Q、△U的正负号如何确定？问题4：W、Q、△U三者都有正负，它们的关系怎样？【思考与讨论2】一定质量的气体，如果膨胀时做的功是135J，同时向外放热85J．问题5：外界对气体做功，还是气体对外界做功？问题6：气体内能的变化量是多少？问题7：内能增加了还是减少了？【案例探究1】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．问：①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2.6×105J不变，但是内能只增加了1.6×105J，这一过程做功情况又怎样？二、能量守恒定律：阅读课本第54-55页“能量守恒定律”部分，思考并回答下列问题：【思考与讨论3】能量守恒定律不是由某一个人通过某一项研究而得到的，从18世纪末到19世纪40年代，不同领域的科学家从不同角度都提出了能量守恒的思想．问题8：历史上有哪些科学家曾经在这一方面做过探索？问题9：这些科学家都在哪些方面做出了贡献？问题10：能量可以由一种形式转化为另一种形式，也可以从一个物体转移到另一个物体.能量在转化或转移的过程中遵循什么规律？问题11：做功和热传递都可以改变物体的内能，那么这两种方式在改变物体内能的本质上有什么区别吗？问题12：能量守恒定律有什么重要意义？能量守恒定律使人们找到了研究自然现象的公共量度—能量，从而把各种自然现象用定量规律联系起来，揭示了自然规律的多样性和统一性．三、永动机不可能制成：阅读课本第55-56页“永动机不可能制成”部分，思考并回答下列问题：【思考与讨论4】据说，13世纪有一个法国人叫奥恩库尔的，他在一个轮子的边缘上等间隔地安装了12根可活动的锤杆,如图所示．他设想一旦轮子被启动,由于轮子右边的各个重锤距轮轴更远些,就会驱动轮子按箭头方向永不停息地转动下去．问题12：不用能量的概念，你能不能说明它不会“永动”？问题13：什么是第一类永动机？问题14：为什么第一类永动机不可能制成？【案例探究3】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，你知道维持表针走动的能量是从哪儿来的吗？【巩固练习】1.达标标准：（1）每道题都能独立做出来，并总结涉及的知识点；（2）尝试总结出常见题型及其做法。

教学重点：热力学第一定律和能量守恒定律
教学难点：永动机
一、热力学第一定律
改变物体内能的方式有两种：做功和热传递．
运用此公式时，需要注意各物理量的符号：物体内能增加时，为正，物体内能减少时，为负；外界对物体做功时，为正，物体对外界做功时，为负；物体吸收热量时，
为正，物体放出热量时，为负．
例1：下列说法中正确的是：
A、物体吸收热量，其内能必增加
B、外界对物体做功，物体内能必增加
C、物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能减少
D、物体温度不变，其内能也一定不变
答案：C
评析：在分析问题时，要求考虑比较周全，既要考虑到内能包括分子动能和分子势能，又要考虑到改变内能也有两种方式：做功和热传递．
例题2：空气压缩机在一次压缩中，空气向外界传递的热量2.0 ×105J，同时空气的内能增加了1.5 ×105J. 这时空气对外做了多少功？
解：根据热力学第一定律知
1.5 ×105J -
2.0 ×105J = -0.5 ×105J
所以此过程中空气对外做了0.5 ×105J的功．
二、能量守恒定律
1、复习各种能量的相互转化和转移
2、能量守恒定律：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．（学生看书学习能量守恒定律内容）．
3、能量守恒定律的历史意义．
三、永动机
永动机的原理违背了能量守恒定律，所以是不可能的．
举例说明几种永动机模型
四、作业。

第3节热力学定律与能量守恒定律一、热力学第一定律1．改变物体内能的两种方式（1）做功；(2）热传递。

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。

（3)正、负号法则：物理量W QΔU＋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二、能量守恒定律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另一种形式，或者是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．条件性能量守恒定律是自然界的普遍规律，某一种形式的能是否守恒是有条件的。

3．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．热力学第二定律的两种表述（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”。

2．用熵的概念表示热力学第二定律：在任何自然过程中,一个孤立系统的总熵不会减小。

3．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无序性增大的方向进行。

4．第二类永动机不可能制成的原因是违背了热力学第二定律。

一、思考辨析（正确的画“√"，错误的画“×”)1．外界压缩气体做功20 J,气体的内能可能不变.2．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。

（×) 3．可以从单一热源吸收热量，使之完全变成功.4．热机中,燃气的内能可以全部变为机械能而不引起其他变化. (×)5．自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，能量正在消失.6．利用河水的能量使船逆水航行的设想，符合能量守恒定律.(√)二、走进教材1．（人教版选修3－3P61T2）(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CD[由热力学第二定律可知，一切自发进行与热现象有关的宏观过程，都具有方向性,A错误;热机的工作效率不可能达到100%，B错误；泥沙下沉,系统的重力势能减少，没有违背热力学第二定律，C正确；冰箱通过压缩机的工作,把热量从低温物体传到高温物体,该过程消耗了电能，没有违背热力学第二定律，D正确。

热力学第一定律教案热力学第一定律教案一、教学目标1.理解热力学第一定律的定义和内涵，掌握能量守恒定律。

2.能够运用热力学第一定律解释和计算能量的转化和转移问题。

3.培养学生分析和解决问题的能力，发展学生的科学素养和实验技能。

二、教学内容热力学第一定律的内容，以及如何运用热力学第一定律解释和计算能量的转化和转移问题。

三、教学过程1.引入：通过实例引入热力学第一定律，让学生感知能量守恒定律在日常生活和工业生产中的重要性。

2.基本概念的讲解：讲解热量、工作和内能的定义，阐述这些概念在热力学中的重要性。

特别强调热量和工作在能量转化过程中的作用。

3.热力学第一定律的表述：讲解热力学第一定律的具体表述，即能量不能被创造或消失，只能从一种形式转化为另一种形式或从一个物体传递给另一个物体。

让学生理解这个定律的实质是能量守恒。

4.热力学第一定律的应用：通过实例讲解如何运用热力学第一定律解释和计算能量的转化和转移问题。

例如，通过一个加热器将热量转化为机械能，或者通过一个制冷器将机械能转化为热量。

5.实验操作：通过实验活动，让学生亲自操作实验，观察能量的转化和转移过程，体验热力学第一定律。

6.课堂讨论：组织学生进行小组讨论，分享对热力学第一定律的理解和应用，以及在日常生活中找到的能量转化和转移的例子。

7.总结与回顾：回顾热力学第一定律的定义和内涵，总结能量守恒定律的重要性，强调在日常生活和工业生产中保持能量平衡的重要性。

8.作业布置：布置相关练习题，让学生巩固热力学第一定律的内容，并能够灵活运用该定律解释和计算能量的转化和转移问题。

四、教学评价通过提问、小组讨论和作业检查等方式，评价学生对热力学第一定律的理解和应用情况。

同时，鼓励学生通过自主学习和实验操作进一步加深对热力学第一定律的理解。

高中物理| 10.3热力学第一定律能量守恒定律详解热力学第一定律能量守恒定律热力学是研究物质世界中有关热现象的宏观理论，它不涉及物质的微观结构，而是将一物质系统中大量粒子看作一个整体，研究系统所表现的各种宏观性质和规律。

热力学第一定律是热力学的基本定律，是一个包括热现象在内的能量守恒与转化的定律。

热力学第一定律首先涉及到内能功热量的基本概念内能功热量内能广义上的内能，是指某物体系统由其内部状态所决定的能量。

某给定理想气体系统的内能，是组成该气体系统的全部分子的动能之和，其值为，由状态参量T决定，内能E=E（T），是状态参量T的单值函数。

真实气体的内能除了其全体分子的动能外还包括分子之间的引力势能。

实验证明人，真实气体的内能，是状态参量T 和V （或ρ）的函数，即E=E（T，V）或E=E（T，P）。

总之，某给定气体系统的内能。

只由该系统的状态所决定，在热力学中内能是一个重要的状态量。

功气体系统体积变化过程所做的功（体积功）元功气体膨胀dV＞0 系统对外做正功dA＞0气体被压缩 dV＜0 系统对外做负功dA＜0体积从 Va变到Vb系统所做的功沿a c d过程的功不等于沿a d b过程的功系统通过体积变化实现作功。

热力学中的功是与系统始末状态和过程都有关的一种过程量。

热量热量是系统与外界仅由于温度不同而传递的能量。

若改用摩尔热容C，即1mol的物质温度升高1K时所吸收的热量则系统由温度T1 变到温度T2的过程中所吸收的热量系统吸收的热量为正Q＞0。

若计算结果Q＜0则表示系统放热。

热量必须与过程相联系，只有发生过程才有吸收或放出热量可言。

系统从某一状态变到另一状态，若其过程不同，则吸或放的热量也会不同。

故热量也是过程量内能功热量的国际标准单位都是焦耳（J ）热力学第一定律在任何一个热力学过程中，系统所吸收的热量等于系统内能的增量E2-E1与系统对外作功 A 之和。

Q=E2-E1+A热力学第一定律是包括热现象在内的能量守恒与转化定律的一种表达形式。