《高中物理 3.2-3.3 熱力學(xué)第一定律 能量守恒定律課件 粵教版選修3-3.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中物理 3.2-3.3 熱力學(xué)第一定律 能量守恒定律課件 粵教版選修3-3.ppt（21頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

第三章熱力學(xué)基礎(chǔ)第二節(jié)熱力學(xué)第一定律第三節(jié)能量守恒定律 高中物理 選修3 3 粵教版 目標(biāo)定位 1 理解熱力學(xué)第一定律 并掌握其表達(dá)式 2 能運(yùn)用熱力學(xué)第一定律解釋自然界能量的轉(zhuǎn)化 轉(zhuǎn)移問題 3 理解能量守恒定律 知道能量守恒定律是自然界普遍遵從的基本規(guī)律 4 知道第一類永動機(jī)是不可能制成的 一 熱力學(xué)第一定律1 定律內(nèi)容 一個熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界向它傳遞的與外界對它所做的的和 2 數(shù)學(xué)表達(dá)式 U 預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué) 熱量 功 Q W 二 能量守恒定律1 大量事實(shí)表明 各種形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化 并且在轉(zhuǎn)化過程中總量保持 2 能量既不能憑空 也不能憑空 它只能從一種形式成另一種形式 或者從一個物體到別的物體 在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中其總量 3 能量守恒定律是自然界中最普遍 最重要的規(guī)律之一 預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué) 不變 產(chǎn)生 消失 轉(zhuǎn)化 轉(zhuǎn)移 保持不變 三 永動機(jī)不可能制成1 第一類永動機(jī) 人們把設(shè)想的不消耗的機(jī)器稱為第一類永動機(jī) 2 第一類永動機(jī)由于違背了 所以不可能制成 預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué) 能量 能量守恒定律 一 熱力學(xué)第一定律1 對熱力學(xué)第一定律的理解 1 對 U W Q的理解 做功和熱傳遞都可以改變內(nèi)能 如果系統(tǒng)跟外界同時發(fā)生做功和熱傳遞的過程 那么外界對系統(tǒng)所做的功W加上物體從外界吸收的熱量Q等于系統(tǒng)內(nèi)能的增加 U 即 U Q W 課堂講義 課堂講義 2 對 U Q W符號的規(guī)定 功W 外界對系統(tǒng)做功 W 0 即W為正值 系統(tǒng)對外界做功 W0 系統(tǒng)放熱為負(fù) Q0 即 U為正值 系統(tǒng)內(nèi)能減少 U 0 即 U為負(fù)值 課堂講義 2 判斷是否做功的方法一般情況下外界對系統(tǒng)做功與否 需看系統(tǒng)的體積是否變化 1 若系統(tǒng)體積增大 表明系統(tǒng)對外界做功 W0 課堂講義 例1空氣壓縮機(jī)在一次壓縮中 活塞對空氣做了2 105J的功 同時空氣的內(nèi)能增加了1 5 105J 這一過程中空氣向外界傳遞的熱量是多少 答案5 104J解析選擇被壓縮的空氣為研究對象 根據(jù)熱力學(xué)第一定律有 U W Q 由題意可知W 2 105J U 1 5 105J 代入上式得Q U W 1 5 105J 2 105J 5 104J 負(fù)號表示空氣向外釋放熱量 即空氣向外界傳遞的熱量為5 104J 課堂講義 借題發(fā)揮應(yīng)用熱力學(xué)第一定律解題的一般步驟 1 明確研究對象是哪個物體或者是哪個熱力學(xué)系統(tǒng) 2 分別列出物體 或系統(tǒng) 吸收或放出的熱量 外界對物體 或系統(tǒng) 所做的功或物體 或系統(tǒng) 對外所做的功 3 根據(jù)熱力學(xué)第一定律 U Q W列出方程進(jìn)行求解 4 特別應(yīng)注意的就是物理量的正負(fù)號及其物理意義 課堂講義 針對訓(xùn)練一定量的氣體在某一過程中 外界對氣體做了8 104J的功 氣體的內(nèi)能減少了1 2 105J 則下列各式中正確的是 A W 8 104J U 1 2 105J Q 4 104JB W 8 104J U 1 2 105J Q 2 105JC W 8 104J U 1 2 105J Q 2 104JD W 8 104J U 1 2 105J Q 4 104J 課堂講義 答案B解析因?yàn)橥饨鐚怏w做功 W取正值 即W 8 104J 內(nèi)能減少 U取負(fù)值 即 U 1 2 105J 根據(jù)熱力學(xué)第一定律 U W Q 可知Q U W 1 2 105J 8 104J 2 105J B選項(xiàng)正確 課堂講義 二 能量守恒定律1 不同形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化 1 各種運(yùn)動形式都有對應(yīng)的能 如機(jī)械運(yùn)動對應(yīng)機(jī)械能 分子熱運(yùn)動對應(yīng)內(nèi)能等 2 不同形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化 如 摩擦生熱 機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 電爐取熱 電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能等 課堂講義 2 能量守恒定律及意義各種不同形式的能之間相互轉(zhuǎn)化時保持總量不變 意義 一切物理過程都適用 比機(jī)械能守恒定律更普遍 是19世紀(jì)自然科學(xué)的三大發(fā)現(xiàn)之一 課堂講義 3 第一類永動機(jī)是不可能制成的 1 不消耗能量能源源不斷地對外做功的機(jī)器 叫第一類永動機(jī) 其前景是誘人的 但因?yàn)榈谝活愑绖訖C(jī)違背了能量守恒定律 所以無一例外地歸于失敗 2 永動機(jī)給我們的啟示人類利用和改造自然時 必須遵循自然規(guī)律 課堂講義 例2如圖3 2 3 1所示 直立容器內(nèi)部被隔板隔開的A B兩部分氣體 A的密度小 B的密度大 加熱氣體 并使兩部分氣體混合均勻 設(shè)此過程中氣體吸熱為Q 氣體內(nèi)能的增量為 U 則 A U QB UQD 無法比較答案B 圖3 2 3 1 課堂講義 解析因A部分氣體密度小 B部分氣體密度大 以整體氣體為研究對象 開始時 氣體的重心在中線以下 混合均勻后 氣體的重心應(yīng)在中線上 所以有重力做負(fù)功 使氣體的重力勢能增大 由能量守恒定律可知 吸收的熱量Q有一部分增加氣體的重力勢能 另一部分增加內(nèi)能 故正確答案為B 課堂講義 例3第一類永動機(jī)是不可能制成的 這是因?yàn)榈谝活愑绖訖C(jī) A 不符合機(jī)械能守恒定律B 違背了能量轉(zhuǎn)化與守恒定律C 沒有合理的設(shè)計(jì)方案D 找不到合適的材料答案B 課堂講義 三 氣體實(shí)驗(yàn)定律和熱力學(xué)第一定律的綜合應(yīng)用氣體實(shí)驗(yàn)定律和熱力學(xué)第一定律的結(jié)合點(diǎn)是溫度和體積 注意三種特殊過程的特點(diǎn) 1 等溫過程 內(nèi)能不變 U 02 等容過程 體積不變 W 03 絕熱過程 Q 0 課堂講義 例4如圖3 2 3 2所示 倒懸的導(dǎo)熱氣缸中封閉著一定質(zhì)量的理想氣體 輕質(zhì)活塞可無摩擦地上下移動 活塞的橫截面積為S 活塞的下面吊著一個重為G的物體 大氣壓強(qiáng)恒為p0 起初環(huán)境的熱力學(xué)溫度為T0時 活塞到氣缸底面的距離為L 當(dāng)環(huán)境溫度逐漸升高 導(dǎo)致活塞緩慢下降 該過程中活塞下降了0 1L 氣缸中的氣體吸收的熱量為Q 求 1 氣缸內(nèi)部氣體內(nèi)能的增量 U 2 最終的環(huán)境溫度T 答案 1 Q 0 1p0SL 0 1LG 2 1 1T0 圖3 2 3 2 課堂講義