热力学第一定律导学案
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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。
热力学第一定律导学案热力学是研究能量转化和传递规律的科学,它的核心定律是热力学第一定律,也被称为能量守恒定律。
热力学第一定律导学案主要介绍热力学第一定律的原理、适用范围和应用。
一、热力学第一定律的原理热力学第一定律是指在闭合系统中,能量既不能创造也不能毁灭,只能由一种形式转化为另一种形式或从一处传递到另一处。
换言之,系统所吸收的热量等于系统所做的功加上系统内部能量的增加,或者说热量的增加等于做功加上能量的增加。
二、热力学第一定律的适用范围热力学第一定律适用于封闭系统,即系统与外界物质和能量交换是封闭的。
在这种情况下,系统的能量总量恒定,只会发生内部能量的转化和传递。
三、热力学第一定律的应用1. 热机工作原理热机是利用热量转化为功的装置,它的工作原理符合热力学第一定律。
热机通过吸收热量使工作物质膨胀,然后将一部分热量转化为有用的功,最后释放剩余的热量。
蒸汽机、内燃机等都是典型的热机。
2. 热能传递热力学第一定律也适用于热能的传递过程。
当两个物体的温度不同时,它们之间会发生热能传递。
根据热力学第一定律,热能的传递可以通过传导、对流和辐射来实现。
3. 化学反应热在化学反应中,有些反应会生成热量,而有些反应则需要吸收热量。
热力学第一定律可用于计算化学反应的热效应。
根据热力学第一定律,反应所吸收或释放的热量可以用来推导反应的焓变。
四、实例分析以蒸汽机为例,我们可以通过应用热力学第一定律来分析其工作原理和效率。
蒸汽机利用水蒸气的热量转化为机械功,完成热能到机械能的转换。
热力学第一定律告诉我们,输入的热量等于输出的功加上损失的热量。
通过测量蒸汽机的进口和出口的热量,以及测量机械输出功率,我们可以计算出蒸汽机的效率。
基于热力学第一定律的分析,我们可以优化蒸汽机的设计,提高其效率。
例如,通过改进蒸汽机的传热效率、降低损失热量等措施,可以使蒸汽机的性能得到提升。
总结:热力学第一定律作为能量守恒的表征,是热力学研究的基础。
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。
一、气体的宏观量与微观量的关系1.温度与分子的平均动能:温度是分子的平均动能的标志。
温度越高,分子的平均动能越 (大、小)。
2.体积与单位时间内对器壁单位面积碰撞的次数:一定量的气体,体积越小,单位体积内的分子数越 (多、少),单位时间内、单位面积上碰撞器壁的分子数越 (多、少)。
3.压强的微观解释:(1)气体分子的平均动能越大,分子撞击器壁时对器壁产生的作用力越 (大、小),气体的压强就越 (大、小)(2)气体分子越密集,单位时间内对器壁单位面积碰撞的分子越 (多、少),气体的压强就越 (大、小)。
二、气体实验定律的微观解释1.对玻意耳定律(等温变化)的微观解释温度不变,分子的平均动能不变。
体积越小,分子的数密度越 (大、小),单位时间内、单位面积上碰撞器壁的分子数就越 (多、少),气体的压强就 (增大、减小)。
2.对查理定律(等容变化)的微观解释体积不变,则分子数密度不变。
温度升高,分子平均动能增大,分子撞击器壁的作用力变 (大、小),所以气体的压强 (增大、减小)。
3.对盖-吕萨克定律(等压变化)的微观解释温度升高,分子平均动能增大,撞击器壁的作用力变 (大、小),而要使压强不变,则需影响压强的另一个因素,即分子的数密度 (增大、减小),所以气体的体积 (增大、减小)。
23---24学年高三一轮复习 物理学案 热学5 总第( )期 学生姓名 班级 学号 课题:气体实验定律的微观解释 热力学第一定律 组编人: 校对人: 使用日期:【练习1】(多选)两个相同的密闭容器中分别装有等质量的同种理想气体,已知容器中气体的压强不相同,则下列判断中正确的是()A.压强小的容器中气体的温度比较高B.压强大的容器中气体单位体积内的分子数比较少C.压强小的容器中气体分子的平均动能比较小D.压强大的容器中气体分子对器壁单位面积的平均作用力比较大【练习2】(多选)对一定质量的理想气体,下列说法正确的是()A.体积不变,压强增大时,气体分子的平均动能一定增大B.温度不变,压强减小时,气体的密度一定减小C.压强不变,温度降低时,气体的密度一定减小D.温度升高,压强和体积都可能不变*【拓展训练】(多选)对于一定量的稀薄气体,下列说法正确的是()A.压强变大时,分子热运动必然变得剧烈B.保持压强不变时,分子热运动可能变得剧烈C.压强变大时,分子间的平均距离必然变小D.压强变小时,分子间的平均距离可能变小三、改变物体内能的两种方式做功和热传递.四、热力学第一定律1.内容:一个热力学系统内能的变化量ΔU等于外界对它所做的功W与外界向它传递的热量Q之和。
3.2热力学第一定律教案【教材分析】(一)教材分析通过对上两节课内容的归纳,即做功和热传递都可以改变物体的内能,并且二者是等效的。
在此基础上,提出当外界对物体既做功又热传递时,物体的内能如何改变?通过分析讨论,自然得出热力学第一定律。
通过课本例题的讲解,培养学生运动热力学第一定律分析和解决问题的能力。
【教学目标】(一)教学目标1.理解物体跟外界做功和热传递的过程及W、Q、ΔU的物理意义。
2.理解热力学第一定律ΔU=W+Q,会用ΔU=W+Q分析和计算有关问题。
3.掌握能量守恒定律,会用能量守恒的观点分析、解决有关问题。
【教学重难点】(一)教学重难点学习重点热力学第一定律的推导与运用学习难点运用热力学第一定律公式时各物理量的正、负号的意义及确定【新课导入】(一)新课导入汽缸内有一定质量的气体,压编气体的同时给汽缸加热。
那么,气体内能的变化会比单一方式(做功或传热)更明显。
这是为什么呢?【新课讲解】(一)热力学第一定律改变内能的两种方式1、做功(外界对物体做功)内能增加(物体对外界做功)内能减少2、热传递(物体从外界吸热)内能增加(物体对外界放热)内能减少思考:如果物体在跟外界同时发生做功和热传递的过程中,内能的变化ΔU与热量Q及做的功W之间又有什么关系呢?一、热力学第一定律及其应用1、表述: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、意义:热力学第一定律反映了功、热量跟系统内能改变之间的定量关系.3、数学表达式:ΔU=Q+W思考讨论:一定质量的气体,膨胀过程中是外界对气体做功还是气体对外界做功?如果膨胀时气体对外做功是135J,同时向外放热85J,气体内能的变化量是多少?内能是增加了还是减少了?请你通过这个例子总结功和热量取正、负值的物理意义。
定律中各量的正、负号及含义课堂练习110J,内能增加4.3×510J.在这一过程中,是气体对外做一定量的气体,从外界吸收热量2.7×5功,还是外界对气体做功?做了多少功?10J;ΔU=+4.3×510J由ΔU=W+Q得:W=1.6×510>0即外界对气体做解析:Q=+2.7×5功。
第 3 节热力学第必然律目标导航1.知道热力学第必然律的内容及其表达式2.理解能量守恒定律的内容3.认识第一类永动机不能能制成的原因诱思导学1.热力学第必然律(1). 一个热力学系统的内能增量等于外界向它传达的热量与外界对它所做的功的和。
这个关系叫做热力学第必然律。
其数学表达式为:U=W+Q( 2). 与热力学第必然律相般配的符号法规做功 W热量Q内能的改变U系统从外界吸取外界对系统做功系统的内能增加热量取负值系统对外界做功系统向外界放出系统的内能减少“-”热量(3)热力学第必然律说了然做功和热传达是系统内能改变的量度,没有做功和热传达就不能能实现能量的转变或转移,同时也进一步揭穿了能量守恒定律。
(4)应用热力学第必然律解题的一般步骤:①依照符号法规写出各已知量( W、Q、 U)的正、负;②依照方程U=W+Q求出未知量;③再依照未知量结果的正、负来确定吸热、放热情况或做功情况。
2.能量守恒定律⑴. 自然界存在着多种不相同形式的运动,每种运动对应着一种形式的能量。
如机械运动对应机械能;分子热运动对应内能;电磁运动对应电磁能。
⑵. 不相同形式的能量之间能够互相转变。
摩擦能够将机械能转变成内能;火热电灯发光能够将电能转变成光能。
⑶. 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变成另一种形式,也许从一个物体转移到其余物体,在转变或转移的过程中其总量不变。
这就是能量守恒定律。
(4). 热力学第必然律、机械能守恒定律都是能量守恒定律的详尽表现。
(5). 能量守恒定律合用于任何物理现象和物理过程。
(6).能量守恒定律的重要意义第一,能量守恒定律是支配整个自然界运动、发展、变化的宽泛规律,学习这个定律,不能够满足一般理解其内容,更重要的是,从能量形式的多样化及其互相联系,互相转变的事实出发去认识物质世界的多样性及其宽泛联系,并的确成立能量既不会凭空产生,也不会凭空消失的见解,作为今后学习和生产实践中办理一的确责问题的基本指导思想之一。
热力学第一定律 能量守恒定律1.掌握热力学第一定律及其公式表达,会用表达式分析和计算问题.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.4.了解第一类永动机不可能制成的原因.1.热力学第一定律(1)热力学第一定律表示的是功、热量跟内能之间的定量关系.(2)表达式为 :U Q W ∆=+(3)W 、Q 、ΔU 正负号确定.①W :外界对物体做功,W 取正值;物体对外界做功,W 取负值.②Q :物体吸热,Q 取正值;物体放热.Q 取负值.③ΔU :物体内能增加,ΔU 取正值;物体内能减少,ΔU 取负值.2.能量守恒定律(1)定律内容: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.(2)能量守恒定律是自然界的普遍规律,是人们认识自然、改造自然的有力武器.3.永动机不可能制成人们把设想中的不消耗任何能量却可以源源不断地对外做功的机器叫做永动机,能量守恒定律的发现使人们认识到:任何一部机器,只能使能量从一种形式转化为另一种形式,而不能无中生有地制造能量,因此第一类永动机是不可能造成的.1.热力学第一定律的几种典型应用:(1)若过程是绝热的,即Q =0,则W =ΔU ,外界对物体做的功等于物体内能的增梅-(2)若过程中不做功。
即W =0,则Q =ΔU ,物体吸收的热量等于物体内能的增加.(3)若过程的始末物体的内能不变,即,ΔU=0,则W+Q =0,外界对物体做的功等于物体放出的热量,或者物体对外界做的功等于物体吸收的热量.2.对能量守恒定律的理解(1)自然界中不同的能量形式与不同的运动形式相对应:物体运动具有机械能、分子运动具有内能、电荷的运动具有电能、原子核内部的运动具有原子能等等.(2)不同形式的能量之间可以相互转化:“摩擦生热是通过克服摩擦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;电流通过问题讨论 课堂笔记 学习要求电热丝做功可将电能转化为内能等等”.这些实例说明了不同形式的能量之间可以相互转化.且是通过做功来完成的这一转化过程.(3)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.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)由能量观点解题的步骤:①对一个过程分析有哪些形式的能在变化,如何变化?②由E E ∆=∆增列方程求解. [例1]气体膨胀对外做功100J ,同时从外界吸收了120 J 的热量.它的内能的变化可能是[ ]A .减小20J B .增大20JC. 减小220J D .增大220J【解析】研究对象为气体.依符号规则,对外做功W =-100J ,吸收热量Q =+120J,由热力学第一定律有10012020U W Q J ∆=+=-+=U ∆>0,说明气体的内能增加.故选项B 正确.(说明)(1)要明确研究的对象是哪个物体或者说是哪个热力学系统. (2)应用热力学第一定律计算时,要依照符号规则代入数据. 对结果的正、负,也同样依照符号规则来解释其意义.[例2]关于物体内能的变化,以下说法中正确的是……( )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(解析)根据热力学第一定律U W Q ∆=+知,物体内能的变化与外界对气体做功(或气体对外界做功)、气体从外界吸热(或向外界放热)两种因素有关.物体吸收热量,但有可能同时对外做功,故内能有可能不变甚至减小,故选项A 错.同理,物体对外做功的同时有可能吸热,故内能不一定减小,选项B 错.若物体吸收的热量与对外做功相等,内能不变,选项C 正确.而放热与对外做功均使物体内能减小,选项D 错.故本题的正确答案为C . 1. 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 .物体的内能有可能改变C .物体的内能一定没有改变D .物体与外界可能有热交换3. 气缸中的气体膨胀时推动活塞向外运动,若气体对活塞做的功是6×103J ,气体的内能减少了8×103J ,则在此过程中气体_____热,吸收或放出的热量是_______J.4.100℃的水完全变成100℃的水蒸气的过程中…( )A. 水分子的平均动能增加例题分析 同步练习B .水分子的势能增加C. 水所增加的内能小于所吸收的热量D .水所增加的内能等于所吸收的热量5.有上下摆动且高度越来越低的滚摆,则下列关于能量的说法正确的有( )A .滚摆的机械能守恒B .能量正在消失C .只有动能和势能的相互转化D .减少的机械能转化为内能,但总能量守恒6.关于物体的内能变化,以下说法中正确的是( )A .物体吸收热量,内能一定增加B .物体吸收热量,同时对外做功,内能可能不变C .物体对外做功,内能一定减小D .物体放出热量,同时对外做功,内能可能不变7.用步枪射出一颗质量为10-2㎏的子弹,设火药在燃烧时产生0.75kcal 的热量,且有30%转变为子弹动能,则子弹出口的速度是多少?(j=4.2×103J /kcal)8.汽车关闭发动机后,沿斜坡匀速下滑的过程中( )A .汽车的机械能守恒B .汽车的动能和势能相互转化C. 汽车的机械能转化为内能,总能量减少D. 机械能转化为内能,总能量守恒9.永动机是不可能制成的,这是因为永动机( )A. 不符合机械能守恒定律B. 违背了能的转化和守恒定律C .做功产生的热不符合热功当量D .找不到合适的材料和合理的设计方案10.下列各物体在历经历的过程中,内能增加的有( )A .在光滑斜面上由静止释放而滑下的物体B .水平飞行并射穿木块的子弹C .在绝热的条件下被压缩的气体D .在光滑水平面上运动的两个小球,碰撞后以共同的连度运动.11.质量为M 的小车,以速度0v 在光滑水平面上匀速行驶,在小车上方有一质量为m 的木块,轻轻落在车上,其速度可忽略,由于木块和车间有摩擦,而使木块滑行一段距离后与车保持相对静止,求木块在车上滑行中产生的热量?12.质量为2㎏的木块置于光滑水平桌面上,质量为10g 的铅弹从水平方向射入木块后,与木块一起向前运动,落地点与桌子边缘的水平距离是0.4m ,在入射过程中内能增加量的60%被铅弹吸收,使铅弹的温度升高了92.6ºC ,已知铅的比热是130.2J /(㎏.ºC)210/g m s ,求桌面的高度.。
高二物理选修3-3导学案 课题:10.3热力学第一定律 能量守恒定律 课型:新授 备课日期: 2013.5.16 主备人:卢斌 【学习目标】 1.通过复习焦耳的实验,能够总结出做功和热传递在改变系统的内能上等价的,进而分析得出热力学第一定律的表达式,并能准确说出表达式中各物理量的含义。 2.通过例题1、例题2的分析解答与对比,会判断W、Q、△U的正负号,并能利用热力学第一定律准确解答具体问题。 3、通过自主学习和小组合作,能够简要说出人类对能量守恒的认识历程,能举例说明能量守恒定律的应用及其对人类认识世界的作用;能准确说出能量守恒定律的内容,并能利用能量守恒定律解释永动机不可能制成的原因。
【重点、难点】 重点:热力学第一定律的表达式及各物理量的含义、能量守恒定律的应用 难点:热力学第一定律、能量守恒定律的应用
【学习建议】 学习方法指导:自主学习,小组合作探究、交流、展示 学习思路指导:通过复习焦耳的实验,分析得出热力学第一定律,能说出W、Q、△U的含义;通过实例会判断W、Q、△U的正负号;举例说明热力学第一定律是能量守恒定律的特例,能量守恒定律广泛存在自然界中,说出第一类永动机不可能制成的原因。 【学习过程】
课前导学 1、温故知新 (1)通过哪些途径可以改变系统的内能?
(2)绝热过程中,系统内能的变化量与什么有关?二者是什么关系? (3)单纯热传递中,系统内能的变化量与什么有关?二者是什么关系? 2、自主预习(限时10分钟) (1)热力学第一定律的内容是什么?表达式是什么?各物理量的含义是什么?
(2)能量守恒定律的内容的内容是什么?你能简要说明它的发现过程吗? (3)什么是第一类永动机?为什么第一类永动机不能制成? 【预习成果检测】自由摆动的秋千摆动幅度越来越小,下列说法正确的是( ) A.秋千的机械能守恒 B.秋千的能量正在消失 C.只有动能和重力势能的相互转化 D.减少的机械能转化为内能,但总能量守恒 课中导学 (学习目标1)通过复习焦耳的实验,能够总结出做功和热传递在改变系统的内能上等价的,进而分析得出热力学第一定律的表达式,并能准确说出表达式中各物理量的含义。 【思考与讨论】 (1)做功和热传递对系统内能的改变是等效的吗?为什么
(2)热学系统同时存在热传递和做功的过程中,如何确定系统内能的改变量? 1、热力学第一定律 (1)内容:一个热力学系统的________等于________________与______________的_____。(2)表达式:_______________________ 【目标1评价】对于热量、功、内能三个物理量,下列说法中正确的是( ) A.热量、功、内能三者的物理意义等同 B.热量、功都可以作为物体内能的量度 C.热量、功、内能的单位不相同 D.热量和功是由过程决定的,而内能是由物体状态决定的 (学习目标2)通过例题1、例题2的分析解答与对比,会判断W、Q、△U的正负号,并能利用热力学第一定律准确解答具体问题。 【例题1】一定质量的气体,压缩过程中是外界对气体做功还是气体对外界做功?如果压缩时做的功是135J,同时从外界吸收热量85J,气体的内能变化量是多少?内能是增加了还是减少了?
【例题2】一定质量的气体,膨胀过程中是外界对气体做功还是气体对外界做功?如果膨胀时做的功是135J,同时向外放出热量85J,气体的内能变化量是多少?内能是增加了还是减少了?
【归纳总结1】请同学们根据例题1、2总结W、Q、△U取正负值的意义
【目标2评价】 (1)一定质量的气体从外界吸收了4.2×105J的热量,同时气体对外做了6×105J的功,物
体的内能是增加还是减少?变化量是多少?
(2)一定质量的气体从外界吸收了5106.2J的热量,内能增加了5102.4J,是气体对外界做了功,还是外界对气体做了功?做了多少功?
符号 W Q △U 取正号(+) 取负号(-) (学习目标3)通过自主学习和小组合作,能够简要说出人类对能量守恒的认识历程,能举例说明能量守恒定律的应用及其对人类认识世界的作用;能准确说出能量守恒定律的内容,并能利用能量守恒定律解释永动机不可能制成的原因。 【自主学习与小组合作1】请快速阅读课本54、55页“能量守恒定律”的内容,回答下面问题 (1)有哪些科学家对能量守恒定律定律做出了贡献?他们都是从哪些角度提出能量守恒的思想?
(2)能量守恒定律的内容是什么?请举例说明不同形式的能量在转化过程中是守恒的。
(3)热力学第一定律与能量守恒定律有什么关系? (4)能量守恒定律的发现对人类认识世界有什么作用?它的意义是什么? 【归纳总结2】 2、能量守恒定律 (1)内容:能量既不会________,也不会________,它只能从一种形式_____为________,或者从一个物体______到_________,在______或_______的过程中其总量________。 (2)意义:把原来人们认为_________的各种现象——力学的、热学的、电学的、磁学的、光学的、化学的、生物学的、地学的——联系________,把表面上完全不同的各类运动______在__________________。它使不同领域的科学工作者有了一系列的______________。 【自主学习与小组合作2】请快速阅读课本55、56页“永动机不可能制成”的内容,回答下面问题 (1)什么是第一类永动机?
(2)为什么第一类永动机不可能制成? (3)从第一类永动机的失败,你得到什么启示? 【归纳总结3】 3、永动机不可能制成 (1)第一类永动机:____需要任何_____或_____,却能_______地________的机器。 (2)第一类永动机不可能制成的原因:__________________________。 【目标3评价】下列说法正确的是( ) A.热力学第一定律也就是能量守恒定律,都是说明能量转化和转移过程中能量守恒 B.能量守恒定律把表面上完全不同的各类运动统一在一个自然规律中 C.第一类永动机不可能制成,因为违背了能量守恒定律 D.因为违背了能量守恒定律,所以说历史上第一类永动机的设计完全是没有意义的
【综合评价】对照学习目标,请快速判断下列说法的对错 1、(目标1)做功和热传递在改变物体内能的效果上是等价的„„„„„„( ) 2、(目标2)一定质量的理想气体,温度不变即内能不变,所以不可能从外界吸收热量„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„( ) 3、(目标2)一定质量的理想气体,压强不断增大,外界对气体一定做功„„( ) 4、(目标2)一定质量的理想气体,在体积不断被压缩过程中,内能一定增加( ) 5、(目标2)一定质量的理想气体,吸热的同时被压缩,内能一定增加„„( ) 6、(目标3)能量守恒定律是自然界中普遍存在的规律,任何情况下都是成立的„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„( ) 7、(目标3)热力学第一定律实际上就是内能与其他能量发生转化时的能量守恒定律„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„( ) 8、(目标3)机械能守恒定律和热力学第一定律都是能量守恒定律的一种特例 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„( ) 9、(目标3)随着技术的发展,终有一天人类会实现第一类永动机的梦想„„( ) 10、(目标3)第一类永动机的失败,促成了能量守恒定律的建立„„„„„( ) 【反思与交流】 我学会了: ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 我的疑问: ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
课后导学 1、(易)利用热力学第一定律可知( ) A.物体对外界做功2J,并从外界吸收2J的热量,则物体内能增加4J B.外界对物体做功2J,物体从外界吸收2J热量,则物体内能增加4J C.外界对物体做功2J,物体向外界放出2J的热量,则物体内能不变 D.物体对外界做功2J,并向外界放出2J的热量,则物体内能减少4J
2、(易)下列说法正确的是( ) A.外界对气体做功,气体的内能一定增大 B.气体从外界吸收热量,气体的内能一定增大 C.气体的温度越低,气体分子无规则运动的平均动能越大 D.气体的温度越高,气体分子无规则运动的平均动能越大
3、(易)对于在一个大气压下1㎏100℃的水变为1㎏100℃的水蒸气的过程中,下列说法中正确的是( ) A.水的内能增加,对外界做功,一定是吸热过程 B.水的内能不变,对外界做功,向外界吸热 C.水的内能减少,对外界不做功,向外界放热 D.水的内能增加,对外界做功,向外界放热
4、(中)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 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
5、(中)固定的气缸内由活塞封闭着一定量的理想气体,活塞在拉力F作用下缓慢地向右移动,如图所示.假设气缸壁和活塞都是不导热的材料,在拉动活塞的过程中,则下列说法正确的是( ) A.气体对外做功,气体内能减小 B.外力F做正功,气体内能增加 C.气体温度升高、压强减小 D.每个气体分子的动能都减小
6、(易)永动机是不可制成的,这是因为永动机( ) A.不符合机械能守恒定律 B.违背了能的转化和守恒定律 C.制造永动机的技术不过关 D.无法解决机械摩擦问题