人教版高中物理选修33 第10章 第3节 热力学第一定律能量守恒定律(共36张PPT)

• 3、Patience is bitter, but its fruit is sweet. (Jean Jacques Rousseau , French thinker)忍耐是痛苦的，但它的果实是甜蜜的。10:516.17.202110:516.17.202110:5110:51:196.17.202110:516.17.2021
10.3
热力学第一定律
能量守恒定律
1
• 知识复习改变系统内能的两种方式
做功
热传递
对内
（外界对物 体做功）
对外
（物体对外 界做功）
吸热
（物体从外 界吸热）
放热
（物体对外 界放热）
内能增加 内能减少 内能增加 内能减少
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1、做功和热传递的区别
（1）做功改变内能：实质上是其它形式 的能和内能 之间转化 （2）热传递：实质上是各物体间内能的转移
13、He who seize the right moment, is the right man.谁把握机遇，谁就心想事成 。2021/8/112021/8/112021/8/112021/8/118/11/2021
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14、谁要是自己还没有发展培养和教 育好， 他就不 能发展 培养和 教育别 人。2021年8月 11日星 期三2021/8/112021/8/112021/8/11
物理史问题： 能量守恒定律的发现？
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能量守恒定律的建立过程
• 能量守恒定律是建立在自然科学发展的基 础上的，从16世纪到18世纪，经过伽利略、 牛顿、惠更斯、莱布尼兹以及伯努利等ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 多物理学家的认真研究，使动力学得到了 较大的发展，机械能的转化和守恒的初步 思想，在这一时期已经萌发。
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能量守恒定律的建立过程
2.第一类永动机不可能制成 违背了能量守恒定律
学习了这一节后你有问题提出吗？ 对研究制作永动机的看法？
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人们把不消耗能量而能做功的永动机 叫第一类永动机.（不吃草的马）
根据能量守恒定律，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制成的.
• 4、All that you do, do with your might; things done by halves are never done right. ----R.H. Stoddard, American poet做一切事都应尽力而为，半途而废永远不行6.17.20216.17.202110:5110:5110:51:1910:51:19
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总结 1、热力学第一定律： ΔU = W + Q 2、能量守恒定律：
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另一种 形式，或者从一个物体转移到别的物 体；在转化和转移过程中其总量不变， 这就是能量守恒定律.
3、永动机不可能制成
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下列说法中正确的是: （A，C） A、做功和热传递是改变物体内能的两种不同的物理 过程 B、做功和热传递在改变物体内能上是等效的，因此 对物体做功就是对物体传热 C、热量是在热传递中，从一个物体向另一个物体或 物体一部分向另一部分转移的内能的多少 D、高温的物体具有热量多，低温的物体具有热量少 E、冷和热的物体混合时，热的物体把温度传给冷的 物体，最后温度相同
德国学者亥姆霍兹在柏林也宣读了同样课题的论 文。在这篇论文里，他分析了化学能，机械能， 电磁能，光能等不同形式的能的转化和守恒，并 且把结果跟永动机不可能制造成功的联系起来， 他认为不可能无中生有的创造一个永久的推动力， 机器只能转化能量，不能创造和消灭能量。亥姆 霍兹在论文里对能量守恒定律作了一个清晰，全 面而且概括的论述，使这一定律为人们广泛接受。
（3）做功和热传递在改变内能效果上是等 效的
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2、内能与热量的区别
1.内能是一个状态量，一个物体在不同的状态下 有不同的内能
2.热量是一个过程量，它表示由于热传递而引 起的变化过程中转移的能量，即内能的改变量。
3.如果没有热传递，就没有热量可言， 但此时仍有内能
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改变物体内能的方式有哪些？ ①做功 ②和热传递
• 英国物理学家焦耳从1840年到1878年将近40年 的时间里，研究了电流的热效应，压缩空气的温 度升高以及电，化学和机械作用之间的联系，做 了400多次实验，用各种方法测定了热和功之间 的当量关系，为能量守恒定律的发现奠定了坚实 的实验基础。
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能量守恒定律的建立过程
• 在1847年，当焦耳宣布他的能量观点的时候，
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• 能量守恒定律的最后确定，是在19世纪中叶由迈 尔，焦耳和亥姆霍兹等人完成。
• 德国医生迈尔是从生理学的角度开始对能量进行 研究的。1842年，他从“无不生有，有不变无” 的哲学观念出发，表达了对能量转化和守恒思想， 他分析了25种能量的转化和守恒现象，成为世界 上最先阐述能量守恒思想的人。
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3.10Kg1000C水的内能_小__于__10Kg1000C的水蒸气的内能
10Kg 00C 水的内能_大__于__10Kg 00C 的冰的内能 对于物态发生变化的过程，由吸热或放热来
分析物体内能的增减是一种很简便的判断方法.
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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。
ΔU = Q + W
该式表示的是内能的变化量跟功、热量的定 量关系，在物理学中叫做热力学第一定律.
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一.热力学第一定律：
1、内容：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、表达式：
ΔU＝ Q + W
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3.符号规定：
ΔU＝ Q + W
增加量 减小量
吸热 放热
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？
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15、一年之计，莫如树谷；十年之计 ，莫如 树木； 终身之 计，莫 如树人 。2021年8月2021/8/112021/8/112021/8/118/11/2021
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16、提出一个问题往往比解决一个更 重要。 因为解 决问题 也许仅 是一个 数学上 或实验 上的技 能而已 ，而提 出新的 问题， 却需要 有创造 性的想 像力， 而且标 志着科 学的真 正进步 。2021/8/112021/8/11August 11, 2021
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17、儿童是中心，教育的措施便围绕 他们而 组织起 来。2021/8/112021/8/112021/8/112021/8/11
• 2、Our destiny offers not only the cup of despair, but the chalice of opportunity. (Richard Nixon, American President )命运给予我们的不是失望之酒，而是机会之杯。二〇二一年六月十七日2021年6月17日星期四
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1.一个物体，如果它既没有吸收 热量也没有放出热量，那么， 外界对它做多少功，它的内能 就增加多少；物体对外界做多 少功，它的内能就减少多少.
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2.一个物体，如果外界既没有对物体 做功，物体也没有对外界做功，那么： ①如果物体吸收热量Ｑ，它的内能如 何变化？变化了多少？ ②如果放出热量Ｑ，它的内能如何变 化？变化了多少？
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9、要学生做的事，教职员躬亲共做； 要学生 学的知 识，教 职员躬 亲共学 ；要学 生守的 规则， 教职员 躬亲共 守。2021/8/112021/8/11Wednesday, August 11, 2021
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10、阅读一切好书如同和过去最杰出 的人谈 话。2021/8/112021/8/112021/8/118/11/2021 10:19:52 AM
泡利和费米利用能量守恒预言了中微子的存在 宣告了第一类永动机造不成
（4）19世纪自然科学三大发现之一 细胞学说；生物进化论；能量守恒定律
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（5）.与热力学第一定律的关系 热力学第一定律是只研究内能与其它 形式的能发生转化时的能量守恒关系.
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三.永动机不可能制成 1.第一类永动机 不需要动力或燃料，却能源源不断对外做功 的机器 制造永动机的千万次努力都以失败而告终
• 5、You have to believe in yourself. That's the secret of success. ----Charles Chaplin人必须相信自己，这是成功的秘诀。-Thursday, June 17, 2021June 21Thursday, June 17, 20216/17/2021
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能量守恒定律的建立过程
• 在19世纪中叶，还有一些人也致力于能量守恒的 研究。他们从不同的角度出发，彼此独立的研究， 却几乎同时发现了这一伟大的定律。因此，能量 守恒定律的发现是科学发展的必然结果。此时， 能量转化和守恒定律得到了科学界的普遍承认。 这一原理指出：自然界的一切物质都具有能量， 对应于不同的运动形式，能量也有不同的形式， 如机械运动的动能和势能，热运动的内能，电磁 运动的电磁能，化学运动的化学能等，他们分别 以各种运动形式特定的状态参量来表示。当运动 形式发生变化或运动量发生转移时，能量也从一 种形式转化为另一种形式，从一个系统传递给另 一个系统；在转化和传递中总能量始终不变。
• 18世纪末和19世纪初，各种自然现象之间的联 系相继被发现。伦福德和戴维的摩擦生热实验否 定了热质说，把物体内能的变化与机械运动联系 起来。1800年发明伏打电池之后不久，又发现 了电流的热效应，磁效应和其它的一些电磁现象。 这一时期，电流的化学效应也被发现，并被用来 进行电镀。在生物学界，证明了动物维持体温和 进行机械活动的能量跟它所摄取的食物的化学能 有关，自然科学的这些成就，为建立能量守恒定 律做了必要的准备。
对内做功 对外做功
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定律中各量的正、负号及含义
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二.能量守恒定律
1.自然界中存在不同形式的能
动能
动能
重力势能
重力势能
弹性势能
弹性势能
电能
电能
内能
内能
2.不同形式的. 能之间可以发相. 互转化 由特定的力做多. 少功来量度有多少能.发生了转化
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3.能量守恒定律：
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 为另一种形式，或者从一个物体 转移到别的物体，在转化或转移 的过程中其总量保持不变.
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能量守恒定律的建立过程
• 恩格斯曾经把能量转化和守恒定律称为“伟大 的运动基本规律”，认为它的发现是19世纪 自然科学的三大发现之一。（另两个发现是细 胞学说，达尔文的生物进化论）
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4.能量守恒定律的重要性
（1）是一个普遍适用的定律 比机械能守恒定律应用更广
（2）将各种现象联系在一起 力学、热学、电学、光学、化学、生物学... （3）指导着人们的生产、科研
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11、一个好的教师，是一个懂得心理 学和教 育学的 人。2021/8/112021/8/112021/8/11Aug-2111- Aug-21
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12、要记住，你不仅是教课的教师， 也是学 生的教 育者， 生活的 导师和 道德的 引路人 。2021/8/112021/8/112021/8/11Wednesday, August 11, 2021
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2.如果外界既没有对物体做功， 物体也没有对外界做功，那么 物体吸收了多少热量，它的内 能就增加多少，物体放出了多 少热量，它的内能就减少多少.
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3.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？
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ΔU 物体内能的增加量 Q 物体吸收的热量 W 外界对物体做的功
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关于物体内能，下列说法中正确的是: （A，C） A、手感到冷时，搓搓手就会感到暖些，这是利用做 功来改变物体内能 B、将物体举高或使它们的速度增大，是利用作功来 使物体内能增大 C、阳光照晒衣服，衣服的温度升高，是利用热传递 来改变物体内能的 D、用打气筒打气，筒内气体变热，是利用热传递来 改变物体的内能
既然做功和热传递都可以改变物体的内能， 那么，功、热量跟内能的改变之间一定有某种 联系，今天我们就来研究这个问题.
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问题研究
1.一个物体，它既没有吸收热量也没有 放出热量，那么： ①如果外界做的功为Ｗ，则它的内能 如何变化？变化了多少？ ②如果物体对外界做的功为Ｗ，则它 的内能如何变化？变化了多少？