1、第三節(jié)熱力學第一定律能量守恒定律第三節(jié)熱力學第一定律能量守恒定律核心要點突破核心要點突破課堂互動講練課堂互動講練知能優(yōu)化訓練知能優(yōu)化訓練第第三三節(jié)節(jié)課前自主學案課前自主學案課標定位課標定位課標定位課標定位學習目標：學習目標：1.理解熱力學第一定律，并能運用理解熱力學第一定律，并能運用熱力學第一定律分析和計算有關(guān)問題熱力學第一定律分析和計算有關(guān)問題2理解能量守恒定律，會用能量守恒的觀點理解能量守恒定律，會用能量守恒的觀點分析、解決有關(guān)問題分析、解決有關(guān)問題3知道第一類永動機是不可能制成的知道第一類永動機是不可能制成的重點難點：重點難點：1.掌握熱力學第一定律的符號法則掌握熱力學第一定律的符號法則

2、并能進行有關(guān)計算并能進行有關(guān)計算2能正確分析不同能量之間的轉(zhuǎn)化并能用能能正確分析不同能量之間的轉(zhuǎn)化并能用能量觀點解決有關(guān)問題量觀點解決有關(guān)問題課前自主學案課前自主學案一、熱力學第一定律一、熱力學第一定律1改變內(nèi)能的兩種方式：改變內(nèi)能的兩種方式：_和和_2熱力學第一定律熱力學第一定律(1)內(nèi)容：一個熱力學系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界向內(nèi)容：一個熱力學系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界向它傳遞的它傳遞的_與外界對它所做的與外界對它所做的_的和的和(2)表達式：表達式：_.做功做功傳熱傳熱熱量熱量功功UQW二、能量守恒定律二、能量守恒定律1能量守恒定律內(nèi)容：能量既不會憑空產(chǎn)生，也能量守恒定律內(nèi)容：能量既不會憑空產(chǎn)生，

3、也不會憑空消失，它只能從一種形式不會憑空消失，它只能從一種形式_為另一為另一種形式，或者從一個物體種形式，或者從一個物體_到別的物體，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在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變2意義意義(1)各種形式的能可以各種形式的能可以_轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移相互轉(zhuǎn)化相互轉(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)系在一起聯(lián)系在一起三、永動機不可能制成三、永動機不可能制成1第一類永動機：不需要任何動力或燃料，卻能第一類永動機：不需要任何動力或燃料，卻能不斷地不斷地_的機器的機器2第一類永動機不可能制成的原因：違背了

4、第一類永動機不可能制成的原因：違背了_定律定律對外做功對外做功能量守恒能量守恒核心要點突破核心要點突破一、熱力學第一定律與改變內(nèi)能的兩種方式一、熱力學第一定律與改變內(nèi)能的兩種方式1對熱力學第一定律的理解對熱力學第一定律的理解(1)對對UWQ的理解：熱力學第一定律是對單的理解：熱力學第一定律是對單純的絕熱過程和單純的傳熱過程中內(nèi)能改變的定純的絕熱過程和單純的傳熱過程中內(nèi)能改變的定量表達推廣到一般情況，既有做功又有傳熱的過量表達推廣到一般情況，既有做功又有傳熱的過程，其中程，其中U表示內(nèi)能改變的數(shù)量，表示內(nèi)能改變的數(shù)量，W表示做功的表示做功的數(shù)量，數(shù)量，Q表示外界與物體間傳遞的熱量表示外界與物體間

5、傳遞的熱量(2)對公式對公式UQW符號的規(guī)定符號的規(guī)定符號符號WQU外界對物體做外界對物體做功功物體吸收熱物體吸收熱量量內(nèi)能增加內(nèi)能增加物體對外界做物體對外界做功功物體放出熱物體放出熱量量內(nèi)能減少內(nèi)能減少2.改變內(nèi)能的兩種方式比較改變內(nèi)能的兩種方式比較比較比較項目項目做功做功傳熱傳熱內(nèi)能內(nèi)能變化變化外界對物體做功，物外界對物體做功，物體的內(nèi)能增加體的內(nèi)能增加物體對外做功，物體物體對外做功，物體的內(nèi)能減少的內(nèi)能減少物體吸收熱量，內(nèi)能物體吸收熱量，內(nèi)能增加增加物體放出熱量，內(nèi)能物體放出熱量，內(nèi)能減少減少物理物理實質(zhì)實質(zhì)其他形式的能與內(nèi)能其他形式的能與內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化之間的轉(zhuǎn)化不同物體間或同一物不同物

6、體間或同一物體不同部分之間內(nèi)能體不同部分之間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移的轉(zhuǎn)移相互相互聯(lián)系聯(lián)系做一定量的功或傳遞一定量的熱在改變內(nèi)做一定量的功或傳遞一定量的熱在改變內(nèi)能的效果上是相同的能的效果上是相同的3.判斷是否做功的方法判斷是否做功的方法一般情況下外界對物體做功與否，需看物體的體一般情況下外界對物體做功與否，需看物體的體積是否變化積是否變化(1)若物體體積增大，表明物體對外界做功，若物體體積增大，表明物體對外界做功，W0.4幾種特殊情況幾種特殊情況(1)若過程是絕熱的，則若過程是絕熱的，則Q0，WU，外界對物，外界對物體做的功等于物體內(nèi)能的增加體做的功等于物體內(nèi)能的增加(2)若過程中不做功，即若過程中不做功

7、，即W0，則，則QU，物體吸，物體吸收的熱量等于物體內(nèi)能的增加收的熱量等于物體內(nèi)能的增加(3)若過程的始末狀態(tài)物體的內(nèi)能不變，即若過程的始末狀態(tài)物體的內(nèi)能不變，即U0，則則WQ0或或WQ，外界對物體做的功等于，外界對物體做的功等于物體放出的熱量物體放出的熱量即時應(yīng)用即時應(yīng)用(即時突破，小試牛刀即時突破，小試牛刀)1在熱力學第一定律的表達式在熱力學第一定律的表達式UWQ中關(guān)于中關(guān)于U、W、Q各個物理量的正、負，下列說法中正各個物理量的正、負，下列說法中正確的是確的是()A外界對物體做功時外界對物體做功時W為正，吸熱時為正，吸熱時Q為負，內(nèi)為負，內(nèi)能增加時能增加時U為正為正B物體對外界做功時物體對

8、外界做功時W為負，吸熱時為負，吸熱時Q為正，內(nèi)為正，內(nèi)能增加時能增加時U為負為負C物體對外界做功時物體對外界做功時W為負，吸熱時為負，吸熱時Q為正，內(nèi)為正，內(nèi)能增加時能增加時U為正為正D外界對物體做功時外界對物體做功時W為負，吸熱時為負，吸熱時Q為負，內(nèi)為負，內(nèi)能增加時能增加時U為負為負答案：答案：C二、對能量守恒定律的理解二、對能量守恒定律的理解1自然界中能量的存在形式自然界中能量的存在形式物體運動具有動能，分子運動具有分子動能，電物體運動具有動能，分子運動具有分子動能，電荷具有電能，原子核內(nèi)部的運動具有原子能等等，荷具有電能，原子核內(nèi)部的運動具有原子能等等，可見，在自然界中，不同的能量形式

9、與不同的運可見，在自然界中，不同的能量形式與不同的運動形式相對應(yīng)動形式相對應(yīng)2不同形式能量之間的轉(zhuǎn)化不同形式能量之間的轉(zhuǎn)化“摩擦生熱摩擦生熱”是通過克服摩擦做功將機械能轉(zhuǎn)化是通過克服摩擦做功將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；水壺中的水沸騰時水蒸氣對壺蓋做為內(nèi)能；水壺中的水沸騰時水蒸氣對壺蓋做功將壺蓋頂起，表明內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能；電流通功將壺蓋頂起，表明內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能；電流通過電熱絲做功可將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能等等，這些實過電熱絲做功可將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能等等，這些實例說明了不同形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化，且例說明了不同形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化，且這一轉(zhuǎn)化過程是通過做功來完成的這一轉(zhuǎn)化過程是通過做功來完成的3能量守恒

10、的兩種表述能量守恒的兩種表述(1)某種形式的能減少，一定有其他形式的能增加，某種形式的能減少，一定有其他形式的能增加，且減少量和增加量一定相等且減少量和增加量一定相等(2)某個物體的能量減少，一定存在其他物體的能某個物體的能量減少，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量增加，且減少量和增加量一定相等即時應(yīng)用即時應(yīng)用(即時突破，小試牛刀即時突破，小試牛刀)2(2011年宿遷高二檢測年宿遷高二檢測)自由擺動的秋千擺動幅自由擺動的秋千擺動幅度越來越小，下列說法正確的是度越來越小，下列說法正確的是()A機械能守恒機械能守恒B能量正在消失能量正在消失C只有動能和重力勢能的相互轉(zhuǎn)化只有動能

11、和重力勢能的相互轉(zhuǎn)化D減少的機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但總能量守恒減少的機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但總能量守恒解析：解析：選選D.自由擺動的秋千擺動幅度越來越小，自由擺動的秋千擺動幅度越來越小，說明機械能在減少，故說明機械能在減少，故A項錯誤，項錯誤，C項錯誤，而減項錯誤，而減少的機械能通過摩擦轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能，故少的機械能通過摩擦轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能，故B項錯誤，項錯誤，D項正確項正確課堂互動講練課堂互動講練熱力學第一定律的應(yīng)用熱力學第一定律的應(yīng)用 一定量的氣體從外界吸收了一定量的氣體從外界吸收了2.6105 J的熱量，內(nèi)能增加了的熱量，內(nèi)能增加了4.2105 J，是氣體對外界，是氣體對外界做了功，還是外界對氣體做了功

12、？做了多少功？做了功，還是外界對氣體做了功？做了多少功？【自主解答自主解答】根據(jù)熱力學第一定律表達式中的根據(jù)熱力學第一定律表達式中的符號法則，知符號法則，知Q2.6105 J，U4.2105 J.由由UWQ，得得WUQ4.2105 J2.6105 J1.6105 J.W0，說明是外界對氣體做了功，說明是外界對氣體做了功【答案答案】外界對氣體做功外界對氣體做功1.6105 J【方法總結(jié)方法總結(jié)】(1)要明確研究的對象是哪個物體要明確研究的對象是哪個物體或者說是哪個熱力學系統(tǒng)；或者說是哪個熱力學系統(tǒng)；(2)應(yīng)用熱力學第一定律計算時，要依照符號法則應(yīng)用熱力學第一定律計算時，要依照符號法則代入數(shù)據(jù)，對

13、結(jié)果的正、負，也同樣依照符號法代入數(shù)據(jù)，對結(jié)果的正、負，也同樣依照符號法則來解釋其意義則來解釋其意義變式訓練變式訓練1如圖如圖1031是封閉的汽缸，內(nèi)部封是封閉的汽缸，內(nèi)部封有一定質(zhì)量的理想氣體外力推動活塞有一定質(zhì)量的理想氣體外力推動活塞P壓縮氣體，壓縮氣體，對缸內(nèi)氣體做功對缸內(nèi)氣體做功800 J，同時氣體向外界放熱，同時氣體向外界放熱200 J，則缸內(nèi)氣體的則缸內(nèi)氣體的()圖圖1031A溫度升高，內(nèi)能增加溫度升高，內(nèi)能增加600 JB溫度升高，內(nèi)能減少溫度升高，內(nèi)能減少200 JC溫度降低，內(nèi)能增加溫度降低，內(nèi)能增加600 JD溫度降低，內(nèi)能減少溫度降低，內(nèi)能減少200 J解析：解析：選選A

14、.由熱力學第一定律：由熱力學第一定律：WQU得：得：U800 J(200 J)600 J，一定質(zhì)量的理想，一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能大小只與溫度有關(guān)，氣體的內(nèi)能大小只與溫度有關(guān)，U600 J0，故，故溫度一定升高，溫度一定升高，A選項正確選項正確熱力學第一定律與氣體實驗定律的綜熱力學第一定律與氣體實驗定律的綜合合 (2011年高考新課標全國卷年高考新課標全國卷)對于一定量的理對于一定量的理想氣體，下列說法正確的是想氣體，下列說法正確的是()A若氣體的壓強和體積都不變?nèi)魵怏w的壓強和體積都不變,其內(nèi)能也一定不變其內(nèi)能也一定不變B若氣體的內(nèi)能不變，其狀態(tài)也一定不變?nèi)魵怏w的內(nèi)能不變，其狀態(tài)也一定不變C若

15、氣體的溫度隨時間不斷升高，其壓強也一定不若氣體的溫度隨時間不斷升高，其壓強也一定不斷增大斷增大D氣體溫度每升高氣體溫度每升高1 K所吸收的熱量與氣體經(jīng)歷所吸收的熱量與氣體經(jīng)歷的過程有關(guān)的過程有關(guān)E當氣體溫度升高時，氣體的內(nèi)能一定增大當氣體溫度升高時，氣體的內(nèi)能一定增大【精講精析精講精析】A選項，選項，p、V不變，則不變，則T不變，氣不變，氣體的內(nèi)能不變，故選項體的內(nèi)能不變，故選項A正確正確B選項，內(nèi)能不變，選項，內(nèi)能不變，溫度不變，溫度不變，p、V可能變，選項可能變，選項B錯誤錯誤C選項，氣選項，氣體溫度升高，壓強不一定增大，故選項體溫度升高，壓強不一定增大，故選項C錯誤錯誤D選項，氣體溫度每

16、升高選項，氣體溫度每升高1 K吸收的熱量與氣體對外吸收的熱量與氣體對外做功多少有關(guān)，即做功多少有關(guān)，即與經(jīng)歷的過程有關(guān)，故選項與經(jīng)歷的過程有關(guān)，故選項D正確正確E選項，溫度選項，溫度升高，理想氣體的內(nèi)能一定增大，故選項升高，理想氣體的內(nèi)能一定增大，故選項E正正確確【答案答案】ADE變式訓練變式訓練2一個氣泡從恒溫水槽的底部緩慢向上一個氣泡從恒溫水槽的底部緩慢向上浮起，浮起，(若不計氣泡內(nèi)空氣分子勢能的變化若不計氣泡內(nèi)空氣分子勢能的變化)則則()A氣泡對外做功，內(nèi)能不變，同時放熱氣泡對外做功，內(nèi)能不變，同時放熱B氣泡對外做功，內(nèi)能不變，同時吸熱氣泡對外做功，內(nèi)能不變，同時吸熱C氣泡內(nèi)能減少，同時

17、放熱氣泡內(nèi)能減少，同時放熱D氣泡內(nèi)能不變，不吸熱也不放熱氣泡內(nèi)能不變，不吸熱也不放熱解析：解析：選選B.在氣泡緩慢上升的過程中，氣泡外部在氣泡緩慢上升的過程中，氣泡外部的壓強逐漸減小，氣泡膨脹，對外做功，故氣泡的壓強逐漸減小，氣泡膨脹，對外做功，故氣泡中空氣分子的內(nèi)能減小，溫度降低但由于外部中空氣分子的內(nèi)能減小，溫度降低但由于外部恒溫且氣泡緩慢上升，故可以認為上升過程中恒溫且氣泡緩慢上升，故可以認為上升過程中氣泡內(nèi)空氣的溫度始終等于外界溫度，內(nèi)能不變，氣泡內(nèi)空氣的溫度始終等于外界溫度，內(nèi)能不變，故須從外界吸收熱量，且吸收的熱量等于對外界故須從外界吸收熱量，且吸收的熱量等于對外界所做的功所做的功

18、 如圖如圖1032所示，所示，A、B是兩個完全相同是兩個完全相同的鐵球，初溫相同的鐵球，初溫相同A放在絕熱板上，放在絕熱板上，B用絕熱繩用絕熱繩懸掛現(xiàn)只讓它們吸熱，當它們升高相同的溫度懸掛現(xiàn)只讓它們吸熱，當它們升高相同的溫度時，吸熱分別為時，吸熱分別為QA、QB，則，則()能量守恒定律的理解與應(yīng)用能量守恒定律的理解與應(yīng)用圖圖1032AQAQB BQAQB D無法確定無法確定【精講精析精講精析】A、B升高相同的溫度，根據(jù)升高相同的溫度，根據(jù)Qcmt可知，升溫需要的能量是相同的由于受熱可知，升溫需要的能量是相同的由于受熱膨脹，膨脹，A的重心升高，重力勢能增加，吸熱的重心升高，重力勢能增加，吸熱QA一一部分用于升溫，一部分用于增加重部分用于升溫，一部分用于增加重力勢能力勢能Ep，即，即QAQEp；B的重心降低，重的重心降低，重力勢能減小，吸熱力勢能減小，吸熱QB和減少的重力勢能和減少的重力勢能Ep共同共同用于升溫，即用于升溫，即QQBEp；顯然；顯然QAQB.【答案答案】C【方法總結(jié)方法總結(jié)】重力勢能的變化是此題的關(guān)重力勢能的變化是此題的關(guān)鍵無論能量怎樣變化，能量總是守恒的鍵無論能