《能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)+2熱力學(xué)第一定律》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)+2熱力學(xué)第一定律（8頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 1．能量守恒定律的發(fā)現(xiàn) 2．熱力學(xué)第一定律 學(xué) 習(xí) 目 標(biāo) 知 識(shí) 脈 絡(luò) 1.了解能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)過程． 2．理解能量守恒定律， 會(huì)用能量的觀點(diǎn)解釋自然現(xiàn)象． (難 點(diǎn) ) 3．知道第一類永動(dòng)機(jī)不可能制成． 4．理解熱力學(xué)第一定律． (重點(diǎn) ) 5．會(huì)用 U＝W＋ Q 解決一些簡(jiǎn)單問題． (重點(diǎn) ) 能 量 守 恒 定 律 [ 先填空 ] 1．能量守恒定律 (1)內(nèi)容：能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化 為另一種形式

2、， 或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體， 在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中， 能量的總量保持不變． (2)意義 ①各種形式的能可以相互轉(zhuǎn)化． ②各種互不相關(guān)的物理現(xiàn)象可以用能量守恒定律聯(lián)系在一起． 2．第一類永動(dòng)機(jī)不可能制成 (1)第一類永動(dòng)機(jī)：不需要任何動(dòng)力或燃料，卻能不斷地對(duì)外做功的機(jī)器． (2)第一類永動(dòng)機(jī)不可能制成的原因： 違背了能量守恒定律． (3)意義：正是歷史上設(shè)計(jì)永動(dòng)機(jī)的失敗，才使后人的思考走上了正確的道 第 1 頁(yè) 路． [ 再判斷 ] 1．各種能量之間可以轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化， 但總量保持不變． (√)

3、 2．運(yùn)動(dòng)的物體在阻力作用下會(huì)停下來(lái)，說明機(jī)械能憑空消失了． () 3．第一類永動(dòng)機(jī)不能制成，是因?yàn)樗`背了能的轉(zhuǎn)化和守恒定律． (√) [ 后思考 ] 有一種所謂“全自動(dòng)”機(jī)械手表 (如圖 4-1-1 所示 )，既不需要上發(fā)條，也不用任何電源， 卻能不停地走下去． 這是不是一種永動(dòng)機(jī)？如果不是， 維持表針走動(dòng)的能量是從哪兒來(lái)的？ 圖 4-1-1 【提示】 這不是永動(dòng)機(jī)．手表戴在手腕上，通過手臂的運(yùn)動(dòng)，機(jī)械手表獲 得能量，供手表指針走動(dòng)．若將此手表長(zhǎng)時(shí)間放置不動(dòng)，它就會(huì)停下來(lái)． 1．某種形式的能減少，一定有其他形式的能增加，且減少量

4、和增加量一定 相等． 2．某個(gè)物體的能量減少，一定存在其他物體的能量增加，且減少量和增加 量一定相等． 3．各種形式的能在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中總量守恒無(wú)需任何條件，而某種或幾 種形式的能的守恒是有條件的． 例如：物體的機(jī)械能守恒， 必須是只有重力或彈 力做功． 4．意義：能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)，使人們進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到，任何一部機(jī)器，只 要對(duì)外做功， 都要消耗能量， 都只能使能量從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式， 或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到其他物體， 而不能無(wú)中生有地創(chuàng)造能量． 不消耗能量， 卻可以源源不斷地對(duì)外做功的機(jī)器 (第一類永動(dòng)機(jī) )是不可能制成的． 1．下列

5、關(guān)于能量轉(zhuǎn)化現(xiàn)象的說法中，正確的是 ( ) A．用太陽(yáng)灶燒水是光能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 B．電燈發(fā)光是電能轉(zhuǎn)化為光能 C．核電站發(fā)電是電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 D．生石灰放入盛有涼水的燒杯里，水溫升高是動(dòng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 E．風(fēng)車發(fā)電是風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能 第 2 頁(yè) 【解析】 A 選項(xiàng)中是光能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能， C 選項(xiàng)中是核能轉(zhuǎn)化為電能， D 選 項(xiàng)中是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能， A 、B、E 選項(xiàng)正確． 【答案】 ABE 2．下列對(duì)能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律的認(rèn)識(shí)正確的是 ( ) 【導(dǎo)學(xué)號(hào) ：74320198】 A．

6、某種形式的能量減少，一定存在其他形式能量的增加 B．某個(gè)物體的能量減少，必然有其他物體的能量增加 C．不需要任何外界的動(dòng)力而持續(xù)對(duì)外做功的機(jī)器 —— 第一類永動(dòng)機(jī)是不可 能制成的 D．石子從空中落下，最后停止在地面上，說明機(jī)械能消失了 E．汽車剎車而停止，汽車的動(dòng)能消失了 【解析】 A 選項(xiàng)是指不同形式的能量間的轉(zhuǎn)化， 轉(zhuǎn)化過程中能量是守恒的， B 選項(xiàng)是指能量在不同的物體間發(fā)生轉(zhuǎn)移， 轉(zhuǎn)移過程中能量是守恒的； 這正好是 能量守恒定律的兩個(gè)方面 —— 轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)移；第一類永動(dòng)機(jī)是不可能制成的， 因?yàn)? 它違背了能量守恒定律，所以

7、 A 、B、C 正確． D 選項(xiàng)中石子的機(jī)械能在變化， 比如受空氣阻力作用， 機(jī)械能可能減少， 但機(jī)械能并沒有消失， 能量守恒定律表 明能量既不會(huì)創(chuàng)生，也不會(huì)消失，故 D、E 是錯(cuò)誤的． 【答案】 ABC 3．風(fēng)沿水平方向以速度 v 垂直吹向一直徑為 d 的風(fēng)車葉輪，設(shè)空氣密度為 ρ，風(fēng)的動(dòng)能有 50%轉(zhuǎn)化為風(fēng)車的動(dòng)能，風(fēng)車帶動(dòng)水車將水提高 h 的高度，效率 為 80%.求單位時(shí)間內(nèi)最多可提升的水的質(zhì)量． 【解析】 在時(shí)間 t 內(nèi)吹在風(fēng)車上的空氣的質(zhì)量為 1 2 m1＝ 4πd vtρ，

8、 1 2 1 2 3 風(fēng)的動(dòng)能 Ek＝ m1v ＝ πd v t ρ. 2 8 第 3 頁(yè) 1 2 3 根據(jù)題意 8πd v t ρ50% 80%＝mgh， m πd2ρv3 則 t ＝ 20gh . πd2ρv3 【答案】 20gh 應(yīng)用能量守恒定律的思路方法 (1)能量守恒的核心是總能量不變，因此在應(yīng)用能量守恒定律時(shí)應(yīng)首先分清 系統(tǒng)中哪些能量在相互轉(zhuǎn)化， 是通過哪些力做功實(shí)現(xiàn)的， 這些能量分別屬于哪些 物體，然后再尋找合適的守恒方程式．

9、 (2)在應(yīng)用能量守恒定律分析問題時(shí)，應(yīng)明確兩點(diǎn)： ①哪種形式的能量減少，哪種形式的能量增加． ②哪個(gè)物體的能量減少，哪個(gè)物體的能量增加． 熱力學(xué)第一定律 [ 先填空 ] 1．改變物體內(nèi)能的兩種方式 做功和熱傳遞． 2．物體內(nèi)能的改變 (1)如果物體與外界無(wú)熱傳遞，若外界對(duì)物體做功，則物體的內(nèi)能增加；若 物體對(duì)外做功，物體的內(nèi)能減少． (2)如果物體既不對(duì)外做功，外界也不對(duì)物體做功，則物體吸收熱量時(shí)，它 的內(nèi)能增加；物體放出熱量時(shí)，它的內(nèi)能減少． 3．熱力學(xué)第一定律 (1)內(nèi)

10、容：物體內(nèi)能的增加量 U，等于外界對(duì)物體所做的功 W 與物體從外 界吸收的熱量 Q 之和． (2)表達(dá)式： U＝ W＋Q. [ 再判斷 ] 第 4 頁(yè) 1．熱量、功和內(nèi)能三者單位相同，物理意義相同． () 2．熱量和功由過程決定，而內(nèi)能由物體狀態(tài)決定． (√) 3．系統(tǒng)內(nèi)能增加了 100 J，可能是外界采用絕熱方式對(duì)系統(tǒng)做功 100 J，也 可能是外界單純地對(duì)系統(tǒng)傳熱 100 J．(√) [ 后思考 ] 物體的內(nèi)能不變，能否說明外界既沒有對(duì)物體做功，也沒有發(fā)生熱傳遞？ 【提示】 不能．可

11、能是外界對(duì)物體做的功等于物體放出的熱量 (或物體吸 收的熱量等于物體對(duì)外界做的功 )． 1．對(duì) U＝ W＋Q 的理解 熱力學(xué)第一定律將單純的絕熱過程和單純的熱傳遞過程推廣到一般情況， 既 有做功又有熱傳遞的過程，其中 U 表示內(nèi)能改變的數(shù)量， W 表示做功的數(shù)量， Q 表示外界與物體間傳遞的熱量． 2．對(duì)公式 U、Q、 W 符號(hào)的規(guī)定 符號(hào) W Q U 正號(hào) 外界對(duì)物體做功 物體吸收熱量 內(nèi)能增加 負(fù)號(hào) 物體對(duì)外界做功 物體放出熱量 內(nèi)能減少 3.應(yīng)用熱力學(xué)第一定律解題的一般步驟 (1)首先選定研究對(duì)象是哪個(gè)物體或

12、哪個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)． (2)根據(jù)符號(hào)法則寫出各已知量 (W、Q、 U)的正、負(fù)． (3)根據(jù)方程 U＝ W＋ Q 求出未知量． (4)再根據(jù)未知量結(jié)果的正、 負(fù)來(lái)確定吸熱、放熱情況或做功情況． 4.判斷氣體做功正、負(fù)的方法 (1)若氣體體積增大，表明氣體對(duì)外界做功， W<0. (2)若氣體體積變小，表明外界對(duì)氣體做功， W>0. 5.幾種常見的氣體變化過程 (1)絕熱過程：過程是絕熱的，則 Q＝0，W＝ U，外界對(duì)氣體做的功等于氣 體內(nèi)能的增加． (2)等容過程：在該過程中氣體不做功， 即 W＝0，則 Q＝ U，氣體吸收的熱 量等于

13、氣體內(nèi)能的增加． 第 5 頁(yè) (3)等溫過程：在過程的始末狀態(tài)，氣體的內(nèi)能不變，即 U＝0，則 W＋ Q ＝ 0 或 W＝－ Q，表示氣體吸收的熱量全部用來(lái)對(duì)外做功或外界對(duì)氣體所做的功全部轉(zhuǎn)換為熱量放出． 4．下列過程，可能發(fā)生的是 () A．物體吸收熱量，對(duì)外做功，同時(shí)內(nèi)能增加B．物體吸收熱量，對(duì)外做功，同時(shí)內(nèi)能減少C．外界對(duì)物體做功，同時(shí)物體吸熱，內(nèi)能減少D．外界對(duì)物體做功，同時(shí)物體放熱，內(nèi)能增加E．物體對(duì)外界做功，同時(shí)物體放熱，內(nèi)能增加 【解析】 根據(jù)熱力學(xué)第一定律U＝W＋ Q，做功和熱傳遞都可以改變物 體的內(nèi)

14、能，故由此可確定 A 、B、D 正確， C、E 錯(cuò)誤． 【答案】 ABD 5．一定量的氣體內(nèi)能增加了 3 105 J， (1)若吸收了 2105 J 的熱量，則是氣體對(duì)外界做功， 還是外界對(duì)氣體做功？ 做了多少焦耳的功？ 5 (2)若氣體對(duì)外界做了 410 J 的功，則是氣體放熱還是從外界吸熱？放出 或吸收的熱量是多少？ 【解析】 (1)由熱力學(xué)第一定律 U＝Q＋W 得 W＝ U－Q＝3105 J－2105 J＝1105 J 外界對(duì)氣體做功． (2)由 U＝Q＋ W 得 Q＝ U－W＝3105 J－(－41

15、05 J)＝7105 J 氣體從外界吸熱． 【答案】 (1)外界對(duì)氣體做功 1105 J (2)氣體從外界吸熱 7105 J 氣體狀態(tài)變化與物理量對(duì)應(yīng)方法 (1)絕熱過程：氣體與外界沒有熱傳遞． (2)導(dǎo)熱良好：氣體與外界有熱交換，且與外界溫度保持相同． 第 6 頁(yè) 3 體積減小，外界對(duì)氣體做功；體積增大 不是對(duì)真空膨脹 ，氣體對(duì)外界做 功 . 4 溫度升高，理想氣體的內(nèi)能增加； 溫度降低，理想氣體的內(nèi)能減少 . 第 7 頁(yè)