人教版高中物理选修3-3课件《10.3热力学第一定律-能量守恒定律》

10-2热力学第一定律 能量守恒定律

一、导学

（一）热力学第一定律

1.功和热:改变系统的状态,_____和_______这两种方法是等效的,即一定数量的功与确定数量的热相对应。

2.热力学第一定律:

(1)内容:一个热力学系统的内能_____等于外界向它传递的_____与外界对它所做的___的和。 (2)表达式:________。

（二）能量守恒定律

1.能量守恒定律:(1)内容:能量既不会凭空_____,也不会凭空_____,它只能从一种形式_____为另一种形式,或者从一个物体_____到别的物体,在转化或转移的过程中,能量的_____保持不变。

(2)意义:①各种形式的能可以相互_____。

②各种互不相关的物理现象可以用_________定律联系在一起。

2.第一类永动机不可能制成:

(1)第一类永动机:不需要任何动力或燃料,却能不断地__________的机器。

(2)第一类永动机不可能制成的原因:违背了_________定律。

(3)意义:正是历史上设计永动机的失败,才使后人的思考走上了正确的道路。

二、合作探究

探究一、热力学第一定律

1.一个物体,它既没有吸收热量也没有放出热量,那么:

(1)如果外界对物体做的功为W,则它的内能如何变化?变化了多少?

(2)如果物体对外界做的功为W,则它的内能如何变化?变化了多少?

2.一个物体,如果外界既没有对它做功,它也没有对外界做功,那么:

(1)如果物体从外界吸收热量Q,它的内能如何变化?变化了多少?

(2)如果物体向外界放出热量Q,它的内能如何变化?变化了多少?

3.一定质量的气体,膨胀时对外做功,同时向外放热,气体的内能增加了还是减少了?若气体对外做功的同时吸收热量呢?

探究二、能量守恒定律

1.热力学第一定律与能量守恒定律是什么关系?

2.什么是第一类永动机?它能实现吗?

四、课堂训练

1、外界对一定质量的气体做了200 J的功,同时气体又向外界放出了80 J的热量,则气体的内能 (选填“增加”或“减少”)了 J。

高中物理学习材料

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热力学第一定律；能量守恒定律练习

【同步达纲练习】

1.在汽缸中装有一定量的气体，则( )

A.传给它热量，它的内能一定改变

B.对它做功，它的内能一定改变

C.跟外界交换热量又对外界做功，它的内能一定改变

D.以上三种说法都不对

2.当物体的温度没有改变时，下列说法中比较确切的是( )

A.物体一定没有吸热 B.物体的内能一定没有改变

C.物体的内能有可能改变 D.物体与外界可能有热交换

3.关于物体内能的变化情况，下列说法中正确的是( )

A.吸热的物体，其内能一定增加

B.体积膨胀的物体，其内能一定减少

C.放热的物体，其内能也可能增加

D.绝热压缩的物体，其内能一定增加

4.汽车关闭发动机后恰能沿斜坡匀速运动，在这过程中( )

A.汽车的机械能守恒

B.汽车的动能和势能相互转化

C.机械能逐渐转变成内能，总能量逐渐减小

D.机械能逐渐转化为内能，总能量不变

5.如图为冲击摆实验装置，一飞行的子弹射入沙箱后合为一体，共同摆起一定高度，则下面有关能的转化说法中正确的是( )

A.子弹的动能转变成了沙箱和子弹的内能

B.子弹的动能转变成了沙箱和子弹的势能

C.子弹的动能转变成了沙箱和子弹的动能

D.子弹的动能一部分转变成了沙箱和子弹的内能，另一部分转变成了沙箱和子弹的机械能 6.雨滴由离地高度为H＝100m处开始下落，如果雨滴由于克服空气阻力做功而使80%的机械能转化成热能并被雨滴自身吸收，求雨滴落地前温度升高几摄氏度?g取10m/s2，水的比热容C＝4.2×103J/kg·℃.

7.某热机使用燃烧值q＝3.0×107J/kg的燃料，燃烧效率为η1＝80%,汽缸中热质将内能转化为机械能的转化效率η2＝40%，热机传动部分的机械效率为η3＝90%，若热机每小时燃烧m＝40kg燃烧，则热机输出的有用功率是多少?

【素质优化训练】

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第 1 页 共 4 页 金太阳新课标资源网 10.3热力学第一定律 能量守恒定律

【学习目标】：

1．知道热力学第一定律的内容及其表达式

2．理解能量守恒定律的内容

3．了解第一类永动机不可能制成的原因

【自主学习】：

§10.3 热力学第一定律 能量守恒定律

填一填：由于做功和热传递在改变系统内能或状态上等价的，即一定数量的功和确定数量热量相对应，故我们说：一个热力学系统内能的增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和，即叫做热力学第一定律，表达式：UQW。

点一点：在上式中，若U取正值表示系统的内能增加，若U取负值表示系统的内能减少；若Q取正值表示系统吸收了热量，若Q取负值表示系统放出了热量；若W取正值表示外界对系统做了功，若W取负值表示系统对外界做了功。即系统内能的变化可用热量与功的和的正负来判断。

填一填：很多科学家通过对自然现象或一些实验过程的分析得出能量守恒结论，即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，在转移或转化过程中其总能量保持不变。

填一填：能量守恒定律把人们认为互不相关的各种现象、表面上完全不同的各类运动统一在一个自然规律中，也为人类研究自然规律提供了有力的武器。

填一填：人们想要制造的不需要任何动力或燃料却能不断地对外做功的第一类永动机，却总是失败的原因是违背了能量守恒定律。

例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20J

解析 根据改变物体内能的两种方式是等效的原理可知，物体内能的增加、减少，并不能肯定归于做功或热传递，除非事先己知．正确选项为C、D．

1 第五节 热力学第二定律的微观解释

基础夯实

1．下列说法，正确的是( )

A．机械能和内能之间的转化是可逆的

B．气体向真空的自由膨胀是可逆的

C．如果一个“宏观态”对应的“微观态”比较多，就说明这个“宏观态”是比较有序的

D．如果一个“宏观态”对应的“微观态”比较多，就说明这个“宏观态”是比较无序的

答案：D

2．(2012·武汉模拟)对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是( )

A．温度升高，分子的平均动能增大，每次碰撞对容器壁的作用力增大，压强一定增大

B．体积减小，单位体积内的分子数增多，气体的内能一定增大

C．绝热压缩一定质量的理想气体时，外界对气体做功，内能增加，压强一定增大

D．一定质量的理想气体向真空自由膨胀时，体积增大，熵减小

答案：C

解析：对于一定质量的理想气体温度升高，但如果气体体积增大，压强不一定增大，A错；体积减小，单位体积内的分子数增多，但如果对外放热，气体的内能可能减小，B错；孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展，D错。只有C对。

3．下列关于熵的说法中正确的是( )

A．熵值越大，意味着系统越“混乱”和“分散”，无序程度越高

B．熵值越小，意味着系统越“混乱”和“分散”，无序程度越高

C．熵值越大，意味着系统越“整齐”和“集中”，也就是越有序

D．熵值越小，意味着系统越“整齐”和“集中”，也就是越有序

答案：AD

4．下列关于熵的有关说法错误的是( )

A．熵是系统内分子运动无序性的量度

B．在自然过程中熵总是增加的

C．热力学第二定律也叫做熵减小原理

D．熵值越大代表越无序

答案：C

解析：根据熵增加原理，不可逆过程总是朝着熵增大的方向进行。

5．下列说法正确的是( ) 2 A．如果大量分子的集合从A分布进入B分布的概率大于从B分布进入A分布的概率，则B分布更无序

B．如果大量分子的集合从A分布进入B分布的概率大于从B分布进入A分布，则A分布更无序