热力学第二定律学案

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牛顿定律的应用-两类动力学问题与超重、失重

运动情况
超重、失重
视重
a=0
不超重也不失重
F=mg
a的方向竖直向上
超重
F=m(g+a)
a的方向竖直向下
失重
F=m(g-a)
a=g ，a的方向竖直向下
完全失重
F=0
名师支招：
判断物体超重或失重，仅分析加速度的方向即可，只要加速度的竖直分量向
上就是超重，加速度的竖直分量向下就是失重。
＊体验应用＊
2.(双项选择)游乐园中，游客乘坐能做加速或减速运动的升
(2)处理连接体问题时，整体法与隔离法往往交叉使用，一般的思路是先用整体法求加速度，再用隔离法求物体间的作用力。
(3)利用牛顿第二定律可以处理匀变速直线运动问题，也可以定性分析非匀变速直线运动的规律，它常和力学、电磁学等有关知识结合起来考查一些综合问题。
＊体验应用＊
1.［2009年高考安徽理综卷］在2008年北京残奥会开幕式上，运动员手拉绳索向上攀登，最终点燃了主火炬，体现了残疾运动员坚韧不拔的意志和自强不息的精神。为了探求上升过程中运动员与绳索和吊椅间的作用，可将过程简化。一根不可伸缩的轻绳跨过轻质的定滑轮，一端挂一吊椅，另一端被坐在吊椅上的运动员拉住，如图3-2-1所示。设运动员的质量为65 kg，吊椅的质量为15 kg，不计定滑轮与绳子间的摩擦。重力加速度取g=10 m/s2。当运动员与吊椅一起正以加速度a=1 m/s2上升时，试求： (1)运动员竖直向下拉绳的力； (2)运动员对吊椅的压力。
慢慢加速，再匀速运转。一顾客乘扶梯上楼，恰
好经历了这两个过程，如图3-2-8所示。那么下列
C 说法中正确的是(
)
A.顾客始终受到三个力的作用

物理选修3-3学案：第十章4热力学第二定律5热力学第二定律的微观解释含解析

4热力学第二定律5热力学第二定律的微观解释1．热传导的方向性热传导的过程可以向一个方向自发地进行(热量从高温物体自发地传给低温物体)；但向相反的方向不会自发地进行(热量不会自发地从低温物体传给高温物体)，只有借助外界的帮助才能进行。

①“自发地”过程就是在不受外来干扰的条件下进行的自然过程。

②热量可以自发地从高温物体传向低温物体，却不能自发地从低温物体传向高温物体。

③要将热量从低温物体传向高温物体，必须有“外界的影响或帮助"，就是要由外界对其做功才能完成。

电冰箱、空调就是例子。

【例1】两个温度不同的物体接触时，热量会自发地从高温物体传向低温物体,直到两者温度相等；一个温度处处相等的物体,不可能自发地变得一部分温度高、另一部分温度低。

怎样从分子热运动的角度解释热传递的方向性？解析：两个物体温度不同，分子热运动的平均动能不同，一个物体分子平均动能大，另一个物体分子平均动能小，总体来看,分子热运动的分布较为有序，能量适当集中，而热量由高温物体传到低温物体的过程中，能量变得分散和退降，分子热运动的分布较为无序。

由于一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行。

所以热传递是由高温物体传向低温物体的，即热传递具有方向性.答案：见解析点技巧：热现象的方向性自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。

无论是有生命的或是无生命的，所有的宏观自发过程都具有单向性，都有一定的方向性，都是不可逆过程。

如河水向下流，重物向下落，山岳被侵蚀，人的一生从婴儿到老年到死亡等.2．第二类永动机(1)定义：只从单一热源吸收热量，使之完全变为有用的功而不引起其他变化的热机。

(2)第二类永动机不可能制成,因为尽管机械能可以全部转化为内能，但内能却不能全部转化成机械能而不引起其他变化.释疑点:第一类永动机和第二类永动机的比较它们都不可能制成，第一类永动机的设想违反了能量守恒定律;第二类永动机的设想虽不违反能量守恒定律，但违背了跟热现象相联系的宏观自然过程具有方向性的规律.【例2】我们绝不会看到：一个放在水平地面上的物体,靠降低温度，可以把内能自发地转化为动能，使这个物体运动起来,其原因是(）A．违反了能量守恒定律B．在任何条件下内能不可能转化成机械能，只有机械能才能转化成内能C．机械能和内能的转化过程具有方向性，内能转化成机械能是有条件的D．以上说法均不正确解析:机械能和内能的相互转化必须通过做功来实现。

高二物理热力学第二定律1

1.热力学温度：以－273.150C为起点的温度叫热力学温度
符号：T 单位：开尔文（K）
6.绝对零度不可能达到
2.热力学温度T 与摄氏温度t的关系：T=t+273.15K
(在表示温度差时可以用摄氏度代替开尔文)
6.绝对零度不可能达到
3.热力学第三定律：热力学零度（0K）不可能达到
7.能源环境
4.热力学第二定律的两种表述
1、按照热传导的方向性表述为：不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化
2、按照机械能与内能转化过程的方向性来表述：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化（它也可以表述为第二类永动机是不可能制成的）自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。
第十一章分子热运动能量守恒
热力学第二定律能源环境
主讲人张志艳
1.热传导过程的方向性
热传导过程的方向性：高温物体自发的向低温物体传递热量
2.热机
3.第二类永动机
第二类永动机：从单一热源吸收的热量全部用来做功的机器（不需冷凝器，没有热散失，热效率 100％）
失败原因：不违反能量守恒，但违反热力学第二定律，第二类永动机不可能制成。
4.热力学第二定律的两种表述
3、意义：揭示了大量分子参与的宏观过程的方向性，否定了以特殊方式利用能量的可能性。
4、热力学第二定律是独立于热力学第一定律的另一本定律。
5.能量耗散
能量耗散：能量流散，无法重新收集加以利用的现象。能量耗散从能量转化的的角度反映出自然界中宏观过程具有方向性。
6.绝对零度不可能达到
1.能源：能够提供可利用能量的物质常规能源短缺已非常严重
2.能源与环境：大量消耗常规能源，带来环境问题开发新能源的方法和意义

高中物理第二定律教案

高中物理第二定律教案
教学目标
1. 理解牛顿第二定律的内容和表达式；
2. 掌握力的测量及单位；
3. 学会应用第二定律解决简单的动力学问题；
4. 培养实验操作能力和科学探究精神。

教学内容
一、牛顿第二定律的概念引入
通过回顾初中所学的力的概念，引导学生思考力和物体运动状态之间的关系。

展示日常生活中的实例，比如推车、拉弓等，让学生直观感受到力的作用效果。

二、牛顿第二定律的公式表述
F=ma，这个简洁的公式蕴含着丰富的物理内涵。

教师应详细解释公式中各个量的物理意义及其相互关系，并通过图表辅助讲解，帮助学生形成清晰的概念图像。

三、力的测量与单位
介绍力的测量工具——弹簧秤的使用方法，以及力的单位“牛顿”的定义。

通过实验演示，让学生观察并记录不同重力下弹簧的伸长情况，加深对力量化描述的理解。

四、第二定律的应用举例
通过具体的例题，如计算摩擦力、空气阻力等，展示如何运用第二定律解决问题。

同时，鼓励学生动手操作，进行小组讨论，以增强实际应用能力。

五、实验探究
设计相关的实验活动，如测定物体的加速度、验证F=ma的关系等，让学生在动手操作中深化对第二定律的认识。

教学方法
- 启发式教学：通过提问激发学生的思考，引导他们自主探索知识点；
- 实验教学：结合实验操作，使学生在实践中学习和体验物理规律；
- 讨论互动：鼓励学生之间的交流与合作，共同解决问题。

教学评价
通过课堂提问、作业布置和小测试等方式，及时了解学生对牛顿第二定律的掌握情况，并给予反馈和指导。

结语。

2013年物理选修3-3册课件：第3章第四节

的指导意义．
即时应用(即时突破，小试牛刀)
2．(单选)关于两类永动机和热力学两个定律，下
列说法正确的是( )
A．第二类永动机不可能制成是因为违反了热力学第一定律 B．第一类永动机不可能制成是因为违反了热力学第二定律
C．由热力学第一定律可知做功不一定改变内能，热传递也不一定改变内能，但同时做功和热传递
一定会改变内能
D．由热力学第二定律可知热从低温物体传向高温物体是可能的，从单一热源吸收热量，完全变
成功也是可能的
解析：选D.第一类永动机违反热力学第一定律，
第二类永动机违反热力学第二定律，A、B错；由
热力学第一定律可知W≠0，Q≠0，但ΔU＝W＋ Q可以等于0，C错；由热力学第二定律可知D中现象是可能的，但不引起其他变化是不可能的， D对．
的方向进行．
4．熵
一个系统的熵是随着系统状态的变化而变化
的．在自然过程中，系统的熵是增加的．在绝热过程或孤立系统中，熵是增加的，叫做熵增加原理．对于其他情况，系统的熵可能增加，也可能减小．
从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规
律：一个孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展，而熵值较大代表着较为无序，所以自发
思考感悟
下列现象中能量是怎样转化的？
A．水电站发电时，水轮机被水流冲击转动，带
动发电机发电
B．利用地热发电
提示：A.机械能转化为电能． B．热能转化为电能．
四、热力学第二定律的微观实质有序 1．做功是与分子群体的________运动联系在一无序起的，内能是和分子的________运动联系在一起
区别
பைடு நூலகம்
联系
两定律都是热力学基本定律，分别从不同角度揭示了与热现象有关的物理过程所遵循的规律，二者相互独立，又相互补充，都是热力学的理论基础

第四节热力学第二定律

核心要点突破
一、对热传导方向性的理解两个温度不同的物体相互接触时，热量会自发地从高温物体传到低温物体，结果使高温物体的温度降低，低温物体的温度升高．特别提醒：(1)“自发地”过程就是不受外来干扰进行的自然过程． (2)热量可以自发地从高温物体传到低温物体，但热量却不能自发地从温低物体传到高温物体． (3)要将热量从低温物体传到高温物体，必须有“外界的影响或帮助”，就是要有外界对其做功才能完成．电冰箱就是一例．
【精讲精析】第二类永动机的设想并不违背能量守恒定律，但却违背了涉及热现象的能量转化过程是有方向性的规律，故选项A错；在引起其他变化的情况下，热量也可由低温物体非自发地传递到高温物体，选项B错；机械能可以全部转化为内能，如物体克服摩擦力做功的过程，故选项C错；显然选项D为正确的表述．【答案】 D 【方法总结】第一类永动机违反能量守恒定律，第二类永动机不违反能量守恒定律，但是违反热力学第二定律．
三、对热力学第二定律的理解 1．在热力学第二定律的表述中，“自发地”、 “不产生其他影响”的涵义 (1)“自发地”指明了热传递等热力学宏观现象的方向性，不需要借助外界提供能量的帮助． (2)“不产生其他影响”的涵义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产生热力学方面的影响．如吸热、放热、做功等． 2．热力学第二定律的实质热力学第二定律的每一种表述，都揭示了大量分子参与宏观过程的方向性，进而使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性．
变式训练2 下列说法中正确的有( ) A．第二类永动机和第一类永动机一样，都违背了能量守恒定律 B．第二类永动机违背了能量转化的方向性 C．自然界中的能量是守恒的，所以不用节约能源 D．自然界中的能量尽管是守恒的，但有的能量便于利用，有的不便于利用，故要节约能源解析：选BD.第一类永动机违背了能量守恒定律，第二类永动机违背了能量转化的方向性，故A错， B对．

高中物理第5章热力学定律第节热力学第二定律熵无序程度的量度教学案鲁科版选修1

第3、4节热力学第二定律__熵—无序程度的量度1.凡是与热现象有关的宏观过程都具有方向性。

2．热力学第二定律有两种表述，克劳修斯表述：“不可能使热量从低温物体传向高温物体而不引起其他变化”，开尔文表述：“不可能从单一热源吸收热量，使之完全变为有用功而不引起其他变化”；第二类永动机违背热力学第二定律，不可能制成。

3．用来量度系统无序程度的物理量叫熵，在孤立系统中，一切不可逆过程必然朝着熵增加的方向进行。

[自读教材·抓基础]1．可逆过程和不可逆过程(1)可逆过程：一个系统由某一状态出发，经过某一过程到达另一状态，如果存在另一过程，它能使系统和外界完全复原，即系统回到原来的状态，同时消除原来过程对外界的一切影响，则原来的过程称为可逆过程。

(2)不可逆过程：如果用任何方法都不能使系统与外界完全复原，则原来的过程称为不可逆过程。

2．热传导的方向性(1)热量可以自发地由高温物体传给低温物体，或者由物体的高温部分传给低温部分。

(2)热量不能自发地由低温物体传给高温物体。

(3)热传递是不可逆过程，具有方向性。

3．功和热相互转变的方向性(1)功转变为热这一热现象是不可逆的，具有方向性。

(2)热转变为功这一热现象也是不可逆的，具有方向性。

4．结论凡是与热现象有关的宏观过程都具有方向性。

[跟随名师·解疑难]1．热传导的方向性(1)“自发地”是指没有任何外界的影响或帮助。

如重物下落、植物的开花结果等都是自然界客观存在的一些过程。

(2)热量从高温物体传给低温物体，是因为两者之间存在着温度差，而不是热量从内能多的物体传给内能少的物体。

由内能的定义可知，温度低的物体有可能比温度高的物体内能大。

2．热机的原理及效率(1)定义：热机就是消耗内能对外做功的一种装置。

(2)原理：热机从热源吸收热量Q1，推动活塞做功W，然后向冷凝器释放能量Q2。

(3)效率：由能量守恒定律知Q1＝W＋Q2，我们把热机做功W和它从热源吸收的热量Q1的比值叫做热机效率，用η表示，即η＝WQ1×100%。

黄山中学物理资料3-3——热力学第二定律

A．违反了能量守恒
B．在任何条件下内能不可能转化为机械能，只有机械能才能转化为内能
C．机械能和内能的转化过程具有方向性，内能转化成机械能是有条件的
D．以上说法均不正确
例2：下列说法正确的是（）
A．热传导的过程是有方向性的
B．第二类永动机不可能制成，因为它违反能量守恒
C．第二类永动机不可能制成，因为机械能和内能的转化过程具有方向性
（四）热力学第二定律的另外的表述：第二类永动机不可能制成。
（五）热力学第二定律的微观解释
1、有序：一个系统的个体按确定的_________，有顺序地排列。
2、无序：一个系统的个体分布没有确定的要求，分布是_________的。有序与无序是相对的。
3、宏观自发过程的方向性
一切自然过程总是沿着分子热运动的__________________的方向进行，这就是热力学第二定律的微观解释。
二、自主学习
（一）热力学定律的克劳修斯表述
1、在物理学中，热力学第二定律是反映宏观自然过程的__________的定律。克劳修斯表述：_____________________________________________________________。2、克劳修斯表述揭示了____________的方向性。
物理学科学案
课题：热力学第二定律及微观解释
主备人：
审核人：
日期：
学习目标：
1、了解热传导的方向性
2、知道热力学第二定律两种不同的表述，以及这两种表述的物理实质
3、了解什么是第二类永动机，为什么第二类永动机不可能制成
4、知道热力学第三定律
重点：热力学第二定律两种不同的表述
难点：热力学第二定律两种表述的物理实质
4、一种冷暖两用空调铭牌上标有如下指标：输入功率1kW，制冷能力1.2×104kJ/h，制热能力1.3×104kJ/h。这样该空调制热时没消耗1J电能，将发出多少热量？这是指标注错了还是能量不守恒呢？

高考物理一轮复习牛顿第二定律教学案

高考物理一轮复习牛顿第二定律教学案一．考点整理基本规律1．牛顿第二定律：物体加速度的大小跟作用力成，跟物体的质量成．加速度的方向与作用力方向．①表达式：F= ．②适用范围：只适用于参考系（相对地面静止或匀速直线运动的参考系）；只适用于物体（相对于分子、原子）、运动（远小于光速）的情况．2．单位制：①力学单位制：单位制由基本单位和导出单位共同组成．②力学中的基本单位：力学单位制中的基本单位有（kg）、______（m）和（s）．③导出单位：导出单位有N、m/s、m/s2等．3．牛顿运动定律的应用：两类基本问题，即由受力情况分析判断物体的运动情况；由运动情况分析判断物体的受力情况，关系如图．二．思考与练习思维启动1．关于力和运动的关系，下列说法正确的是（）A．物体的速度不断增大，表示物体必受力的作用B．物体的位移不断增大，表示物体必受力的作用C．若物体的位移与时间的平方成正比，表示物体必受力的作用D．物体的速率不变，则其所受合力必为02．在牛顿第二定律公式F = kma中，比例系数k的数值（）A．在任何情况下都等于1B．是由质量m、加速度a和力F三者的大小所决定的C．是由质量m、加速度a和力F三者的单位所决定的D．在国际单位制中一定等于13．楼梯口一倾斜的天花板与水平面成θ = 37°角，一装潢工人手持木杆绑着刷子粉刷天花板，工人所持木杆对刷子的作用力始终保持竖直向上，大小为F = 10 N，刷子的质量为m = 0.5 kg，刷子可视为质点，刷子与天花板间的动摩擦因数μ= 0.5，天花板长为L= 4 m．sin 37°= 0.6，cos 37°= 0.8，g取10 m/s2．试求：⑴ 刷子沿天花板向上的加速度；⑵ 工人把刷子从天花板底端推到顶端所用的时间．三．考点分类探讨典型问题〖考点1〗对牛顿第二定律的理解【例1】如图所示，物块1、2间用刚性轻质杆连接，物块3、4间用轻质弹簧相连，物块1、3质量为m，2、4质量为M，两个系统均置于水平放置的光滑木板上，并处于静止状态．现将两木板沿水平方向突然抽出，设抽出后的瞬间，物块1、2、3、4的加速度大小分别为a1、a2、a3、a4．重力加速度大小为g，则有（）A．a1 = a2 = a3 = a4 = 0 B．a1 = a2 = a3 = a4 = gC．a1 = a2 = g，a3 = 0，a4 = (m + M)g/M D．a1 = g，a2 = (m + M)g/M，a3 = 0，a4 = (m + M)g/M 【变式跟踪1】如图所示，质量为m的小球用水平轻弹簧系住，并用倾角为30°的光滑木板AB托住，小球恰好处于静止状态．当木板AB突然向下撤离的瞬间，小球的加速度大小为（）A．0 B．233g C．g D．33g〖考点2〗整体法、隔离法的灵活应用【例2】如图所示，一夹子夹住木块，在力F作用下向上提升．夹子和木块的质量分别为m、M，夹子与木块两侧间的最大静摩擦力均为f．若木块不滑动，力F的最大值是（）A．2f(m+M)/M B．2f(m+M)/mC．2f(m+M)/M– (m + M)g D．2f(m+M)/M + (m＋M)g【变式跟踪2】如图所示，50个大小相同、质量均为m的小物块，在平行于斜面向上的恒力F作用下一起沿斜面向上运动．已知斜面足够长，倾角为30°，各物块与斜面的动摩擦因数相同，重力加速度为g，则第3个小物块对第2个小物块的作用力大小为（）A．F/25 B．24F/25C．24mg + F/2 D．因为动摩擦因数未知，所以不能确定〖考点3〗动力学的两类基本问题【例3】为了研究鱼所受水的阻力与其形状的关系．小明同学用石蜡做成两条质量均为m、形状不同的“A鱼”和“B鱼”，如图所示．在高出水面H处分别静止释放“A鱼”和“B鱼”，“A鱼”竖直下潜h A后速度减为零，“B鱼””竖直下潜h B后速度减为零．“鱼”在水中运动时，除受重力外，还受浮力和水的阻力．已知“鱼”在水中所受浮力是其重力的10/9倍，重力加速度为g，“鱼”运动的位移值远大于“鱼”的长度．假设“鱼”运动时所受水的阻力恒定，空气阻力不计．求：⑴“A鱼”入水瞬间的速度v A1；⑵“A鱼”在水中运动时所受阻力f A；⑶“A鱼”与“B鱼”在水中运动时所受阻力之比f A∶f B．【变式跟踪3】质量为10 kg的物体在F = 200 N的水平推力作用下，从粗糙斜面的底端由静止开始沿斜面运动，斜面固定不动，与水平地面的夹角θ = 37°，如图所示．力F作用2 s后撤去，物体在斜面上继续上滑了1.25 s后，速度减为零．求：物体与斜面间的动摩擦因数μ和物体的总位移x（已知sin 37° = 0.6，cos 37° = 0.8，g = 10 m/s2）．四．考题再练高考试题1．【2012·安徽卷】如图所示，放在固定斜面上的物块以加速度a沿斜面匀加速下滑，若在物块上再施加一个竖直向下的恒力F，则（）A．物块可能匀速下滑 B．物块仍以加速度a匀加速下滑C．物块将以大于a的加速度匀加速下滑 D．物块将以小于a的加速度匀加速下滑【预测1】如图所示，质量分别为m和2m的两个小球置于光滑水平面上，且固定在一轻质弹簧的两端，已知弹簧的原长为L，劲度系数为k.现沿弹簧轴线方向在质量为2m的小球上有一水平拉力F，使两球一起做匀加速运动，则此时两球间的距离为（）A．F3kB．F2kC．L +F3kD．L +F2k2．【2013广东高考】．如图所示，游乐场中，从高处A到水面B处有两条长度相同的光滑轨道．甲、乙两小孩沿不同轨道同时从A处自由滑向B处，下列说法正确的有（）A．甲的切向加速度始终比乙的大 B．甲、乙在同一高度的速度大小相等C．甲、乙在同一时刻总能到达同一高度 D．甲比乙先到达B处【预测2】如图所示，AB和CD为两条光滑斜槽，它们各自的两个端点均分别位于半径为R和r的两个相切的圆上，且斜槽都通过切点P．设有一重物先后沿两个斜槽，从静止出发，由A滑到B和由C滑到D，所用的时间分别为t1和t2，则t1与t2之比为（）A．2∶1 B．1∶1 C．3∶1 D．1∶ 33．【2013江苏高考】如图所示，将小砝码置于桌面上的薄纸板上，用水平向右的拉力将纸板迅速抽出，砝码的移动很小，几乎观察不到，这就是大家熟悉的惯性演示实验．若砝码和纸板的质量分别为m1和m2，各接触面间的动摩擦因数均为μ．重力加速度为g．⑴当纸板相对砝码运动时，求纸板所受摩擦力的大小；⑵要使纸板相对砝码运动,,求需所拉力的大小；⑶本实验中，m1 = 0. 5 kg、m2 = 0. 1 kg，μ= 0. 2,砝码与纸板左端的距离d = 0. 1 m，取g =10m/ s2．若砝码移动的距离超过l = 0. 002 m，人眼就能感知．为确保实验成功，纸板所需的拉力至少多大? 【预测3】如图所示，光滑水平桌面上的布带上静止放着一质量为m = 1.0 kg的小铁块，它离布带右端的距离为L= 0.5 m，铁块与布带间动摩擦因数为μ= 0.1．现用力从静止开始向左以a0= 2 m/s2的加速度将布带从铁块下抽出，假设铁块大小不计，铁块不滚动，g取10 m/s2，求：⑴将布带从铁块下抽出需要多长时间？⑵铁块离开布带时的速度大小是多少？4．【2013安徽高考】如图所示，质量为M、倾角为α的斜面体（斜面光滑且足够长）放在粗糙的水平地面上，底部与地面的动摩擦因数为μ，斜面顶端与劲度系数为k、自然长度为l的轻质弹簧相连，弹簧的另一端连接着质量为m的物块．压缩弹簧使其长度为 0.75l时将物块由静止开始释放，且物块在以后的运动中，斜面体始终处于静止状态．重力加速度为g．⑴求物块处于平衡位置时弹簧的长度；⑵选物块的平衡位置为坐标原点，沿斜面向下为正方向建立坐标轴，用x表示物块相对于平衡位置的位移，证明物块做简谐运动；⑶求弹簧的最大伸长量；⑷为使斜面始终处于静止状态，动摩擦因数应满足什么条件（假设滑动摩擦力等于最大静摩擦力）？mαM【预测4】如图（a ）所示，“”形木块放在光滑水平地面上，木块水平表面AB 粗糙，光滑表面BC 与水平面夹角为θ = 37°．木块右侧与竖直墙壁之间连接着一个力传感器，当力传感器受压时，其示数为正值；当力传感器被拉时，其示数为负值．一个可视为质点的滑块从C 点由静止开始下滑，运动过程中，传感器记录到的力和时间的关系如图（b ）)所示．已知sin 37° = 0.6，cos 37° =0.8，g 取10 m/s 2．求： ⑴ 斜面BC 的长度； ⑵ 滑块的质量；⑶ 运动过程中滑块发生的位移．五．课堂演练自我提升1．根据牛顿第二定律，下列叙述正确的是（） A ．物体加速度的大小跟它的质量和速度大小的乘积成反比 B ．物体所受合力必须达到一定值时，才能使物体产生加速度 C ．物体加速度的大小跟它所受作用力中的任一个的大小成正比D ．当物体质量改变但其所受合力的水平分力不变时，物体水平加速度大小与其质量成反比 2．如图所示，一木块在光滑水平面上受一恒力F 作用而运动，前方固定一个弹簧，当木块接触弹簧后（） A ．将立即做变减速运动 B ．将立即做匀减速运动C ．在一段时间内仍然做加速运动，速度继续增大D ．在弹簧处于最大压缩量时，物体的加速度为零3．质量为1 kg 的质点，受水平恒力作用，由静止开始做匀加速直线运动，它在t s 内的位移为x m ，则F 的大小为（单位为N ）（）A ．2x t 2B ．2x 2t －1C ．2x 2t ＋1D ．2x t －14．一个原来静止的物体，质量是7 kg ，在14 N 的恒力作用下，则5 s 末的速度及5 s 内通过的路程为（）A ．8 m/s 25 mB ．2 m/s 25 mC ．10 m/s 25 mD ．10 m/s 12.5 m5．如图所示，A 、B 为两个质量相等的小球，由细线相连，再用轻质弹簧悬挂起来，在A 、B 间细线烧断后的瞬间，A 、B 的加速度分别是（）A ．A 、B 的加速度大小均为g ，方向都竖直向下B ．A 的加速度为0，B 的加速度大小为g 、竖直向下C ．A 的加速度大小为g 、竖直向上，B 的加速度大小为g 、竖直向下D ．A 的加速度大于g 、竖直向上，B 的加速度大小为g 、竖直向下6．如图所示，水平面上质量均为4 kg 的两木块A 、B 用一轻弹簧相连接，整个系统处于平衡状态．现用一竖直向上的力F 拉动木块A ，使木块A 向上做加速度为5 m/s 2的匀加速直线运动．选定A 的起始位置为坐标原点，g = 10 m/s 2，从力F 刚作用在木块A 的瞬间到B 刚好离开地面这个过程中，力F 与木块A 的位移x 之间关系图象正确的是（）7．如图所示，物块a 放在竖直放置的轻弹簧上，物块b 放在物块a 上静止不动．当用力F 使物块b 竖直向上做匀加速直线运动时，在下面所给的四个图象中，能反映物块b 脱离物块a 前的过程中力F 随时间t 变化规律的是（）8．物体由静止开始做直线运动，则上下两图对应关系正确的是（图中F 表示物体所受的合力，a 表示物体的加速度，v 表示物体的速度）（）9．如图所示，在倾角为θ的斜面上方的A 点处放置一光滑的木板AB ，B 端刚好在斜面上．木板与竖直方向AC 所成角度为α，一小物块自A 端沿木板由静止滑下，要使物块滑到斜面的时间最短，则α与θ角的大小关系应为（）A ．α = θB ．α = θ2C ．α = θ3 D ．α = 2θ10．质量均为m 的A 、B 两个小球之间系一个质量不计的弹簧，放在光滑的台面上．A紧靠墙壁，如图所示，今用恒力F 将B 球向左挤压弹簧，达到平衡时，突然将力撤去，此瞬间（） A ．A 球的加速度为 F /2m B ．A 球的加速度为零 C ．B 球的加速度为F /2m D ．B 球的加速度为F /m11．如图所示，位于竖直平面内的固定光滑圆轨道与水平轨道面相切于M 点，与竖直墙相切于A 点，竖直墙上另一点B 与M 的连线和水平面的夹角为60°，C 是圆轨道的圆心．已知在同一时刻，a 、b 两球分别由A 、B 两点从静止开始沿光滑倾斜直轨道运动到M 点；c 球由C 点自由下落到M 点．则（） A ．a 球最先到达M 点 B ．b 球最先到达M 点C ．c 球最先到达M 点D ．c 、a 、b 三球依次先后到达M 点12．一物体重为50 N ，与水平桌面间的动摩擦因数为0.2，现加上如图所示的水平力F 1和F 2，若F 2 = 15 N 时物体做匀加速直线运动，则F 1的值可能是（g ＝10 m/s 2）（） A ．3 N B ．25 N C ．30 N D ．50 N13．受水平外力F 作用的物体，在粗糙水平面上做直线运动，其v – t 图线如图所示，则（） A ．在0～t 1时间内，外力F 大小不断增大 B ．在t 1时刻，外力F 为零C ．在t 1～t 2时间内，外力F 大小可能不断减小D ．在t 1～t 2时间内，外力F 大小可能先减小后增大14．用一水平力F 拉静止在水平面上的物体，在F 从0开始逐渐增大的过程中，加速度a 随外力F 变化的图象如图所示，g = 10 m/s 2，则可以计算出（） A ．物体与水平面间的最大静摩擦力 B ．F 为14 N 时物体的速度C ．物体与水平面间的动摩擦因数D ．物体的质量15．某同学为了探究物体与斜面间的动摩擦因数进行了如下实验，取一质量为m 的物体使其在沿斜面方向的推力作用下向上运动，如图甲所示，通过力传感器得到推力随时间变化的规律如图乙所示，通过频闪照相处理后得出速度随时间变化的规律如图丙所示，若已知斜面的倾角α = 30°，取重力加速度g = 10 m/s 2，则由此可得（） A ．物体的质量为3 kgB ．物体与斜面间的动摩擦因数为39C ．撤去推力F 后，物体将做匀减速运动，最后可以静止在斜面上D ．撤去推力F 后，物体下滑时的加速度为103m/s 216．一辆质量为1.0×103 kg 的汽车，经过10 s 由静止加速到速度为108 km/h 后匀速前进．求：⑴ 汽车受到的合力大小；⑵ 如果关闭汽车发动机油门并刹车，设汽车受到的阻力为6.0×103 N，求汽车由108 km/h 到停下来所用的时间和所通过的路程．17．静止在水平面上的A 、B 两个物体通过一根拉直的轻绳相连，如图，轻绳长L = 1 m ，承受的最大拉力为8 N ，A 的质量m 1 = 2 kg ，B 的质量m 2 = 8 kg ，A 、B 与水平面间的动摩擦因数μ = 0.2，现用一逐渐增大的水平力F 作用在B 上，使A 、B 向右运动，当F 增大到某一值时，轻绳刚好被拉断（g = 10 m/s 2）．⑴ 求绳刚被拉断时F 的大小；⑵ 若绳刚被拉断时，A 、B 的速度为2 m/s ，保持此时的F 大小不变，当A 静止时，A 、B 间的距离为多少？18．质量为0.3 kg 的物体在水平面上做直线运动，图中a 、b 直线分别表示物体受水平拉力和不受水平拉力时的v – t 图象，取g = 10 m/s 2．求： ⑴ 物体受滑动摩擦力多大？ ⑵ 水平拉力多大？19．如图所示，倾角为37°，长为l = 16 m 的传送带，转动速度为v = 10 m/s ，动摩擦因数μ = 0.5，在传送带顶端A 处无初速度地释放一个质量为m = 0.5 kg 的物体．已知sin 37° = 0.6，cos 37°= 0.8，g = 10 m/s 2．求：⑴ 传送带顺时针转动时，物体从顶端A 滑到底端B 的时间； ⑵ 传送带逆时针转动时，物体从顶端A 滑到底端B 的时间．参考答案：一．考点整理基本规律1．正比反比相同ma惯性宏观低速2．千克米秒二．思考与练习思维启动1．AC；物体的速度不断增大，一定有加速度，由牛顿第二定律知，物体所受合力一定不为0，物体必受力的作用，A正确；位移与运动时间的平方成正比，说明物体做匀加速直线运动，合力不为0，C正确；做匀速直线运动的物体的位移也是逐渐增大的，但其所受合力为0，故B错误；当物体的速率不变，速度的方向变化时，物体具有加速度，合力不为0，D错误．2．CD；物理公式在确定物理量的数量关系的同时也确定了物理量单位的关系．牛顿第二定律的公式F= ma 是根据实验结论导出的，其过程简要如下：实验结论1：a∝F；实验结论2：a∝m-1；综合两个结论，得a∝F/m或F ∝ma．式子写成等式为F = kma，其中k为比例常数．如果选用合适的单位，可使k= 1．为此，对力的单位“N”做了定义：使质量是1 kg的物体产生1 m/s2的加速度的力，叫做1 N，即1 N = 1 kg·m/s2．据此，公式F = kma中，如果各物理量都用国际单位（即F用N作单位、m用kg作单位、a用m/s2作单位)，则k = 1．由此可见，公式F = kma中的比例常数k的数值，是由质量m、加速度a和力F三者的单位所决定的，在国际单位制中k = 1，并不是在任何情况下k都等于1，故选项A、B错，选项C、D正确．3．答案⑴2 m/s2⑵2 s⑴刷子受力如图所示，对刷子沿斜面方向由牛顿第二定律得：F sinθ–mg sinθ–F f = ma垂直斜面方向上受力平衡，有：F cos θ = mg cosθ + F N其中F f = μF N由以上三式得：a = 2 m/s2．⑵由L = at2/2得：t = 2 s．三．考点分类探讨典型问题例1 C；在抽出木板的瞬时，物块1、2与刚性轻杆接触处的形变立即消失，受到的合力均等于各自重力，所以由牛顿第二定律知a1 = a2 = g；而物块3、4间的轻弹簧的形变还来不及改变，此时弹簧对3向上的弹力大小和对物块4向下的弹力大小仍为mg，因此物块3满足mg = F，a3 = 0；由牛顿第二定律得物块4满足a4 = (F + Mg)/M = (M + m)g/M，所以C对．变式1 B；平衡时，小球受到三个力：重力mg、木板AB的支持力F N和弹簧拉力F T，受力情况如图所示．突然撤离木板时，F N突然消失而其他力不变，因此F T与重力mg的合力F =mgcos 30°=233mg，产生的加速度a =Fm=233g，B正确．例2 A；对木块M，受到两个静摩擦力f和重力Mg三个力而向上运动，由牛顿第二定律得木块不滑动的最大加速度大小为a m = (2f–Mg)/M①对整体，受到两个力，即力F和整体重力(m + M)g，由牛顿第二定律得F–(m+ M)g= (m+ M)a ②代入最大加速度即得力F的最大值F m= 2f(m+ M)/M，A项正确．变式 2 B；设题中50个小物块组成的整体沿斜面向上的加速度大小为a，由牛顿第二定律可得F–50μmg cos30°–50mg sin30° = 50ma；从整体中将第3、4、…、50共48个小物块隔离出来进行受力分析，设第2个小物块对第3个小物块的作用力大小为F N，由牛顿第二定律得F N–48μmg cos30°– 48mgsin30° = 48ma；联立以上两式解得F N= 24F/25，由牛顿第三定律可知，第3个小块对第2个小物块作用力大小为24F/25，故选项B正确．例3 ⑴“A鱼”在入水前做自由落体运动，有v A12– 0 = 2gH①得：v A1 = 2gH ②⑵“A鱼”在水中运动时受重力、浮力和阻力的作用，做匀减速运动，设加速度为a A，有F浮 + f A-mg = ma A③0 - v A12 = – 2 a A h A④由题意：F浮 = 10mg/9 由②③④式得f A = mg(H/h A– 1/9) ⑤⑶考虑到“B鱼”的受力、运动情况与“A鱼”相似，有f B = mg(H/h B– 1/9) ⑥综合⑤、⑥两式，得f A：f B = h B(9H - h A)/[h A(9H - h B)]．变式3设力F作用时物体沿斜面上升的加速度大小为a1，撤去力F后其加速度大小变为a2，则：a1t1= a2t2①有力F作用时，对物体受力分析并建立直角坐标系如图所示．由牛顿第二定律可得：F cosθ–mg sinθ–F f1 = ma1②F f1 = μF N1 = μ(mg cos θ + F sin θ) ③撤去力F后，对物体受力分析如图所示．由牛顿第二定律得：–mg sinθ–F f2= –ma2④F f2= μF N2= μm gcosθ⑤联立①②③④⑤式，代入数据得：a2 = 8 m/s2，a1 = 5 m/s2，μ = 0.25，物体运动的总位移x = a1t12/2 + a2t22/2 = 16.25 m.．四．考题再练高考试题1．C；设斜面的倾角为θ，根据牛顿第二定律，知物块沿斜面加速下滑时的加速度a = g(sinθ–μcosθ) > 0，即μ< tanθ．对物块施加竖直向下的压力F后，物块的加速度a′= [(mg+ F)sinθ–μ(mg + F)cosθ]/m = a + (F sinθ–μF cosθ)/m，且F sinθ–μF cosθ> 0，故a′ > a，物块将以大于a的加速度匀加速下滑．故选项C正确，选项A、B、D错误．预测 1 C；两个小球一起做匀加速直线运动，加速度相等，对系统进行受力分析，由牛顿第二定律可得：F = (m + 2m)a，对质量为m的小球水平方向受力分析，由牛顿第二定律和胡克定律，可得：kx = ma，则此时两球间的距离为L +F3k，C正确．2．BD预测2 B；由“等时圆”模型结论有：t AP = t CP =2Rg，t PB = t PD=2rg，所以t1 = t AP + t PB，t2 = t CP + t PB，知t1 = t2，B项正确．3．⑴砝码对纸板的摩擦力f1 = μm1g桌面对纸板的摩擦力f2 = μ(m1 + m2)g f = f1 + f2，解得f =μ(2m1 + m2)g．⑵设砝码的加速度为a1，纸板的加速度为a2，则f1= m1a1F–f1–f2= m2a2发生相对运动a2>a1解得F > 2μ(m1 + m2)g．⑶纸抽出前，砝码运动的距离x1 = a1t12/2 纸板运动的距离d + x1 = a2t12/2 纸板抽出后，砝码在桌面上运动的距离x2 = a3t22/2 l = x1 + x2由题意知a1 = a3、a1t1 = a3t3解得F = 2μ[m1 +(1 + d/l)m2]g代入数据解得F = 22.4N预测3 ⑴设铁块离开布带时，相对桌面移动的距离为x，布带移动的距离为L + x，铁块滑动的加速度为a，由牛顿第二定律得：μmg= ma，a= μg= 1 m/s2，根据运动学公式有：L＋x= a0t2/2，x = at2/2，解得：t =2La0－μg= 1 s．⑵由v = v0 + at得铁块速度v = 1×1 m/s = 1 m/s．4．⑴设物块在斜面上平衡时，弹簧的伸长量为ΔL，有mg sinα–kΔL = 0解得ΔL = (mg sinα)/k此时弹簧的长度为L + (mg sinα)/⑵当物块的位移为x时，弹簧伸长量为x + ΔL物块所受合力为F合 = mf sinα–k(x + ΔL)联立以上各式可得F合 = –kx则物块作简谐运动⑶物块作简谐运动的振幅为A = L/4 + (mg sinα)/k由对称性可知，最大伸长量为L/4 + (mg sinα)/kxmαMOfFαF N2⑷ 设物块位移x 为正，则斜面体受力情况如图所示，由于斜面体平衡，所以有水平方向 f + F N1sin α – F cos α = 0竖直方向F N2 – Mg – F N1cos α – F sin α = 0 又F = k (x + ΔL )、F N1 = mg cos α联立可得 f = kx cos α，F N2 = Mg + mg + kx sin α为使斜面体始终处于静止，结合牛顿第三定律，应有︱f ︱≤ μF N2 所以μ ≥︱f ︱/μF N2 =(k ︱x ︱cos α)/(Mg + mg + kx sin α)当 x = – A 时，上式右端达到最大值，于是有≥ [(kL + 4mg sin α)cos α]/(4Mg + 4mg cos 2α- kL sin α)预测 4 ⑴ 分析滑块受力，如图所示，由牛顿第二定律得：a 1 =g sin θ = 6 m/s 2，通过图（b ）可知滑块在斜面上运动的时间为：t 1 = 1 s ，由运动学公式得：s = a 1t 21/2 = 3 m ． ⑵ 滑块对斜面的压力为：N 1′ = N 1 = mg cos θ，木块对传感器的压力为：F 1 = N 1′sin θ；由图（b ）可知：F 1 = 12 N 解得：m = 2.5 kg ．⑶ 滑块滑到B 点的速度为：v 1 = a 1t 1 = 6 m/s ，由图（b ）可知：f 1 = f 2 = 5 N ，t 2 = 2 s ，a 2 = f 2/m= 2m/s 2，s = v 1t 2 – a 2t 22= 8m ．五．课堂演练自我提升1．D ；物体加速度的大小与质量和速度大小的乘积无关，A 项错误；物体所受合力不为0，则a ≠ 0，B项错误；加速度的大小与其所受的合力成正比，C 项错误．2．C ；物体在力F 作用下向左加速，接触弹簧后受到弹簧向右的弹力，合外力向左逐渐减小，加速度向左逐渐减小，速度增加，当弹簧的弹力大小等于力F 时合外力为0，加速度为0，速度最大，物体继续向左运动，弹簧弹力大于力F ，合外力向右逐渐增大，加速度向右逐渐增大，速度减小，最后速度减小到0，此时加速度最大．综上所述，A 、B 、D 错误，C 正确． 3．A ；由牛顿第二定律F = ma 与x = 12at 2，得出F = 2mx t 2 = 2xt2．4．C ；物体由静止开始在恒力的作用下做初速度为零的匀加速直线运动．由牛顿第二定律和运动学公式得：a = F /m = 2 m/s 2，v = at = 10 m/s ，x = at 2/2 = 25 m ． 5．C ；在细线烧断前，A 、B 两球的受力情况如图甲所示，由平衡条件可得：对B 球有F 绳 = mg 对A 球有F 弹 = mg + F 绳；在细线烧断后，F 绳立即消失，弹簧弹力及各球重力不变，两球的受力情况如图乙所示．由牛顿第二定律可得：B 球有向下的重力加速度g ；A 球有F 弹 – mg = ma A 解得a A = g ，方向向上．综上分析，选C ．6．A ；设初始状态时，弹簧的压缩量为x 0，弹簧劲度系数为k ，木块的质量为m ，则kx 0 = mg ；力F 作用在木块A 上后，选取A 为研究对象，其受到竖直向上的拉力F 、竖直向下的重力mg 和弹力k (x 0–x )三个力的作用，根据牛顿第二定律，有F + k (x 0 – x ) – mg = ma ，即F = ma + kx = 20 + kx ；当弹簧对B 竖直向上的弹力大小等于重力时B 刚好离开地面，此时弹簧对木块A 施加竖直向下的弹力F 弹，大小为mg ，对木块A 运用牛顿第二定律有F – mg – F 弹 = ma ，代入数据，可求得F = 100 N ．7．C ；将a 、b 两物体作为一个整体来进行分析，设两物体的总质量为m ，物体向上的位移为Δx = at 2/2，受到向上的拉力F 、弹簧的弹力F N 和竖直向下的重力G ，由题意得kx 0 = mg ，由牛顿第二定律得F + k (x 0– Δx ) – mg = ma ，即F = mg + ma – (mg – k Δx ) = ma + k ×at 2/2，故C 正确．8．C ；由F = ma 可知加速度a 与合外力F 同向，且大小成正比，故F – t 图象与a – t 图线变化趋势应一致，故选项A 、B 均错误；当速度与加速度a 同向时，物体做加速运动，加速度a 是定值时，物体做匀变速直线运动，故选项C 正确，D 错误．9．B ；如图所示，在竖直线AC 上选取一点O ，以适当的长度为半径画圆，使该圆过A 点，且与斜面相切于D 点．由等时圆知识可知，由A 沿斜面滑到D 所用时间比由A 到达斜面上其他各点所用时间都短．将木板下端与D 点重合即可，而∠COD = θ，则α= θ/2．10．BD ；恒力F 作用时，A 和B 都平衡，它们的合力都为零，且弹簧弹力为F ．突然将力F 撤去，对A来说水平方向依然受弹簧弹力和墙壁的弹力，二力平衡，所以A 球的合力为零，加速度为零，A 项错、B 项对．而B 球在水平方向只受水平向右的弹簧的弹力作用，加速度a = F /m ，故C 项错、D 项对． 11．CD ；设圆轨道半径为R ，据“等时圆”模型结论有，t a =4Rg= 2 Rg；B 点在圆外，t b > t a ，c 球做自由落体运动t c =2Rg；所以，有t c < t a < t b ，C 、D 正确． 12．ACD ；若物体向左做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律可知：F 2 – F 1 – μG = ma > 0，解得F 1 < 5 N ，A 正确；若物体向右做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律可知：F 1 – F 2 – μG = ma > 0，解得F 1 > 25 N ，C 、D 正确．13．CD ；0～t 1时间内，物体做加速度减小的加速运动，由F 1 - F f = ma 1，a 1减小，可知外力不断减小，A 错；由图线斜率可知t 1时刻的加速度为零，故外力大小等于摩擦力大小，B 错；t 1～t 2时间内，物体做加速度增大的减速运动，若外力方向与物体运动方向相同，由F f - F 2 = ma 2，a 2增大，可知外力逐渐减小，若外力方向与物体运动方向相反，由F f + F 3 = ma 2，a 2增大，可知外力逐渐增大，又由于在t 1时刻，外力F 大小等于摩擦力F f 的大小，所以F 可能先与物体运动方向相同，大小逐渐减小，减小到0后再反向逐渐增大，故C 、D 对．14．ACD ；由a – F 图象可知，拉力在7 N 之前加速度都是0，因此可知最大静摩擦力为7 N ，选项A正确；再由图象可知，当F = 7 N 时，加速度为0.5 m/s 2，当F = 14 N 时，加速度为4 m/s 2，即F 1 – μmg = ma 1，F 2 – μmg = ma 2，可求得动摩擦因数及物体的质量，选项C 、D 正确；物体运动为变加速运动，不能算出拉力为14 N 时物体的速度，选项B 错误． 15．ABD ；在0～2 s 由速度图象可得：a ＝Δv Δt＝0.5 m/s 2，由速度图象可知，2 s 后匀速，合外力为零，推力大小等于阻力，故0～2 s 内的合外力F 合＝21.5 N －20 N ＝1.5 N ，由牛顿第二定律可得：m ＝F 合a ＝1.50.5kg ＝3 kg ，故选项A 正确；由匀速时F 推＝mg sin α＋μmg cos α，代入数据可得：μ＝39，所以选项B 正确；撤去推力F 后，物体先做匀减速运动到速度为零，之后所受合外力为F 合′＝mg sin α－μmg cos α＝10 N ＞0，所以物体将下滑，下滑时的加速度为：a ′＝F 合′m ＝103m/s 2，故选项C 错、D 对，所以正确选项为A 、B 、D ．16．汽车运动过程如图所示，v = 108 km/h = 30 m/h ．⑴ 由v = v 0 + at 得加速度a = (v - v 0)/t = 3 m/s 2；由F = ma 知汽车受到的合力大小F = 1.0×103×3 N = 3.0×103 N ．⑵ 汽车刹车时，由F = ma 知加速度大小a ′ = f /m = 6 m/s2；据v = v 0 + at 知刹车时间t = v 0/ a ′ =5 s，由x = v 0t /2 知刹车路程x = 75 m ．17．⑴ 设绳刚要被拉断时产生的拉力为F T ，根据牛顿第二定律，对A 物体有 F T – μm 1g = m 1a 代入数值得a = 2 m/s 2；对A 、B 整体有：F –μ(m 1 + m 2)g = (m 1 + m 2)a ，代入数值得F = 40 N ．⑵ 设绳断后，A 的加速度为a 1，B 的加速度为a 2，则a 1 = μg =2 m/s 2，a 2 = (F – μm 12g )/m 2 = 3m/s 2，A 停下来的时间为t ，则t = v /a 1 = 1 s ，A 的位移为x 1，则x 1 = v 2/2a 1 = 1 m ；B 的位移。

金版新学案2023物理电子版

金版新学案2023物理电子版金版新学案2023物理电子版是一本内容丰富、形式独特、适合学生自主学习的物理教材。

其主要内容包括力学、热学、光学、电学、原子物理等多个方面。

下面是该教材的内容列表。

一、力学篇1. 运动学：描述物体运动的基本物理量、运动图像、运动方程等2. 动力学：剖析物体运动的原因、因果关系、与Newton运动定律等3. 牛顿运动定律：探究物体的惯性、作用力、反作用力、力的合成等4. 力的作用：分析初步点物理力的分类、滑动摩擦力、静摩擦力、弹性力等5. 重力和重力场：揭示万有引力的本质、地球引力场和卫星运动等现象二、热学篇1. 热学基本概念：描述温度、热量、比热、其他物性常数等基本物理概念2. 气体状态方程：介绍理想气体状态方程、查理斯定律、玻意耳定律、同温线、绝热线等3. 热力学第一、二定律：解释热力学第一定律、热力学第二定律等基本概念4. 熵和能量：分析热力学系统的熵、热能、功、热传递等重要概念5. 热力学循环：描述热力学循环的基本概念及其应用三、光学篇1. 光学基础知识：介绍光、光的传播速度、波动模型等基础知识2. 几何光学：分析光的反射、折射、成像、透镜等基本概念3. 光的波动性：说明光波的干涉、衍射等现象及其应用4. 光的荧光和激光：揭示荧光、激光等现象及其重要应用5. 光的波粒二象性：探究光的量子论和波粒二象性等现象四、电学篇1. 静电学：介绍静电荷、库仑定律、电场强度等基本概念2. 电势和电势能：分析电势、电势能、电势差等关键概念3. 电路基本概念：说明基本电路要素、欧姆定律、功率等关键概念4. 磁场基本概念：揭示磁场、磁力、磁感应强度等重要概念5. 电磁感应和变压器：阐明电磁感应现象、法拉第电磁感应定律、变压器等重要现象五、原子物理篇1. 原子基本结构：描述原子结构、质子、中子、电子、玻尔原子模型等基本概念2. 光的原子模型：说明光谱的基本概念、原子基态、激发态等关键概念3. 自然放射性现象：介绍放射性、放射性衰变、半衰期等基本概念4. 核能问题：探究核能、核反应、核武器、核能应用等问题5. 量子力学：阐述量子力学基本原理、薛定谔方程、波包概念、氢原子等基础知识总的来说，金版新学案2023物理电子版是一本系统性强、理论联系实际、基础扎实的物理教材，能够帮助学生从多个角度全面认识和掌握物理学的基础知识，并为学生的应用物理打下坚实的基础。

2022版新教材物理人教版选择性必修第三册学案-热力学定律-章末总结-含解析

章末总结体系构建见学用160页①W②Q③Q+W④自发地⑤完全⑥品质综合提升见学用160页提升一热力学第一定律及其应用例1 在如图所示的坐标系中，一定质量的某种理想气体先后发生以下两种状态变化过程：第一种变化是从状态A到状态B，外界对该气体做功为6J；第二种变化是从状态A到状态C，该气体从外界吸收的热量为9J。

图线AC的反向延长线过坐标原点O，B、C两状态的温度相同，理想气体的分子势能为零。

求：（1）从状态A到状态C的过程，该气体对外界做的功W1和其内能的增量ΔU1；（2）从状态A到状态B的过程，该气体内能的增量ΔU2及其从外界吸收的热量Q2。

答案：（1）0 9J（2）9J3J解析：（1）由题意知从状态A到状态C的过程，气体发生等容变化该气体对外界做的功W1=0根据热力学第一定律有ΔU1=−W1+Q1内能的增量ΔU1=Q1=9 J（2）状态A到状态B与状态A到状态C升高相同的温度，故内能增量相同。

A到B的过程，体积减小，温度升高该气体内能的增量ΔU2=ΔU1=9 J根据热力学第一定律有ΔU2=W2+Q2从外界吸收的热量Q2=ΔU2−W2=3 J综合提升1.公式：ΔU=Q+W其揭示了内能的增量(ΔU)、外界对物体做功(W)与物体从外界吸热(Q)之间的关系。

2.各物理量符号的意义物理量ΔU W Q大于零物体的内能增加外界对物体做功物体吸热小于零物体的内能减少物体对外界做功物体放热等于零物体内能不变物体对外界(或外界对物体)不做功物体与外界绝热3.应用热力学第一定律应注意的问题（1）只有绝热过程Q=0，ΔU=W，用做功可判断内能的变化。

（2）只有在气体体积不变时，W=0，ΔU=Q，用吸热、放热情况可判断内能的变化。

（3）若物体内能不变，即ΔU=0，W和Q不一定等于零，而是W+Q=0，功和热量符号相反、大小相等，因此判断内能变化问题一定要全面考虑。

（4）对于气体，做功W的正负一般要看气体体积变化，气体体积缩小，W>0；气体体积增大，W<0。

第4节热力学第二定律

第4节热力学第二定律第4节热力学第二定律一、教材分析本节介绍热力学第二定律，该定律与热力学第一定律是构成热力学知识的理论基础，热力学第一定律对自然过程没有任何限制，只指出在任何热力学过程中能量不会有任何增加或损失，热力学第二定律解决哪些过程可以发生，教学时要注意讲清二者的关系。

二、教学目标知识和技能1、能判断涉及热现象的宏观过程是具有方向性的；2、知道并理解热力学第二定律的两种经典表述；3、形成关于宏观热现象都具有不可逆性的概念；4、认识到热力学第一定律与热力学第二定律具有同样重要的意义。

过程和方法分析各种热学现象的过程，归纳出现象背后的普遍规律──热力学第二定律。

情感、态度和价值观1、体会科学发现的曲折性和必然性；2、体会热力学第二定律对于人类实践的指导意义。

三、教学重难点重点：热力学第二定律内容的理解。

难点：热力学第二定律的两种表述的理解。

四、学情分析学生已经掌握了热力学第一定律，能够说出一些热现象的方向性，如热传递从高温到低温，本节要求学生更加深入的理解热现象的方向性，从现象到本质，具有一定难度。

五、教学方法思考、讨论、总结发言，多媒体。

六、前准备预习学案阅读本七、时安排1时八、教学过程（一）预习检查、总结疑惑（二）情景引入、展示目标师：我们先从分析一组物理现象开始。

请看下面的一些视频：①空气和二氧化氮气体的扩散；②烧红的铁棒浸入水中冷却；③向密闭的广口瓶中充气，将瓶塞充开；④在草坪上滚动的足球最终停下；⑤一玻璃杯从桌子边缘摔在地面上破碎。

（展示视频）师：这些是我们眼中能看到的现象，大家能否描述一下上述现象的逆过程？并判断这些逆过程可能实现吗？注意语言表述的准确性，大家相互讨论一下。

（三）合作探究、精讲点拨1可逆与不可逆过程（1）热传导的方向性生1：现象①的逆过程是均匀混合的空气与二氧化氮气体过一段时间变的泾渭分明：上面是空气，下面是二氧化氮。

该过程不可能。

生2：现象②的逆过程是浸在水中的铁棒过一段时间后吸收水的热量变红了，而水温降低了。

4.4《热力学第二定律的微观解释》学案(教科版选修3-3)

课题：10、5热力学第二定律的微观解释学习目标：知识与技能：1、知道有序和无序，宏观态和微观态的概念2、知道熵的概念，知道熵是反映系统无序程度的物理量。

知道任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减少3、了解热力学第二定律的微观意义。

知道随着条件的变化，熵是变化的。

过程与方法：1、学会通过现象总结规律的科学方法2、知道熵的概念，知道任何自然过程中一个孤立系统的总熵不会减少情感态度和价值观：培养分析、归纳、综合能力重点：热力学第二定律的微观解释难点：熵的概念知识链接：1、热力学第一定律2、热力学第二定律的第一种表述：3、热力学第二定律的第二种表述：学习过程：1、举例说明什么是有序和无序。

无序意味着各处都一样，平均、没有差别，有序则相反。

有序和无序是相对的。

2、简述什么是宏观态和微观态。

系统的宏观态所对应的微观态的多少表现为宏观态无序程度的大小。

如果一个“宏观态”对应的“微观态”比较多，就说这个“宏观态”是比较无序的，同时也决定了宏观过程的方向性——从有序到无序。

3、什么样的宏观态是比较无序的？4、阅读教材p64总结热力学第二定律的微观意义5、写出熵与微观态数目的定量关系6、写出熵增加原理熵和系统内能一样都是一个状态函数，仅由系统的状态决定。

从分子运动论的观点来看，熵是分子热运动无序(混乱)程度的定量量度。

一个系统的熵是随着系统状态的变化而变化的。

在自然过程中，系统的熵是增加的。

在绝热过程或孤立系统中，熵是增加的，叫做熵增加原理。

对于其它情况，系统的熵可能增加，也可能减小。

从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律：一个孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展，而熵值较大代表着较为无序，所以自发的宏观过程总是向无序程度更大的方向发展。

例1 一个物体在粗糙的平面上滑动，最后停止。

系统的熵如何变化？解析：因为物体由于受到摩擦力而停止运动，其动能变为系统的内能，增加了系统分子无规则运动的程度，使得无规则运动加强，也就是系统的无序程度增加了，所以系统的熵增加。

热力学第二定律

2017级高二物理学案热力学第二定律课中案编制：审核：姓名___________教师寄语：虽留不住时间，但是我们可以珍惜时间。

加油，同学们！【学习目标】1．知道什么是可逆过程、不可逆过程，知道热传导和功转变的方向性。

2. 知道热机和制冷机的原理，知道什么是第二类永动机。

3. 掌握热力学第二定律的两种表述、物理实质、微观解释。

【知识要点】1．宏观自然过程的方向性⑴热传导的方向性：温度不同的两个物体接触时，热量会自发地从物体传给物体，但不会自发地从物体传给物体，这说明热传导具有。

⑵功转变为热具有方向性：机械能可以全部转化为而不产生其它影响；与此相反的过程，内能不可能全部转化为而不产生其它影响，尽管它不违背。

说明功转变为热是不可逆的，具有方向性。

总之：凡是与热现象有关的宏观过程都是有方向性。

2．热力学第二定律⑴第一种表述（克劳修斯表述）：热量不能地从低温物体传到。

⑵第二种表述（开尔文表述）：不可能从单一热源吸热，使之完全变成，而不产生其它影响。

⑶热力学第二定律的微观解释一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性的方向进行，即原理。

3．第二类永动机⑴定义：从吸收热量并使之而不产生其它影响的机械。

⑵第二类永动机不可能制成，它虽然不违背能量守恒，但违背了。

⑶热力学第二定律也可表述为：第二类永动机是不可能制成的。

做功WQ 12对外界做功W【典型例题】例1. 热传导的规律为（）A. 热量总是从热量较多的物体传递给热量较少的物体B. 热量总是从温度较高的物体传递给温度较低的物体C. 热量总是从内能较多的物体传递给内能较少的物体D. 热量可以从温度较低的物体传递给温度较高的物体例2. 如图所示，两个相通的容器P、Q间装有阀门K；P中充满气体，Q为真空，整个系统与外界没有热交换。

打开阀门K后，P中的气体进入Q中最终达到平衡，则( )A．气体体积膨胀，内能增加B．气体分子势能减少，内能增加C．气体分子势能增加，压强可能不变D．Q中气体不可能自发地全部退回到P中例3. 下列观点中正确的是（）A．熵越大，系统的无序度越大B．对于一个不可逆的绝热过程，其熵总不会减小C．气体向真空扩散时，熵值减小D．空调机既能致热又能致冷，说明热传递不存在方向性E．为了节约能源，应提高利用率，随着技术的进步，一定可以制造出效率为100%的机器例4. 关于对永动机的认识，下列说法正确的是（）A．第一类永动机和第二类永动机都违背了能量守恒定律，所以都不可能制成B．第一类永动机违背了能量守恒定律，第二类永动机没有违背能量守恒定律，因此，随着科学技术的迅猛发展，第二类永动机是可以制成的C．第一类永动机违反了热力学第一定律，第二类永动机违反了热力学第二定律，这两类永动机都不可能制成D．两类永动机的实质和工作原理是相同的，都是人们的美好设想，是永远不会实现的热力学第二定律课后案1. 下列说法正确的是( )A．热量不能由低温物体传递到高温物体B．外界对物体做功，物体的内能必定增加C．第二类永动机不可能制成，是因为违反了能量守恒定律D．不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化2．下列说法中正确的有 ( )A．第二类永动机和第一类永动机一样，都违背了能量守恒定律B．第二类永动机违背了能量转化的方向性C．自然界中的能量是守恒的，所以不用节约能源D．自然界的能量尽管是守恒的，但有的能量便于利用，有的不便于利用，故要节约能源3．下列关于热现象的说法，正确的是 ( )A．物体对外界做功，物体的内能一定减小B．气体的温度升高，气体的压强一定增大C．任何条件下，热量都不会由低温物体传递到高温物体D．任何热机都不可能使燃料释放的热量完全转化为机械能4. 下列说法正确的是（）A．气体向真空的自由膨胀是不可逆的B．气体温度每升高1 K所吸收的热量与气体经历的过程有关C．机械能可以全部转化为内能，内能也可以全部用来做功以转化成机械能D. 尽管技术不断进步，热机的效率仍不能达到100%，制冷机却可以使温度降到﹣293℃5．下列关于热现象的说法，正确的是( )A. 根据热力学第二定律可知，所有与热现象有关的宏观自然过程都具有方向性B. 内燃机可以把燃料燃烧得到的内能完全转化成机械能C．利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能是可能的D．可以从单一热源吸收热量并将它用来全部做功，而不引起其它变化6. 根据热力学定律，下列说法正确的是（）A．电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递B．空调机在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量C．科技的进步可以使内燃机成为单一热源的热机D．对能源的过度消耗将使自然界的能量不断减少，形成能源危机7．下面说法不．正确．．的是（）A．熵是物体内分子运动无序程度的量度B．热力学第二定律的微观实质是熵是增加的C．理想气体在等温膨胀过程中从外界吸收热量全部用于对外做功D．空调机既能致热又能致冷，说明热传递不存在方向性8．下列说法正确的是（）A．能量耗散说明能量在不断减少B．能量耗散从能量转化角度反映出自然界的宏观过程具有方向性C．利用高科技手段，可以将散失在环境中的内能收集起来利用而不引起其他变化D．根据热力学第二定律，在火力发电机中，燃气的内能可以全部转化为电能9. 如图所示为电冰箱的工作原理示意图．压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环，在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量到箱体外．下列说法正确的是( )A．热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外B．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为其消耗了电能C．电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律D．电冰箱的工作原理违反热力学第一定律。

热学二轮专题学案(新课标复习)

2010～2011学年二轮复习学案§1.3物理：分子动理论物体的内能热力学定律气体的性质使用时间：2011年3月10～15日【基础知识】一．分子动理论1.分子动理论基本内容：物体是由大量分子组成的；分子永不停息地做无规则运动；分子间存在着相互作用力。

2.阿伏加德罗常数：1mol任何物质含有的粒子数都相同．其值为：N A＝6．02 ×1023．3.分子的热运动(1)分子热运动：物体里的大量分子做永不停息的无规则运动，随温度的升高而加剧。

扩散现象和布朗运动可以证明分子热运动的存在。

(2)布朗运动：是指悬浮在液体中的花粉颗粒永不停息地做无规则运动．它并不是分子本身的运动，是由大量液体分子对颗粒无规则碰撞引起的。

液体分子的无规则运动是布朗运动产生的原因，布朗运动虽不是分子的运动，但其无规则性正反映了液体分子运动的无规则性．布朗运动的剧烈程度与颗粒大小和温度有关．4.分子间的相互作用力(1)分子间同时存在着相互作用的引力和斥为，引力和斥力都随分子间距离增大而减小，随分子间距离减小而增大．但斥力的变化比引力的变化快．实际表现出来的分子力是引力和斥力的合力．(2)分子间作用力（指引力和斥力的合力）随分子间距离而变的规律是：①r<r0时表现为斥力；②r=r0时分子力为零；③r>r0时表现为引力；④r>10r0以后，分子力变得十分微弱，可以忽略不计。

规律方法1.对微观量的估算首先要建立微观模型．对液体、固体来说，微观模型是分子紧密排列，将物质的摩尔体积分成N A个等份，每个等份就是一个分子，若把分子看作小立方体，则每一等份就是一个小立方体．若把分子看成小球，则每一等份就是一个小球．可以估算出分子的体积和分子的直径．气体分子不是紧密排列的，所以上述微观模型对气体不适用，但上述微观模型可用来求气体分子间的距离．例如l mol任何气体，在标准状态下的体积是22．4×10－3m3，将其分成N A个小立方体，每个小立方体中装一个气体分子，则小立方体的边长就是分子间的距离．2.阿伏加德罗常数N A=6.02×1023 mol-1是联系微观世界和宏观世界的桥梁.具体表现在：（1）固体、液体分子微观量的估算①分子数AOAANVvNMmnNN===②分子质量的估算方法：每个分子的质量为m =NMA③分子体积（分子所占空间）的估算方法：每个分子的体积（分子所占空间）AANMNvVρ1==.其中ρ为固体、液体的密度.④分子直径的估算方法把固体、液体分子看成球形，则分子直径33166ANVVdππ==;把固体、液体分子看成立方体，则331AONVVd==（2）气体分子微观量的估算方法①摩尔数4.22vn=，V为气体在标况下的体积.②分子间距的估算方法：设想气体分子均匀分布，每个分子占据一定的体积.假设为立方体,分子位于每个立方体的中心，每个小立方体的边长就是分子间距；假设气体分子占有的体积为球体，分子位于球体的球心，则分子间距离等于每个球体的直径.二．内能、能的转化和守恒( 一)内能1.分子的平均动能物体内分子动能的平均值叫做分子的平均动能．温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能就越大．对个别分子讲温度无意义．2.分子的势能由分子间的相对位置所决定的势能，叫做分子势能，分子势能的大小与物体的体积有关．当分子间的距离小于r0时，随着分子间的距离的减小，分子势能增加．当分子间距离大于r0时，随着分子间距离的增大，分子势能也增大．当分子间距离等于r0时，分子势能最小。

人教版高中物理选修3-3第十章热力学定律讲义：学案5、学案6

学案5热力学第二定律的微观解释学案6能源和可持续发展[目标定位] 1.了解有序和无序是相对的，知道宏观态与微观态，知道宏观态对应的微观态的数目与无序程度的关系.2.知道熵的概念，了解熵增加原理，知道它是热力学第二定律的另一种表述.3.了解能量耗散、能源和环境．一、热力学第二定律的微观意义[问题设计]1.如图1所示，一个箱子被挡板均匀分为左、右两室，左室有4个气体分子a、b、c、d，右室为真空，撤去挡板后，气体自由扩散，以箱子内4个分子为模型，说明具有哪些可能的宏观态和微观态，并用热力学第二定律说明，气体扩散后4个分子分布的最大一种可能和最小一种可能的情况．图1答案可能的宏观态有：左0右4，左1右3，左2右2，左3右1，左4右0；对应的微观态数目：1、4、6、4、1.不同的宏观态包含着不同数量的微观态，其中分子分布的最大一种可能情况是左2右2，最小一种可能情况是左0右4或左4右0.2．试着从无序的角度谈谈上面问题中为什么“左2右2”这种均匀分布的可能性最大，能否由此得出热力学第二定律的微观意义？答案从无序的角度看，热力学系统是由大量做无序运动的分子组成的．因为任何热力学过程都伴随着分子的无序运动状态的变化，当撤去挡板的瞬间，分子仍聚集在左室，对于左、右两室这一个整体来讲，这显然是一种高度有序的分布，当气体分子自由扩散后，气体系统就变得无序了．我们看到“左2右2”这种均匀分布的可能性最大，而分子集中在一个室中，另一个室变成真空的可能性最小．实际上，当气体系统中分子个数相当多时，撤去挡板后实际上我们只能看到气体向真空中扩散，而不可能观察到气体分子重新聚集在一室中的现象．因此，气体的自由扩散过程是沿着无序性增大的方向进行的，综上可知，一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行，这就是热力学第二定律的微观意义．[要点提炼]1．正确理解宏观态和微观态规定了某种规则，我们就规定了一个“宏观态”，这个“宏观态”可能包含一种或几种“微观态”，不同的“宏观态”对应的微观态的个数不同．如果一个“宏观态”对应的“微观态”比较多，就说这个“宏观态”是比较无序的．2．热力学第二定律的微观意义我们所说的有序状态，指的是对应着较少微观态的宏观态．自发的过程总是倾向于出现与较多微观态对应的宏观态，因此自发的过程总是从有序向着无序发展的．3．熵及熵增加原理(1)熵的概念物理学中用字母Ω表示一个宏观状态所对应的微观状态的数目，用字母S表示熵，则S＝k ln_Ω，式中k叫做玻耳兹曼常量．(2)熵增加原理在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小．这就是熵增加原理，也是热力学第二定律的另一种表述．二、能源和可持续发展[问题设计]1．流动的水带动水磨做功，由于磨盘和粮食之间的摩擦和挤压，使磨盘和粮食的温度升高，水流的一部分机械能转变成了内能，这些内能最终流散到周围的环境中，我们没有办法把这些流散的内能重新收集起来加以利用．可见，内能与机械能相比，哪种能量的品质低？答案内能2．化石能源的大量消耗会带来哪些环境问题？答案温室效应、酸雨、光化学烟雾等．[要点提炼]1．能量耗散和品质降低(1)能量耗散：有序度较高(集中度较高)的能量转化为内能，成为更加分散因而也是无序度更大的能量，分散到环境中无法重新收集起来加以利用的现象．(2)能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性．(3)能量耗散虽然不会使能量的总量减少，却会导致能量品质的降低(填“降低”或“提高”)，它实际上将能量从高度有用的形式降级为不大有用的形式．2．能源和人类社会发展(1)常规能源①常规能源：煤、石油、天然气②对环境的危害石油和煤燃烧产生的二氧化碳增加了大气中二氧化碳的含量，产生了“温室效应”．排入大气中的污染物在太阳紫外线照射下发生光化学效应，形成二次污染物“光化学烟雾”．煤燃烧时形成的二氧化硫等物质使雨水形成“酸雨”．(2)开发新能源新能源有太阳能、风能、核能、生物质能等，它们的特点是：污染少、可再生、资源丰富．一、热力学第二定律的微观意义例1关于热力学第二定律的微观意义，下列说法正确的是()A．大量分子无规则的热运动能够自动转变为有序运动B．热传递的自然过程是大量分子从有序运动状态向无序运动状态转化的过程C．热传递的自然过程是大量分子从无序程度小的运动状态向无序程度大的运动状态转化的过程D．一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行解析分子热运动是大量分子的无规则运动，系统的一个宏观状态包含着大量的微观状态，这是一个无序的运动，根据熵增加原理，热运动的结果只能使分子热运动更加无序，而不是变得有序．热传递的自然过程从微观上讲就是大量分子从无序程度小的运动状态向无序程度大的运动状态转化的过程．答案CD例2下列关于熵的说法中错误的是()A．熵是系统内分子运动无序性的量度B．在自然过程中一个孤立系统的熵总是增加或不变的C．热力学第二定律也叫做熵减小原理D．熵值越大代表着越无序解析一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行，这就是热力学第二定律的微观意义．系统的热力学过程就是大量分子向无序程度大的状态变化的过程．自然过程的方向性可以表述为：在任何自然过程中，一个孤立系统的熵值不会减小，因此热力学第二定律又称为熵增加原理．因此A、B、D说法正确，C说法错误．答案 C二、能量耗散和可持续发展例3下列对能量耗散理解正确的是()A．能量耗散说明能量在不断减少B．能量耗散遵守能量守恒定律C．能量耗散说明能量不能凭空产生，但可以凭空消失D．能量耗散从能量角度反映出自然界的宏观过程具有方向性解析在发生能量转化的宏观过程中，其他形式的能量最终转化为流散到周围环境的内能，无法再回收利用，这种现象叫能量耗散．能量耗散并不违反能量守恒定律，宇宙中的能量既没有减少，也没有消失，它从能量角度反映出自然界的宏观过程具有方向性，故A、C错，B、D对．答案BD例4以下说法正确的是()A．煤、石油、天然气等燃料的最初来源可追溯到太阳能B．汽油是一种清洁能源C．水能是可再生能源D．煤、石油等常规能源是取之不尽、用之不竭的解析煤、石油、天然气等是动、植物转化成的，其来源可追溯到太阳能，A对；汽油燃烧会引起一些化合物的产生，导致有毒气体的产生，B错；水能是可再生能源，C对；煤、石油等存储量是有限的，是不可再生能源，D错．答案AC1．(热力学第二定律的微观意义)下列关于热力学第二定律微观意义的说法正确的是() A．从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律B．一切自然过程总是沿着分子热运动无序性减小的方向进行C．有的自然过程沿着分子热运动无序性增大的方向进行，有的自然过程沿着分子热运动无序性减小的方向进行D．在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵会减小答案 A解析热力学第二定律是一个统计规律，A对；从热力学第二定律的微观本质看，一切不可逆过程总是沿着大量分子热运动无序程度增大的方向进行，B、C错；任何自然过程总是朝着无序程度增大的方向进行，也就是熵增加的方向进行，故D错．所以选A.2．(熵)对于孤立体系中发生的实际过程，下列说法中正确的是()A．系统的总熵只能增大，不可能减小B．系统的总熵可能增大，可能不变，还可能减小C．系统逐渐从比较有序的状态向更无序的状态发展D．系统逐渐从比较无序的状态向更加有序的状态发展答案AC解析在孤立体系中发生的实际过程，其系统的总熵是增加的，它不可能减小，故选项A 正确，B错误．根据熵增加原理，该系统只能是从比较有序的状态向更无序的状态发展，故选项C正确，D错误．3．(能量耗散)热现象过程中不可避免地出现能量耗散的现象．所谓能量耗散是指在能量转化的过程中无法把流散的能量重新收集、重新加以利用．下列关于能量耗散的说法中正确的是()A．能量耗散说明能量不守恒B．能量耗散不符合热力学第二定律C．能量耗散过程中能量仍守恒D．能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性答案CD解析能量耗散说明能量转化的宏观过程具有方向性，符合热力学第二定律，B错误，D正确；能量耗散过程中，能量并没有消失，能量仍然守恒，A错误，C正确．4．(可持续发展)下列供热方式最有利于环境保护的是()A．用煤做燃料供热B．用石油做燃料供热C．用天然气或煤气做燃料供热D．用太阳能灶供热答案 D解析煤、石油、天然气等燃料的利用，使人类获得大量的内能．但由于这些燃料中含有杂质以及燃烧的不充分，使得废气中含有的粉尘、一氧化碳、二氧化硫等污染了大气．而太阳能是一种无污染的能源，应大为推广，故答案应选D.题组一热力学第二定律的微观意义1．下列说法中正确的是()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 D2．对“覆水难收”的叙述正确的是()A．盛在盆中的水是一种宏观态，因盆子的因素，对应的微观态数目较少，较为有序B．盛在盆中的水是一种宏观态，因盆子的因素，对应的微观态数目较多，较为无序C．泼出的水是一种宏观态，因不受器具的限制，对应的微观态数目较多，较为无序D．泼出的水是一种宏观态，因不受器具的限制，对应的微观态数目较少，较为有序答案AC3．下列说法中正确的是()A．一切与热现象有关的宏观过程都是不可逆的B．一切不可逆过程总是沿着大量分子热运动无序程度增大的方向进行C．一切与热现象有关的宏观过程都是可逆的D．一切不可逆过程总是沿着大量分子热运动有序程度增大的方向进行答案AB4．关于熵，下列说法中正确的是()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AD5．下列关于熵的观点中正确的是()A．熵越大，系统的无序度越大B．对于一个不可逆的绝热过程，其熵增大C．气体向真空扩散时，熵值减小D．自然过程中熵总是增加的，是因为通向无序的渠道要比通向有序的渠道多很多答案ABD解析熵是系统内分子运动无序性的量度，熵越大，其无序度越大，A正确．不可逆的绝热过程，其宏观态对应的微观态数目增大，其熵会增加，不会减小，B正确．气体向真空中扩散时，无序度增大，熵值增大，C错误．自然过程中，无序度较大的宏观态出现的概率较大，因为通向无序的渠道多，D正确．6．如图1所示，质量、温度相同的酒精，分别处于气态、液态和固态三种状态下，它们的熵的大小有什么关系？为什么？图1答案S固<S液<S气原因见解析解析根据大量分子运动对系统无序程度的影响，热力学第二定律又有一种表述：由大量分子组成的系统自发变化时，总是向着无序程度增加的方向发展，至少无序程度不会减少．也就是说，任何一个系统自发变化时，系统的熵要么增加，要么不变，但不会减少．质量相同、温度相同的酒精，可以由固态自发地向液态、气态转化，所以，气态的酒精熵最大，其次是液态，固态时熵最小．题组二能量耗散和可持续发展7．下列关于能量耗散的说法中正确的是()A．能量耗散使能量的总量减少，违背了能量守恒定律B．能量耗散是指散失在环境中的内能再也不能收集起来被人类利用C．各种形式的能量向内能的转化，是能够自动发生、全额发生的D．能量耗散导致能量品质的降低答案BCD8．下列现象属于能量耗散的有()A．利用水能发电转化为电能B．电能通过灯泡中的电阻丝转化为光能C．电池的化学能转化为电能D．火炉把房子烤暖答案 D解析能量耗散是指其他形式的能转化为内能，最终流散在周围环境中无法重新收集并加以利用的现象，能够重新收集并加以利用的能不能称为能量耗散．本题中的电能、光能都可以重新收集并加以利用，如用光作能源的手表等．只有当用电灯照明时的光能被墙壁吸收之后变为周围环境的内能，才无法重新收集并加以利用，但本题没有指明该光能用来做什么，故不能算能量耗散．火炉把房子烤暖后使燃料的化学能转化成内能并流散在周围的环境中，无法重新收集并加以利用，属于能量耗散．9．能源利用的过程实质上是()A．能量的消失过程B．能量的创造过程C．能量的转化和转移过程D．能量的转化、传递并且逐渐消失的过程答案 C解析能源利用的过程是做功或热传递的过程，前者是能量的转化，后者是能量的转移．10．下列说法正确的是()A．人的学习过程随着知识的逐渐积累，引起认知系统总熵值减小B．人的学习过程随着知识的逐渐积累，引起认知系统总熵值增加C．因为能量守恒，所以无需节约能源D．热机中的内能可以全部用来做功答案 A解析人学习知识积累的过程不能自发进行，而要靠人的主观能动性，故知识积累越多，有序程度越大，认知系统的总熵值越小．热机效率不可能达到百分之百．虽然能量守恒但却有能量耗散，故仍需节约能源．11．煤是重要的能源和化工原料，直接燃烧既浪费资源又污染环境．最近，某企业利用“煤粉加压气化制备合成气新技术”，让煤变成合成气(一氧化碳及氢气总含量≥90%)，把煤“吃干榨尽”．下列有关说法中正确的是()A．煤粉加压气化制备合成气过程涉及化学变化和物理变化B．煤粉加压气化制备合成气过程涉及化学变化但没有物理变化C．该技术实现了煤的清洁利用D．该技术实现了煤的高效利用答案ACD解析煤粉加压汽化制备合成气过程中既有物理变化，又有化学变化，A正确；该技术使煤得以良好利用又环保，C、D正确，故选A、C、D.12．酸雨对植物的正常生长影响很大，为了减少酸雨的影响，应采取的措施是()①少用煤作燃料②燃料脱硫③在已经酸化的土壤中加石灰④多种植美人蕉、银杏等植物⑤开发新能源⑥多种植法国梧桐、柠檬等植物A．①②④⑤B．①②⑤⑥C．①②③④⑤D．①②③⑤⑥答案 A解析酸雨主要是由煤、石油等燃料燃烧所释放的SO2和氮氧化物在降水过程中溶入雨水形成的．因而为减少酸雨的影响，少用煤作燃料和燃料脱硫是有效的方法．开发新能源也是减少煤使用量的方法，另外美人蕉和银杏对SO2有较强的吸收能力，所以①、②、④、⑤正确，应选A.13．CO2气体有个“怪脾气”，它几乎不吸收太阳的短波辐射，大气中CO2浓度增加，能使地表温度因受太阳辐射而上升；另外，它还有强烈吸收地面红外热辐射的作用，阻碍了地球周围的热量向外层空间的排放，使整个地球就像一个大温室一样．因此，大气中CO2浓度的急剧增加已导致气温的逐步上升，使全球气候变暖．(1)这种大气中以CO2为主的气体产生的效应称为()A．光热效应B．光电效应C．光气效应D．温室效应(2)导致大气中CO2浓度增加的主要原因是()A．大量植物和生物物种灭绝B．大量燃料如石油、煤炭、天然气等的燃烧C．人口剧增，呼出的二氧化碳增多D．自然因素破坏了地球环境生态平衡(3)为了减缓大气中CO2浓度的增加，可以采取的措施有()A．禁止使用煤、石油和天然气B．开发使用核能、太阳能C．将汽车燃料由汽油改为液化石油气D．植树造林答案(1)D(2)B(3)BD解析大气中CO2浓度的增加，导致了温室效应；为了缓解这种局面，一方面要尽量少使用煤、石油等常规能源，另一方面要开发利用新能源并植树造林改善环境．。

高中物理人教版教学案：第十章第5、6节热力学第二定律的微观解释能源和可持续发展

第5、6节热力学第二定律的微观解释能源和可持续发展1.热力学第二定律的微观意义：一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行。

2．热力学第二定律可叫做熵增加原理：在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小。

3．能量耗散虽然不会导致能量总量的减少，却会导致能量品质的降低，实际上是将能量从高度有用的高品质形式降低为不大可用的低品质形式。

一、热力学第二定律的微观解释1．有序、无序一个系统的个体按确定的某种规则，有顺序地排列即有序；个体分布没有确定的要求，“怎样分布都可以”即无序。

2．宏观态、微观态系统的宏观状态即宏观态，系统内个体的不同分布状态即微观态。

3．热力学第二定律的微观意义一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行。

4．熵及熵增加原理(1)熵：表达式S＝kln Ω，k表示玻耳兹曼常量，Ω表示一个宏观状态所对应的微观状态的数目。

S 表示系统内分子运动无序性的量度，称为熵。

(2)熵增加原理：在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小。

二、能源和可持续发展1．能量耗散和品质降低(1)能量耗散：有序度较高(集中度较高)的能量转化为内能，成为更加分散因而也是无序度更大的能量，分散到环境中无法重新收集起来加以利用的现象。

(2)各种形式的能量向内能转化方向是无序程度较小的状态向无序程度较大的状态的转化，是能自动发生、全额发生的。

(3)能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的自发变化过程具有方向性。

(4)能量耗散虽然不会导致能量总量的减少却会导致能量品质的降低，实际上是将能量从高度有用的高品质形式降级为不大可用的低品质形式。

2．能源和环境1．自主思考——判一判(1)熵越小，系统对应的微观态就越少。

(√)(2)在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会增加。

(×)(3)大量分子无规则的热运动能够自动变为有序运动。

(×)(4)能量耗散会导致总能量的减少，也会导致能量品质的降低。

3-3 热力学定律学案

第四章热力学定律一、改变内能的两种方式：1.做功：（1）绝热过程：系统只由于而与外界交换能量，它不从外界吸热，也不向外界放热。

（2）做功与内能变化的关系：绝热过程中，外界对物体做功，物体内能；物体对外界做功，物体内能。

2.热传递：外界对物体不做功时，物体吸热，内能；物体放热，内能。

二、热力学第一定律：（1）内容：一个热力学系统的等于与的和。

（2）表达式:ΔU=例1．一定量的理想气体在某一过程中，从外界吸收热量2.5×104J，气体对外界做功1.0×104J 则该理想气体的内能变化了多少？例2.一定质量的理想气体在某一过程中，外界对气体做功7.0×104J，气体内能减少1.3×105J，则此过程气体向外界吸热还是放热？吸收（或放出）多少热量？例3. 在如图所示的坐标系中,一定质量的某种理想气体先后发生以下两种状态变化过程:第一种变化是从状态A到状态B,外界对该气体做功为6 J;第二种变化是从状态A到状态C, 该气体从外界吸收的热量为9 J。

图线AC的反向延长线通过坐标原点O,B、C两状态的温度相同,理想气体的分子势能为零。

求:(1)从状态A到状态C的过程,该气体对外界做的功W1和其内能的增量ΔU1;(2)从状态A到状态B的过程,该气体内能的增量ΔU2及其从外界吸收的热量Q2。

变式1.如图所示,绝热容器中间用隔板隔开,左侧装有气体,右侧为真空。

现将隔板抽掉,让左侧气体自由膨胀到右侧直至平衡,在此过程中 ( )A.气体对外界做功,温度降低,内能减少B.气体对外界做功,温度不变,内能不变C.气体不做功,温度不变,内能不变D.气体不做功,温度不变,内能减少变式2.如图所示,某同学将空的薄金属筒开口向下压入水中。

设水温均匀且恒定,筒内空气无泄漏,不计气体分子间相互作用,则被淹没的金属筒在缓慢下降过程中,筒内空气体积减小 ( )A.从外界吸热B.内能增大C.向外界放热D.内能减小重难点突破：气体实验定律与热力学第一定律的综合应用气体实验定律与热力学第一定律的结合量是气体的体积和温度,当温度变化时,气体的内能变化,当体积变化时,气体将伴随着做功,解题时要掌握气体变化过程的特点:(1)等温过程:内能不变,即ΔU=0。