粤教版高中物理3-3第三章热力学定律与能量守恒导学案

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2021-2022学年高二物理粤教版选修3-3导学案：第三章 1 内能功热量

第三章热力学基础第一节内能功热量[目标定位] 1.知道热传递的实质． 2.知道做功和热传递是转变内能的两种方式，明确两种方式的区分． 3.明确内能、功、热量、温度四个物理量的区分和联系．一、内能1．定义：物体内部全部分子做热运动的动能和分子势能的总和．2．影响因素：物体的内能由物体的温度、体积、物质的量共同打算．二、转变物体内能的两种方式1．做功在绝热过程中内能的转变用功来量度．外界对物体做多少功，物体的内能就增加多少；物体对外界做多少功，物体的内能就削减多少．2．热传递(1)热传递：高温物体总是自发地把它的内能传递给低温物体，这种没有做功而使物体内能转变的现象称为热传递．(2)热量：热传递过程中物体内能变化的量度．(3)在系统与外界互不做功的条件下系统吸取了多少热量，系统的内能就增加多少；系统放出了多少热量，系统的内能就削减多少.一、功和内能关系的理解1．内能(1)微观：全部分子的动能和势能之和．(2)宏观：只依靠于热力学系统自身状态的物理量．(3)状态量．2．功和内能变化的关系做功可以转变系统的内能，功是系统内能转化的量度，在绝热过程中：(1)外界对系统做功，系统内能增加，即ΔU＝U2－U1＝W；(2)系统对外界做功，系统内能削减，即W＝ΔU.3．内能与机械能的区分和联系(1)区分：内能与机械能是两个不同的概念．(2)联系：在肯定条件下可以相互转化，且总量保持不变．图3－1－1例1如图3－1－1所示，活塞将气缸分成甲、乙两气室，气缸、活塞(连同拉杆)是绝热的，且不漏气，以E甲、E乙分别表示甲、乙两气室中气体的内能，则在将拉杆缓慢向外拉的过程中()A．E甲不变，E乙减小B．E甲不变，E乙增大C．E甲增大，E乙不变D．E甲增大，E乙减小答案 D解析本题解题的关键是明确甲、乙两气室气体都经受绝热过程，内能的转变取决了做功的状况，对甲室内的气体，在拉杆缓慢向外拉的过程中，活塞左移，压缩气体，外界对甲室气体做功，其内能应增大，对乙室内的气体，活塞左移，气体膨胀，气体对外界做功，内能就削减，故D选项正确．借题发挥(1)压缩气体，外界对气体做功，内能增大，温度上升，柴油机就是利用这个原理点火的．(2)在绝热过程中，末态内能大于初态内能时，ΔU为正，W为正，外界对系统做功，末态内能小于初态内能时，ΔU为负，W为负，系统对外界做功．例2(双选)下列关于系统的内能的说法正确的是()A．系统的内能是由系统的状态打算的B．分子动理论中引入的系统内能和热力学中引入的系统内能是全都的C．做功可以转变系统的内能，但单纯地对系统传热不能转变系统的内能D．气体在大气中绝热膨胀时对外做了功，但气体的内能不变答案AB解析系统的内能是一个只依靠于系统自身状态的物理量，所以是由系统的状态打算的，A对；正由于内能是由系统的状态打算的，所以分子动理论中引入的内能和热力学中引入的内能是全都的，B对；做功和热传递都可以转变系统的内能，C错；气体绝热膨胀时对外界做了功，又由于与外界没有热交换，所以系统的内能要减小，故D错．二、热和内能1．传热和内能变化的关系系统在单纯传热过程中，内能的增量ΔU等于外界向系统传递的热量Q，即ΔU＝Q.2．区分三组概念(1)内能与热量：内能是状态量，可以说系统具有多少内能而不能说传递多少内能；热量是过程量，不能说系统具有多少热量，只能说传递了多少热量．(2)热量与温度热量是系统的内能变化的量度，而温度是系统内部大量分子做无规章运动的激烈程度的标志．虽然热传递的前提是两个系统之间要有温度差，但是传递的是能量，不是温度．(3)热量与功热量和功，都是系统内能变化的量度，都是过程量，肯定量的热量与肯定量的功相当，功是能量变化的量度，但它们之间有着本质的区分．例3(双选)一铜块和一铁块，质量相等，铜块的温度T1，比铁块的温度T2高，当它们接触在一起时，假如不和外界交换能量，则()A．从两者开头接触到热平衡的整个过程中，铜块内能的削减量等于铁块内能的增加量B．在两者达到热平衡以前的任意一段时间内，铜块内能削减量不等于铁块内能的增加量C．达到热平衡时，铜块的温度T＝T1＋T22D．达到热平衡时，两者的温度相等答案AD解析一个系统在热交换的过程中，假如不与外界发生热交换，温度高的物体放出的热量等于温度低的物体吸取的热量，直到温度相等，不再发生热交换为止，而热量是热传递过程中内能的变化量，所以选项A和D都正确，选项B错误；依据热平衡方程c铜m(T1－T)＝c铁m(T－T2)，解得T＝c铜T1＋c铁T2c铜＋c铁，由此可知选项C是错误的．例4若对物体做1 200 J的功，可使物体温度上升3 ℃，改用传热的方式，使物体温度同样上升3 ℃，那么物体应吸取________ J的热量，假如对该物体做3 000 J的功，物体的温度上升5 ℃，表明该过程中，物体应________(填“吸取”或“放出”)热量________ J.答案 1 200放出 1 000解析做功和传热在转变物体内能上是等效的，因此物体用做功方式使温度上升3 ℃，如用吸热方式，也使温度上升3 ℃应吸取1 200 J的热量．如对物体做功3 000 J，温度上升5 ℃，而物体温度上升5 ℃，需要的功或热量应为ΔE.1 200 J＝cm×3 ℃，ΔE＝cm×5 ℃，所以ΔE＝2 000 J.Q＝ΔE－W＝－1 000 J，因此物体应放出1 000 J的热量.做功与内能的关系1．(双选)在下述各种现象中，不是由做功引起系统温度变化的是()A．在阳光照射下，水的温度上升B．用铁锤不断锤打铅块，铅块温度会上升C．在炉火上烧水，水的温度上升D．电视机工作一段时间，其内部元件温度上升答案AC解析阳光照射下水温上升是热辐射使水的温度上升，在炉火上烧水是热传导和对流使水的温度上升，用铁锤锤打铅块的过程，是做功的过程，铅块温度上升，是由于外界做功引起的．电视机工作时，电流通过各元件，电流做功使其温度上升．可见A，C不是由做功引起温度变化的，故选A、C.2．肯定质量的气体经受一缓慢的绝热膨胀过程．设气体分子间的势能可忽视，则在此过程中()A．外界对气体做功，气体分子的平均动能增加B．外界对气体做功，气体分子的平均动能削减C．气体对外界做功，气体分子的平均动能增加D．气体对外界做功，气体分子的平均动能削减答案 D解析绝热膨胀过程是指气体膨胀过程未发生热传递，膨胀过程气体体积增大，气体对外界做功W＜0.由ΔU＝U2－U1＝W可知，气体内能减小．由于气体分子间的势能忽视，故气体分子的平均动能减小．传热与内能的关系3．关于热传递，下列说法中正确的是()A．热传递的实质是温度的传递B．物体间存在着温度差，才能发生热传递C．热传递可以在任何状况下进行D．物体内能发生转变，肯定是吸取或放出了热量答案 B解析热传递的实质是物体间内能的转移，故A错；热传递的条件是物体间存在温度差，高温物体放出热量，低温物体吸取热量，若两物体温度相同，它们之间便不再发生热传递，即达到了热平衡，故B对、C错；物体吸取或放出热量，内能会发生变化，但内能变化不肯定是热传递引起的，还可以通过做功的方式实现，故D错．4．对于热量、功和内能，三者的说法正确的是() A．热量、功、内能三者的物理意义等同B．热量、功都可以作为物体内能的量度C．热量、功、内能的单位不相同D．热量和功是由过程打算的，而内能是由物体状态打算的答案 D解析物体的内能是指物体内全部分子动能和分子势能的总和，而要转变物体的内能可以通过做功或热传递两种途径，这三者的物理意义不同，A错；热量是表示在热传递过程中物体内能变化多少的，而功也是量度用做功的方式来转变物体内能多少的，B错；三者单位都是焦耳，C 错；热量和功是过程量，内能是状态量，D正确.(时间：60分钟)题组一做功与内能的变化1．用下述方法转变物体的内能，不属于做功的方式是()A．用锤子打铁时，铁块发热B．用磨刀石磨刀时，刀发热C．双手互搓，手发热D．用自然气烧水答案 D解析A、B、C中的过程都是力对系统(铁块、刀、手)做功，内能增加和温度上升的过程．而D中的用自然气烧水则是通过热传导和热对流来实现水温上升的．2．在给自行车轮胎打气时，会发觉胎内空气温度上升，这是由于()A．胎内气体压强不断增大，而容积不变B．轮胎从外界吸热C．外界空气温度原来就高于胎内气体温度D．打气时，外界不断地对胎内气体做功答案 D解析给自行车轮胎打气，人对胎内气体做功，气体内能增加，所以温度上升．3．(双选)肯定质量的气体封闭在绝热的气缸内，当用活塞压缩气体时，肯定增大的物理量有(不计气体分子势能)()A．气体体积B．气体分子数C．气体内能D．气体分子的平均动能答案CD解析绝热过程外力对系统做功，内能增加，温度上升，分子平均动能增加．图3－1－24．如图3－1－2所示为某种椅子与其升降部分的结构示意图，M，N两筒间密闭了肯定质量的气体，M可沿N的内壁上下滑动．设筒内气体不与外界发生热交换，在M向下滑动的过程中() A．外界对气体做功，气体内能增大B．外界对气体做功，气体内能减小C．气体对外界做功，气体内能增大D．气体对外界做功，气体内能减小答案 A解析由于M，N内被封气体体积减小，所以外界对气体做功，又因气体与外界没有热交换即绝热过程，所以ΔU＝W，且ΔU>0，气体内能增加，A正确．5．如图3－1－3所示，厚壁容器的一端通过胶塞插进一支灵敏温度计和一根气针，另一端有个用卡子卡住的可移动胶塞，用打气筒通过气针渐渐向容器内打气，使容器内的压强增大到肯定程度，这时读出温度计示数．打开卡子，胶塞冲出容器口后() 图3－1－3A．温度计示数变大，试验表明气体对外界做功，内能削减B．温度计示数变大，试验表明外界对气体做功，内能增大C．温度计示数变小，试验表明气体对外界做功，内能削减D．温度计示数变小，试验表明外界对气体做功，内能增大答案 C解析打开卡子，胶塞冲出容器口后，密封气体体积增大，气体膨胀对外做功，气体内能削减，同时温度降低，温度计示数变小．题组二热传递与内能6．热传递的规律是()A．热量从内能大的物体传给内能小的物体B．热量从内能较小的物体传给内能较大的物体C．热量从温度高的物体传给温度低的物体D．热量从高温内能大的物体传给低温内能小的物体答案 C解析自发的热传递的方向是从温度高的物体传给温度低的物体，与物体的内能大小无关．7．下列关于内能与热量的说法中，正确的是()A．马铃薯所含热量高B．内能越大的物体热量也越多C．热量自发地从内能大的物体流向内能小的物体D．热量自发地从温度高的物体流向温度低的物体答案 D解析选项A是一种很常见的说法，在日常生活中似无须计较，但从物理学的角度来看，却有不妥，热量是过程量，不是状态量，不能像内能那样蕴含在物体中，选项A错；说法B与说法A存在相同的错误，此外，物体的内能与热量之间，在数量上没有必定联系，选项B错；两物体之间热量的流向只与它们的温度有关，与它们的内能无关，选项C错．8．在一个完全真空的绝热容器中放入两个物体，它们之间没有发生热传递，这是由于() A．两物体没有接触B．两物体的温度相同C．真空容器不能发生热对流D．两物体具有相同的内能答案 B解析发生热传递的条件是有温度差，而与物体内能的多少、是否接触四周的环境(是否真空)无关，故选项B正确，A、C、D错误．题组三综合题组9．物体由大量分子组成，下列说法正确的是()A．分子热运动越猛烈，物体内每个分子的动能越大B．分子间引力总是随着分子间的距离减小而减小C．物体的内能跟物体的温度和体积有关D．只有外界对物体做功才能增加物体的内能答案 C解析分子热运动越猛烈，分子的平均动能越大，但不肯定是每个分子的动能都大，故A错；分子间的引力和斥力都是随着分子间距离的减小而增大，故B错；物体的内能由物质的量、物态、体积及温度打算，即全部分子动能和分子势能之和，故C正确；物体内能的变化由做功和热传递共同打算，故D错．10．如图3－1－4所示，A、B是两个完全相同的球，分别浸没在水和水银的同一深度处，A、B 两球用同一种材料制成，当温度略微上升时，球的体积会明显变大，假如开头水和水银的温度相同，且两液体温度同时缓慢上升到同一值，两球膨胀后，体积相等，则() 图3－1－4A．A球吸取的热量较多B．B球吸取的热量较多C．两球吸取的热量一样多D．无法确定答案 B解析A、B两球上升同样的温度，体积变化又相同，则二者内能的变化相同，而B球是处在水银中的，B球膨胀时受到的压力大，对外做功多，因此B球吸取热量较多一些．11．(双选)在外界不做功的状况下，物体的内能增加了50 J，下列说法中正确的是()A．肯定是物体放出了50 J的热量B．肯定是物体吸取了50 J的热量C．肯定是物体分子动能增加了50 JD．物体的分子平均动能可能不变答案BD解析在外界不做功的状况下，内能的转变量等于传递的热量，内能增加，肯定是吸取了相等能量的热量，故A错、B对；物体内能包括全部分子的动能和势能，内能由分子数、分子平均动能、分子势能共同打算，所以内能增加了50 J并不肯定是分子动能增加了50 J．物体的分子平均动能有可能不变，这时吸取的50 J热量全部用来增加分子势能．12．如图3－1－5甲所示的容器中，A、B中各有一个可自由移动的活塞，活塞下面是水，上面是大气，大气压恒定，A、B的底部由带阀门K的管道相连，整个装置与外界绝热．打开阀门前，A中水面比B中水面高，打开阀门后，A中的水渐渐向B中流，最终达到同一高度，在这个过程中()图3－1－5A．大气压力对水做功，水的内能增加B．水克服大气压力做功，水的内能削减C．大气压力对水不做功，水的内能不变D．大气压力对水不做功，水的内能增加答案 D解析打开阀门K稳定后，容器A、B中的水面相平，相当于题图乙中画斜线部分的水从A移到B，这部分水的重力势能削减了，即重力对水做了功，同时大气压力对A容器中的水做正功为p0S A h A，对B容器中的水做负功为p0S B h B，由于两部分水的体积相等，所以大气压力对水做的总功为零．由于容器绝热，系统与外界之间没有热交换，而重力对系统做正功，故水的内能增加．图3－1－613．某同学做了一个小试验；先把空的烧瓶放入冰箱冷冻，一小时后取出烧瓶，并快速把一个气球紧密地套在瓶颈上，然后将烧瓶放进盛满热水的烧杯里，气球渐渐膨胀起来，如图3－1－6所示．这是由于烧瓶里的气体吸取了水的__________，温度____________，体积________．(2)若只对肯定质量的抱负气体做1 500 J的功，可使其温度上升5 K．若改成只用热传递的方式，使气体温度同样上升5 K，那么气体吸取________ J的热量．假如对该气体做了2 000 J的功，使其温度上升了5 K，表明在该过程中，气体还________(选填“吸取”或“放出”)热量________J.答案(1)热量上升增大(2)1 500放出500解析(1)烧瓶和烧瓶内的气体要从热水杯中吸取水的热量，温度上升，体积增大．(2)做功和热传递在转变物体内能上是等效的，因此对气体做功1 500 J使温度上升5 K，如用吸热方式，也使温度上升5 K应吸取1 500 J的热量．假如对气体做功2 000 J，温度上升5 K，则气体内能增加ΔU＝1 500 J，由W＋Q＝ΔU，知Q＝ΔU－W＝－500 J，因此，气体应放出热量500 J.。

2021-2022学年高二物理粤教版选修3-3导学案：第三章热力学基础章末整合提升

一、做功、热传递与内能变化的关系1.做功与热传递的区分与联系做功和热传递是转变物体内能的两种方式，它们在转变物体的内能上是等效的，但它们的本质不同.做功是其他形式的能和内能之间的转化，热传递则是物体间内能的转移.2.热力学第确定律ΔU＝W＋Q正确理解公式的意义及符号含义是解决本类问题的关键. (1)外界对物体做功，W>0；物体对外做功，W<0；(2)物体从外界吸热，Q>0；物体放出热量，Q<0；(3)ΔU>0，物体的内能增加；ΔU<0，物体的内能削减.分析题干，确定内能转变的方式(W、Q)→推断W、Q的符号→代入公式ΔU＝W＋Q→得出结论⎩⎪⎨⎪⎧ΔU>0，则内能增加|ΔU|；ΔU<0，则内能削减|ΔU|.例1当把打足气的车胎内的气体快速放出时，会发觉车胎气嘴处的温度明显降低，则在这个过程中()A.气体对外做功，同时向外散发热量B.气体对外做功，车胎内气体温度降低，从外界吸热C.外界对车胎内气体做功，车胎内气体向外传递热量D.外界对车胎内气体做功，同时向车胎内气体传递热量答案 B解析气体快速放出时，气体体积膨胀对外做功，同时温度降低，使气嘴处温度明显低于外界温度，从外界吸热.故正确答案为B.例2确定质量的抱负气体自状态A经状态C变化到状态B.这一过程的V－T图象表示如图1所示，则()图1A.在过程AC中，外界对气体做功，内能不变B.在过程CB中，外界对气体做功，内能增加C.在过程AC中，气体压强不断变大D.在过程CB中，气体压强不断减小答案AC解析由图象可知，AC过程是等温压缩，CB过程是等容升温，据气态方程可推断出：AC过程气体体积变小，外界对气体做功，气体内能不变，气体压强不断变大；CB过程气体体积不变，内能增加，明显气体从外界吸热，气体压强不断增大，故A、C正确.例3确定质量的气体从外界吸取了4.2×105J的热量，同时气体对外做了6×105J的功，问：(1)物体的内能是增加还是削减？变化量是多少？(2)分子势能是增加还是削减？(3)分子的平均动能是增加还是削减？答案(1)内能削减1.8×105J(2)分子势能增加(3)分子平均动能削减解析(1)气体从外界吸热为Q＝4.2×105J，气体对外做功W＝－6×105J，由热力学第确定律ΔU＝W＋Q＝(－6×105J)＋(4.2×105J)＝－1.8×105J.ΔU为负，说明气体的内能削减了.所以，气体内能削减了1.8×105J.(2)由于气体对外做功，所以气体的体积膨胀，分子间的距离增大了，分子力做负功，气体分子势能增加了.(3)由于气体内能削减，同时分子势能增加，所以分子平均动能削减.二、能量守恒定律及应用1.能量守恒定律：能量既不会凭空产生，也不会凭空消逝，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另一个物体，在能的转化或转移过程中其总量不变.能量守恒定律是自然界普遍适用的规律，不同形式的能可以相互转化.2.应用能量守恒定律解题的方法和步骤(1)认清有多少种形式的能(例如动能、势能、内能、电能、化学能、光能等)在相互转化.(2)分别写出削减的能量ΔE减和增加的能量ΔE增的表达式.(3)依据下列两种思路列出能量守恒方程：ΔE减＝ΔE增.①某种形式的能削减，确定存在其他形式的能增加，且削减量和增加量确定相等.②某个物体的能量削减，确定存在其他物体的能量增加，且削减量与增加量确定相等.(4)解方程，代入数据，计算结果.例4在近地的高空中，雨滴几乎是匀速下落的，设在此过程中所产生的热量有30%被雨滴吸取，求雨滴在近地下落40m前、后的温度差？(g取10m/s2，水的比热容为4.2×103 J/kg·℃)答案上升0.03℃解析设雨滴的质量为m由于雨滴匀速下落，所以雨滴重力势能的削减等于雨滴克服阻力所做的功雨滴重力势能的削减，W＝mgh＝400m J转化成雨滴内能的为Q＝W·η＝400m J×30%＝120m J由Q＝cmΔt得：Δt＝Qcm≈0.03℃三、热力学其次定律的应用1.热力学其次定律的两种表述(1)依据热传递的方向性表述为：热量不能自发地从低温物体传到高温物体，这是热力学其次定律的克劳修斯表述.(2)依据机械能与内能转化的方向性表述为：不行能从单一热库吸取热量，使之完全变成功，而不产生其他影响.这是热力学其次定律的开尔文表述.2.热力学其次定律的微观意义(1)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)用熵来表示热力学其次定律：在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小.3.在整个自然界中，无论有无生命，全部宏观的自发过程都具有单向性，都是不行逆过程.如河水向下游流，重物向下落，房屋由新到旧直至倒塌，人要从婴儿到老年直至死亡等.例5下面关于热力学其次定律微观意义的说法中正确的是()A.从微观的角度看，热力学其次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不会减小答案AD解析系统的热力学过程就是大量分子无序运动状态的变化，从微观角度看，热力学其次定律是一个统计规律，所以A对；热力学其次定律的微观意义是“一切自然过程总是沿着分子热运动无序性增大的方向进行”，所以B、C均错；D项是在引入熵之后对热力学其次定律微观意义的描述，D对.故正确答案为A、D.例6炎炎夏日，两位同学在布满凉意的空调室内，就空调机的工作过程是否遵循热力学其次定律的问题发生了争辩.甲同学说：空调机工作时，不断地把热量从室内传到室外，即从低温物体传到高温物体，可见它并不遵循热力学其次定律.乙同学说：热力学其次定律是热力学系统的普遍规律，空调机的工作过程不行能违反它.两人各执一词，都无法使对方信服.请你对他们的论点作出评价.答案空调机工作时，热量是由低温物体传到高温物体，但不是自发的，要有压缩机工作，产生了其它影响，所以不违反热力学其次定律，乙同学的观点正确.。

物理粤教版高二年级选修3-3第三章第4节热力学第二定律教学设计

热力学第二定律教学设计——选修3-3 第三章第四节【教材分析】一、本节的热力学第二定律，解决热力学过程进行的方向性，是整个热力学知识的理论基础，要使学生了解此定律与热力学第一定律的区别与联系二、对于热力学第二定律，教材先从学生生活中比较熟悉的热传导过程的方向性和机械能和内能转化的方向性入手，以一定的感性认识为基础，再通过逻辑分析，研究与热现象有关的过程的方向性问题。

三、对第二类永动机不可能制成做分析，并区别于第一类永动机四、教材介绍了热力学第二定律的两种表述，要注意说明这两种不同表述的只是表述的角度不同，但物理实质是等效的。

五、本教材为了降低学生理解的难度，也换了一个角度，从微观角度解释热力学第二定律，即无序系性增加，并由此引入并了解熵的概念。

【设计思想】一、从身边的生活现象的实例导入，并借助生动的图片与动画，积极创设情景，尽量使问题简单化，开展讨论与交流，让学生从自己的学习体验和感悟中获得知识。

二、热力学第二定律不象以往的实验定律可以推导和验证，是在大量实验事实的基础上总结出来，内容的表述比较抽象和难以理解，教师要引导学生对关键词的作深刻地理解，要引导学生多运用实例来辅助理解。

三、通过及时的反馈训练检验学生学习效果并设计合理的课后练习【教学目标】一、知识与技能：1.了解热传递过程的方向性，机械能和内能转化的方向性2.知道热力学第二定律的两种不同的表述，以及这两种表述的物理实质。

3.知道什么是第二类永动机，为什么第二类永动机不可能制成。

4.知道热力学第二定律的微观解释5.知道熵是描述物体无序程度的物理量二、过程与方法：1.从大量生活生动实例入手，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2.通过对热力学第二定律两种经典表述的等效，以及从宏观、微观两个角度理解热力学第二定律，学会多角度、多方位考虑问题三、情感、态度与价值观：1.通过学习热力学第二定律，使我们知道自然界一切现象都是由规律可循的，违背自然定律做研究是不可能成功的（热机的效率不会达到100%，第二类永动机不可能做成）2.自然界发生的一切过程中的能量都是守恒的，但不违背能量守恒定律的宏观过程并不都能发生。

高中物理第3章第2、3节热力学第一定律能量守恒定律学案粤教版选修3-3

第三章热力学基础第二节热力学第一定律第三节能量守恒定律1．理解热力学第一定律，并掌握其表达式．2．能运用热力学第一定律解释自然界能量的转化、转移问题．3．理解能量守恒定律，知道能量守恒定律是自然界普遍遵从的基本规律．4．知道第一类永动机是不可能制成的．1．热力学第一定律的表达式为ΔU＝Q＋W，它不仅反映了做功和热传递这两种改变内能方式的等效性，也给出了功、热量跟内能改变量的定量关系．2．应用热力学第一定律进行计算时，要遵循各物理量的符号规定，Q>0，表示物体吸收热量，W>0表示外界对物体做功，ΔU>0，表示内能增加，当它们为负值时，都分别表示各自的相反过程．3．在解决理想气体的等压膨胀过程问题时，热力学第一定律中各物理量符号为：W<0，ΔU>0，Q>0，等压压缩时符号相反，在等容过程中，W＝0，ΔU＝Q，在等温过程中，ΔU ＝0，W＝－Q．4．不同形式的能之间可以相互转化，例如，电流通过导体时，电能转化为内能，燃料燃烧时，化学能转化为内能，炽热的灯丝发光，内能转化为光能．5．各种形式的能相互转化过程中守恒，能量守恒定律的内容为：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．6．能量守恒定律是自然界中的一条普遍规律，恩格斯把这一定律称为“伟大的运动基本定律”，并把这一定律和细胞学说、达尔文的生物进化论称为19世纪自然科学的三大发现．7．第一类永动机是指不需要任何动力或燃料却能不断对外做功的机器，它不可能造成的原因是违背了能量守恒定律．8．能量守恒定律的发现在物理学理论的发展上使经典物理学从经验科学发展成完整的理论科学，在哲学上为辩证唯物主义自然观提供了自然科学基础，揭示了自然界中各种不同的运动形式是相互联系的，且在转化过程数量上保持守恒．所以，能量守恒定律论证了物质运动的不灭性和统一性．1．如图是密闭的气缸，外力推动活塞压缩气体，对缸内气体做功800J，同时气体向外界放热200 J，缸内气体的(A)A．温度升高，内能增加600 JB．温度升高，内能减少200 JC．温度降低，内能增加600 JD．温度降低，内能减少200 J解析：由热力学第一定律，ΔU＝Q＋W＝－200 J＋800 J＝600 J，内能增加600 J，则温度一定升高，A正确．2．关于内能的变化，以下说法正确的是(C)A．物体吸收热量，内能一定增大B．物体对外做功，内能一定减少C．物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变D．物体放出热量，同时对外做功，内能可能不变解析：根据热力学第一定律，ΔU＝W＋Q，物体内能的变化与做功及热传递两个因素均有关，物体吸收热量，内能也不一定增大，因为物体可能同时对外做功，故内能有可能不变或减少，A错，物体对外做功，还有可能吸收热量、内能可能不变或增大，B错、C正确；放出热量，同时对外做功，内能一定减少，D错误．3．密闭有空气的薄塑料瓶因降温而变扁，此过程中瓶内空气(不计分子势能)(D)A．内能增大，放出热量B．内能减小，吸收热量C．内能增大，对外界做功D．内能减小，外界对其做功解析：不计分子势能时瓶内空气的内能只与其温度有关，温度降低时其内能减小．塑料瓶变扁时瓶内空气体积减小，外界对其做功．再由热力学第一定律知此过程中瓶内空气要放出热量，故只有D正确．4．汽车关闭发动机后，沿斜面匀速下滑的过程中(C)A．汽车的机械能守恒B．汽车的动能和势能相互转化C．汽车的机械能转化成内能，汽车的总能量减少D．汽车的机械能逐渐转化为内能，汽车的总能量守恒解析：汽车能匀速下滑，一定受阻力作用，克服阻力做功，机械能转化为内能，一部分内能散发出去，汽车的总能量减少．5．景颇族的祖先发明的点火器如图所示，用牛角做套筒，木制推杆前端粘着艾绒，猛推推杆，艾绒即可点燃，对筒内封闭的气体，在此压缩过程中(B)A．气体温度升高，压强不变B．气体温度升高，压强变大C．气体对外界做正功，气体内能增加D．外界对气体做正功，气体内能减少解析：筒内封闭气体被压缩过程中，外界对气体做正功．由热力学第一定律ΔU＝W＋Q知，气体内能增加，温度升高．由理想气体状态方程pV T＝C知，气体压强增大．选项A、C、D错误，选项B正确．6．(多选)一物体获得一定初速度后，沿着一粗糙斜面上滑，在上滑过程中，物体和斜面组成的系统(BD)A．机械能守恒B．总能量守恒C．机械能和内能增加D．机械能减少，内能增加解析：物体沿斜面上滑的过程中，有摩擦力对物体做负功，所以物体的机械能减少，由能量转化和守恒定律知，内能应增加，能的总量不变．7．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，不计气体分子间的相互作用，则被淹没的金属筒在缓缓下降过程中，筒内空气体积减小，空气一定(C)A．从外界吸热 B．内能增大C．向外界放热 D．内能减小解析：本题考查气体性质和热力学第一定律，由于不计气体分子之间的相互作用，且整个过程缓慢进行，所以可看成温度不变，即气体内能不变，选项B、D均错．热力学第一定律ΔU＝W＋Q，因为在这个过程中气体体积减小，外界对气体做了功，式中W取正号，ΔU ＝0，所以Q为负，即气体向外放热，故选项A错、C对．8．(多选)如图所示，用绝热活塞把绝热容器隔成容积相同的两部分，先把活塞锁住，将质量和温度都相同的理想气体氢气和氧气分别充入容器的两部分，然后提起销子，使活塞可以无摩擦地滑动，当活塞平衡时(CD)A．氢气的温度不变 B．氢气的压强增加C．氢气的体积增大 D．氧气的温度升高解析：理想气体氢气和氧气的质量虽然相同，但由于氢气的摩尔质量小，故氢气物质的量多，又体积和温度相同，由压强的微观解释可知氢气产生的压强大，当拔掉销子后，会推动活塞向氧气一方移动，这时氢气对外做功，又无热传递，由ΔU＝W＋Q可知，氢气内能减少，温度降低，对氧气而言，体积减小，外界对它做功，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q ，无热传递的情况下，氧气内能增加，温度升高．9．如图所示，a、b、c、d表示一定质量的理想气体状态变化过程中的四个状态，图中ad平行于横坐标轴，dc平行于纵坐标轴，ab的延长线过原点，以下说法不正确的是(A)A．从状态d到c，气体不吸热也不放热B．从状态c到b，气体放热C．从状态a到d，气体对外做功D．从状态b到a，气体吸热解析：从状态d到c，温度不变，理想气体内能不变，但是由于压强减小，所以体积增大，对外做功，要保持内能不变，一定要吸收热量，故选项A错；气体从状态c到状态b是一个降压、降温过程，同时体积减小，外界对气体做功，而气体的内能还要减小(降温)，就一定要伴随放热的过程，故选项B正确；气体从状态a到状态d是一个等压、升温的过程，同时体积增大，所以气体要对外做功，选项C正确；气体从状态b到状态a是个等容变化过程，随压强的增大，气体的温度升高，内能增大，而在这个过程中气体的体积没有变化，就没有做功，气体内能的增大是因为气体吸热的结果，故选项D正确．10．如图所示的两端开口的“U”形管中，盛有同种液体，并用阀门K将液体隔成左、右两部分，左边液面比右边液面高．现打开阀门K，从打开阀门的两边液面第一次平齐的过程中，液体向外放热为Q，内能变化量为ΔU，动能变化量为ΔE k；大气对液体做功为W1，重力做功为W2，液体克服阻力做功为W3，由功能关系可得①W1＝0②W2－W3＝ΔE k ③W2－W3＝Q＝ΔU④W3－Q＝ΔU其中，正确的是(B)A．①②③ B．①②④C．②③ D．①③解析：由动能定理可知W2－W3＋W1＝ΔE k，其中W1＝p·ΔV左－p·ΔV右＝0，可知①、②正确．由热力学第一定律ΔU＝W＋Q得ΔU＝W3－Q，可知④正确、③错误．综合以上分析可知B正确．。

物理粤教版高二年级选修3-3第三章第2节热力学第一定律教学设计

选修3-33.2《热力学第一定律》教学设计一、设计思想高中物理课程应促进学生自主学习，让学生积极参与、乐于探究、勇于实验、勤于思考。

通过多样化的教学方式，帮助学生学习物理知识与技能，培养其科学探究能力，使其逐步形成科学态度与科学精神。

基于这种理念，本教学设计以“热力学第一定律”为载体，多角度培养学生分析问题，善于总结的科学探究能力。

二、课标要求、教材分析及教学对象分析1．课标要求高中物理新课标对本节要求，理解热力学第一定律，并能结合实际分析解决具体的物理问题。

2．教材分析本节课主要是学习热力学第一定律，而下一节课是能量守恒定律，本节课是在讲述改变内能的两种方式的基础上直接得出，也为能量守恒定律的学习作了一个很好的铺垫。

学习好这一节课对后续知识的接受好掌握有很大的益处。

据教材的特点和地位，本节的目标定位如下：1．能够从能量转化的观点理解热力学第一定律及其公式表达，会用公式ΔU =W+Q分析和计算问题。

建议在讲完热力学第一定律后，给出其表达式，为增进学生对其理解，最好能举出实际例子，应用热力学第一定律计算或解释。

2.本节课的教学重点定位于对ΔU =W+Q的理解和应用，根据热力学第一定律知，物体内能的改变量，运用此公式时，需要注意各物理量的符号：物体内能增加时，为正，物体内能减少时，为负；外界对物体做功时，为正，物体对外界做功时，为负；物体吸收热量时，为正，物体放出热量。

三、三维目标1．知识与技能：（1）理解和掌握物体跟外界做功和热传递的过程中W、Q、ΔU的物理意义。

（2）会确定的W、Q、ΔU正负号。

（3）理解热力学第一定律ΔU =W+Q（4）会应用热力学第一定律ΔU =W+Q分析和计算具体问题。

2．过程与方法：在培养学生能力方面，这节课中要让学生理解热力学第一定律ΔU =W+Q，并会用ΔU =W+Q分析和计算问题，培养学生利用所学知识解决实际问题的能力。

3．情感态度与价值：热力学第一定律是物理学科热学分支的基本定律之一，应用热力学第一定律ΔU =W+Q来分析物理现象、解决物理问题是很重要的物理思维方法。

2019-2020年高中物理能量守恒定律教案粤教版选修3-3

2019-2020年高中物理能量守恒定律教案粤教版选修3-3一、教学目标1．在物理知识方面的要求：（1）理解量守恒定律，能列举出量守恒定律的实例；（2）理解“永动机”不能实现的原理。

2．让学生初步学会运用量守恒定律计算一些简单的内能和机械能相互转化的问题。

3．量守恒定律是自然科学的基本定律之一，应用量守恒的观点来分析物理现象、解决物理问题是很重要的物理思维方法。

二、重点、难点分析1．重点内容是量守恒定律，强调量守恒定律是自然科学中最基本定律。

学习运用量守恒原理计算一些物理习题。

2．运用量守恒定律对具体的自然现象进行分析，说明能是怎样转化的，对学生来说是有难度的。

三、教具幻灯、幻灯片，其内容是：1．反映电能、机械能、化学能与内能相互转化的实例插图。

2．反映自然界各种形式能相互转化的实例插图。

3．历史上有人设计的“永动机”插图。

四、主要教学过程（一）引入新课我们知道刀具在砂轮上磨削时，刀具发热是因为通过摩擦力做功，机械能转化为内能。

在暖气片上放有一瓶冷水，过一段时间后水变热，这是通过热量传递使这瓶水内能增加。

这些实例中，物体的内能为什么增加了？是凭空产生的还是由其他形式能转化来的？能的转化过程中数量之间有什么关系？这是今天要学习的内容。

（二）教学过程设计1．机械能与内能转化过程中能量守恒（1）运动的汽车紧急刹车，汽车最终停下来。

这过程中汽车的动能（机械能）转化为轮胎和路面的内能（假定这过程没有与周围物体有热交换，即不散热也不吸热）。

摩擦力做了多少功，内能就增加多少。

公式W=△U表示了做功与内能变化的关系，这公式也反映出做功过程中，机械能的损失数量恰好等于物体内能增加的数量。

（2）把一铁块放入盛有水的烧杯中，用酒精灯加热烧杯内水，直至水沸腾。

在这一过程中，铁块从周围水中吸收了热量使它温度升高，内能增加。

这过程中水的一部分内能通过热量传递使铁块内能增加。

铁块吸收多少热量，它内能就增加多少。

公式Q=△U表示吸收的热量与内能变化量的关系，也反映出铁块增加的内能数量与水转移给铁块的内能数量相等。

高中物理第三章热力学基础章末复习课学案粤教版选修3-3

第三章热力学基础章末复习课[知识体系]热力学基础⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎧内能⎩⎪⎨⎪⎧功和内能：在绝热情况下，功是① 变化的量度热和内能：只有热传递时，② 是内能变化的量度做功和热传递在改变物体的内能上是③ 的热力学第一定律⎩⎪⎨⎪⎧表达式：ΔU ＝④ 能量守恒定律：不会凭空⑤ ，也不会凭空消失，只能⑥ 和⑦ ，总量⑧ 第一类永动机不能制成，违背了⑨ 定律热力学第二定律⎩⎪⎨⎪⎧克劳修斯表述：热量不能自动地从⑩ 物体传到⑪ 物体开尔文表述：不可能从单一热源吸收热量，并把它全部用来做⑫ ，而不引起其他变化微观解释：与热现象有关的自发的宏观过程总是朝着分子热运动无序性⑬ 的方向进行熵：描述物体的⑭ 第二类永动机不能制成，违背了热力学⑮ 定律能源与可持续发展⎩⎪⎨⎪⎧能源与环境能量降退与节约能源主题1 热力学第一定律1．做功和热传递的区别与联系．做功和热传递是改变物体内能的两种方式，它们在改变物体的内能上是等效的，但它们的本质不同．做功是其他形式的能和内能之间的转化，热传递则是物体间内能的转移．特别提醒 (1)存在温度差是发生热传递的必要条件，热量是物体热传递过程中物体内能的改变量，热量与物体内能的多少、温度的高低无关．(2)机械能是描述物体机械运动状态的量，而内能是描述物体内部状态的量．两者没有直接关系，但可以相互转化．2．热力学第一定律．热力学第一定律揭示了内能的增量(ΔU )与外界对物体做功(W )和物体从外界吸热(Q )之间的关系，即ΔU ＝W ＋Q ，正确理解公式的意义及符号含义是解决本类问题的保证．(1)外界对物体做功，W >0；物体对外做功，W <0；(2)物体从外界吸热，Q >O ；物体放出热量，Q <0；(3)ΔU >O ，物体的内能增加；ΔU <0，物体的内能减少．特别提醒分析题干，确定内能改变的手段(W 、Q )→判断W 、Q 的符号→代入公式ΔU＝W ＋Q →得出结论⎩⎪⎨⎪⎧ΔU ＞0，则内能增加|ΔU |；ΔU ＜0，则内能减少|ΔU |. 【典例1】 (2016·全国Ⅱ卷)(多选)一定量的理想气体从状态a 开始，经历等温或等压过程ab 、bc 、cd 、da 回到原状态，其pT 图象如图所示，其中对角线ac 的延长线过原点O .下列判断正确的是________．A ．气体在a 、c 两状态的体积相等B ．气体在状态a 时的内能大于它在状态c 时的内能C ．在过程cd 中气体向外界放出的热量大于外界对气体做的功D ．在过程da 中气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功E ．在过程bc 中外界对气体做的功等于在过程da 中气体对外界做的功解析：由理想状态方程知ca 为等容线，体积相等则A 正确；a 、c 两状态a 的温度大于b 的温度，则a 的内能大于b 的内能，故B 正确；由热力学第一定律ΔU ＝W ＋Q 知，cd 过程温度不变(内能不变)则Q ＝－W ，故C 错误；da 过程温度升高内能增大，则吸收的热量大于对外做的功，故D 错误；bc 过程温度降低量和da 过程温度的升高量相同则内能的变化量相同，由热力学第一定律知E 正确．答案：ABE针对训练1．某驾驶员发现中午时车胎内的气压高于清晨时的，且车胎体积增大．若这段时间胎内气体质量不变且可视为理想气体，那么下列说法正确的是( )A．外界对胎内气体做功，气体内能减小B．外界对胎内气体做功，气体内能增大C．胎内气体对外界做功，内能减小D．胎内气体对外界做功，内能增大解析：对车胎内的理想气体分析知，因为是理想气体，分子势能认为是0，内能只看分子动能；中午温度升高，分子平均动能增大，故内能增大，体积增大，胎内气体对外做功，故选D.答案：D主题2 热力学第二定律1．热力学第二定律的两种表述．(1)热传导具有方向性：热量不能自发地从低温物体传递到高温物体．(2)机械能与内能转化的方向性：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不产生其他影响．2．热力学第二定律的微观解释．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，即在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减少．应用时应注意把握“方向性”和“熵增加原理”来正确分析和判定．第一类“永动机”：是指设想中的既不消耗能量又能源源不断地对外做功的机器．它违背了能量转化和守恒定律，因此，不可能实现．第二类“永动机”：是指设想中的效率达到100%的热机．第二类永动机虽没有违背能量转化和守恒定律，但违背了热力学第二定律，因此也是不可能实现的．3．分析问题的方法．(1)掌握热力学第二定律时，要注意理解其本质，即热力学第二定律是对宏观自然过程进行方向的说明．凡是对这种宏观自然过程进行方向的说明，都可以作为热力学第二定律的表述．本章对热力学第二定律的表述很多，但这些不同形式的表述都是等价的．(2)自然过程：自然过程是指没有外来干扰自然进行的过程．(3)热传导具有方向性：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给低温物体，而低温物体不可能自发地将热量传给高温物体．要实现低温物体向高温物体传递热量，必须借助外界的帮助，因而产生其他影响或引起其他变化．(4)气体的扩散现象具有方向性：两种不同的气体可以自发地进入对方，最后成为均匀的混合气体，但这种均匀的混合气体绝不会自发地分开，成为两种不同的气体．(5)机械能和内能的转化过程具有方向性：物体在水平面上运动，因摩擦而逐渐停止下来，但绝不可能出现物体吸收原来传递出去的热量后，自发地在地面上重新运动起来．(6)气体向真空膨胀具有方向性：气体可自发地向真空容器膨胀，但绝不可能出现气体自发地从容器中流出，容器内变为真空．【典例2】(多选)下列说法中正确的是( )A．热量能够从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体B．热量能够从高温物体传到低温物体，也能从低温物体传到高温物体C．机械功可以全部转化为热量，但热量不可能全部转化为机械功D．机械功可以全部转化为热量，热量也可以全部转化为机械功解析：由热传递产生的条件可知热量能够自发地从高温物体传到低温物体，当外界对系统做功时，可以使系统从低温物体吸收热量传到高温物体，但不是自发的，所以A错误，B 正确；运动物体克服摩擦力做功，最终停止，这个过程机械功全转化为热量．在温度不变的膨胀过程中，系统吸热全用于对外做功，所以C错误，D正确．答案：BD针对训练2．(多选)下列说法中正确的是( )A．一切涉及热现象的宏观过程都具有方向性B．一切不违背能量守恒与转化定律的物理过程都是可能实现的C．由热力学第二定律可以判断物理过程能否自发进行D．一切物理过程都不可能自发地进行解析：能量转移和转化的过程都是具有方向性的，A对。

2019高考物理一轮复习选修3-3 学案03 热力学定律与能量守恒 [导学案]

选修3-3 热学学案03 第 1 页共 2 页学案03 热力学定律与能量守恒知识点一、热力学第一定律 I1．改变物体内能的两种方式：(1)做功(转化)；(2)热传递(转移)。

2．热力学第一定律：(1) 内容：一个热力学系统内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它做功之和。

(3) ΔU ＝Q ＋W 的三种特殊情况：①ΔU ＝W ，物体内能的增加等于外界对物体做的功。

②ΔU ＝Q ，物体内能的增加等于物体从外界吸收的热量。

③适应于密闭气体)，W ＝－Q ，外界对物体做的功等于物体放出的热量。

知识点二、热力学第二定律 I1．三种表述：（孤立系统自发地过程具有宏观方向性，不可逆。

）(1)(2) 开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功而不产生其他影响。

(3) 用熵的概念表示热力学第二定律：在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小。

2．3．宏观方向性：知识点三、能量守恒定律 I1．内容：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别的形式，或者是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。

2．条件性：一切自然现象都遵守能量守恒定律，无条件。

某一种形式的能是否守恒有条件。

3．两类永动机：不可实现(1) 第一类永动机：不消耗任何能量，却源源不断地对外做功的机器。

违背能量守恒定律。

(2) 第二类永动机：从单一热库吸收热量，全部用来对外做功，而不引起其他变化的机器。

不违背能量守恒，但违背热力学第二定律。

4．能源利用：能量耗散，品质降低。

应重视环保，开发新能源(太阳能、生物能、风能、水能…)。

辨析理解(1) 绝热过程中，外界压缩气体做功20 J ，气体的内能可能不变。

( )(2) 在给自行车打气时，会发现打气筒的温度升高，这是因为打气筒从外界吸热。

( )(3) 可以从单一热源吸收热量，使之完全变成功。

( )班级：姓名：学案03 第 2 页共 2 页考点1、热力学定律与能量守恒定律例1 关于一定质量的理想气体，下列叙述正确的是。

粤教版高中物理选修3-3 同步导学案：第3章第4节热力学第二定律

第四节热力学第二定律学习目标重点难点1．通过自然界中热传导方向性的实例,了解热力学第二定律,并能用热力学第二定律解释第二类永动机不能制造成功的原因．2．能用热力学第二定律解释自然界中的能量转化、转移及方向性问题．3．尝试运用热力学第二定律解决一些实际问题. 1．热力学第二定律的两种不同表述,以及两种表述的物理实质．(重点)2．第二类永动机及其不能制成的原因．(重点) 3．对熵概念的理解．(难点)一、自然过程的方向性1．基本知识(1)热传导的方向性①两个温度不同的物体互相接触时,热量会自发地从高温物体传给低温物体,最后两个物体温度相同达到热平衡．②热传导过程是有方向性的．即热量从高温物体向低温物体的热传导过程是能自发进行的．(2)机械能和内能转化过程的方向性①机械能全部转化为内能的过程是可以自发进行的．②内能全部转化为机械能,是不能自发进行的．③第二类永动机(ⅰ)定义：从单一热源吸热全部用来做功,而不引起其他变化的热机．(ⅱ)不可能制成原因：违背了热力学第二定律．2．思考判断(1)在一定条件下,热量也可以从低温物体传给高温物体．(√)(2)第二类永动机不可能制造成功是因为能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,只能从一个物体转移到别的物体,或者从一种形式转化成为另一种形式．(3)热量不可能从低温物体传到高温物体．(×)3．探究交流热量能自发地从高温物体传给低温物体,我们所说的“自发地”指的是没有任何外界影响或者帮助．电冰箱是让“热”由低温环境传递到高温环境．这是不是自发进行的？说明理由．【提示】电冰箱能够把热量从低温物体传给高温物体,在该过程中电冰箱要消耗电能．电冰箱能够把热量从低温物体传给高温物体,一旦切断电源,电冰箱就不能把其内部的热量传给外界的空气了,相反,外界的热量会自发地传给电冰箱,使其温度逐渐升高．二、热力学第二定律及微观解释1．基本知识(1)热力学第二定律的表述①克劳修斯的表述热量不能自动地从低温物体传递到高温物体．或者说,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开尔文的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．(2)热力学第二定律的微观实质①做功是与分子群体的有序运动联系在一起的,内能是和分子的无序运动联系在一起的,机械能转化为内能的过程,从微观上来说,是大量分子的有序运动朝无序运动的方向转换的过程,其相反方向的过程是大量分子从无序运动朝有序运动方向转换的过程．②热传导过程是使物体内部分子的热运动由比较有序的状态向无序的状态转化的过程．③与热现象有关的自发的宏观过程,总是朝着分子热运动状态无序性增加的方向进行的．2．思考判断(1)我们可以利用高科技手段,将流散到周围环境中的内能重新收集起来加以利用而不引起其他变化．(×)(2)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,这在原理上是可行的．(√)3．探究交流随着科技的不断发展,假如能够使热机没有漏气、没有摩擦、也没有机体热量损失,是不是能够使热机效率达到100%.【提示】不能,原因是热机的工作物质吸收的热量不能全部用来做功,如汽车尾气会带走一部分热量．三、熵基本知识(1)意义：描述物体的无序程度,物体内部分子热运动无序程度越高,物体的熵就越大．(2)分子自由膨胀过程是一个向大量分子运动的无序性增加的方向进行的过程,气体的熵是增加的,这个过程可以自发进行．对热力学第二定律实质的理解【问题导思】1．热力学第二定律的各种表述的内容是什么？2．热力学第二定律的不同表述有什么共同的物理意义？1．克劳修斯表述指明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,其物理本质是揭示了热传递过程是不可逆的．2．开尔文表述中的“单一热源”指温度恒定且均匀的热源．“不引起其他变化”是指唯一效果是热量全部转变为功而外界及系统都不发生任何变化．其物理实质揭示了热变功过程是不可逆的．3．两种表述是等价的甲乙如果克劳修斯表述不成立,则开尔文表述也不成立．4．热力学第二定律的每一种表述都揭示了大量分子参与的宏观过程的方向性,进而使人们认识到自然界中一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性,都是不可逆的．1．在可以引起其他影响的情况下,热量可以从低温物体传到高温物体,如空调、冰箱等．2．分析热力学第二定律的应用问题时都不能忽视“自发性”和“不引起其他变化”的物理意义．随着世界经济的快速发展,能源短缺问题日显突出,近期油价不断攀升,已对各国人民的日常生活造成了各种影响,如排长队等待加油的情景已经多次在世界各地发生,能源成为困扰世界经济发展的重大难题之一,下列有关能量转化的说法中正确的是( )A．不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功,而不引起其他的变化B．只要对内燃机不断改进,就可以把内燃机得到的全部内能转化为机械能C．满足能量守恒定律的物理过程都能自发地进行D．外界对物体做功,物体的内能必然增加【审题指导】(1)与热现象有关的宏观现象具有方向性．(2)热力学第二定律的两种表述的理解．【解析】由热力学第二定律的开尔文表述可知A对．热机效率总低于100%,B错．满足能量守恒的过程未必能自发进行,任何过程一定满足热力学第二定律,C错．由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知,W>0,ΔU 不一定大于0,即内能不一定增加,D错．【答案】 A1．(双选)下列关于热力学第二定律说法正确的是( )A．所有符合能量守恒定律的宏观过程都能真的发生B．机械能可以全部转化为内能,而内能无法全部用来做功以转换成机械能C．气体向真空的自由膨胀是可逆的D．热运动的宏观过程会有一定的方向性【解析】热运动的宏观过程会有一定的方向性,符合能量守恒定律的宏观过程并不能都真的发生,故A错误,D正确；根据热力学第二定律,一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的,所以气体向真空的自由膨胀是不可逆的．故C错误；根据热力学第二定律,不可能从单一热源吸热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响,所以机械能可以全部转化为内能,而内能无法全部用来做功以转换成机械能．故B正确．故选BD.【答案】BD热力学第一、第二定律的比较及两类永动机的比较【问题导思】1．热力学第一定律和第二定律有什么区别和联系？2．对比两类永动机不能制成的原因各是什么？1．热力学第一定律与热力学第二定律比较热力学第一定律热力学第二定律区别热力学第一定律是能量守恒定律在热力学中的表现,否定了创造能量和消灭能量的可能性,从而否定了第一类永动机热力学第二定律是关于在有限空间和时间内,一切和热现象有关的物理过程、化学过程具有不可逆性的经验总结,从而否定了第二类永动机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2.两类永动机的比较分类第一类永动机第二类永动机设计要求不消耗任何能量,可以不断做功(或只给予很小的能量启动后,可以永远运动下去)将内能全部转化为机械能,而不引起其他变化(或只有一个热源,实现内能与机械能的转化)不可能的原因违背了能量转化与守恒定律违背了热力学第二定律关于两类永动机和热力学两个规律,下列说法正确的是( )A．第二类永动机不可能制成是因为违背了热力学第一定律B．第一类永动机不可能制成是因为违背了热力学第二定律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】第一类永动机违背能量守恒定律,第二类永动机违背热力学第二定律,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．【答案】 D热力学第一定律和热力学第二定律的应用技巧1．应用热力学第一定律,一定要考虑改变物体内能的两种方式,只有做功和热传递两方面都确定,才能确定物体内能的变化．2．热力学第二定律的理解,关键是对热现象宏观过程的方向性的理解,要抓住“自发”和“不引起其他变化”等所表述的物理意义．2．(双选)关于第二类永动机,下列说法中正确的是( )A．没有冷凝器,只有单一的热源,能将从单一热源吸收的热量全部用来做功,而不引起其他变化的热机叫作第二类永动机B．第二类永动机违背了能量守恒定律,所以不可能制成C．第二类永动机不可能制成,说明机械能可以全部转化为内能,内能却不能全部转化为机械能D．第二类永动机不可能制成,说明机械能可以全部转化为内能,内能却不能全部转化为机械能,同时不引起其他变化【解析】没有冷凝器,只有单一的热源,能将从单一热源吸收的热量全部用来做功,而不引起其他变化的热机叫作第二类永动机．故A正确；第二类永动机违背了热力学第二定律．故B错误；机械能可以全部转化为内能,内能却不能全部转化为机械能,同时不引起其他变化．故D正确,C错误．故选A、D.【答案】AD熵——无序程度的量度【问题导思】1．什么是熵？它是由什么决定的？2．从熵的概念分析,热力学第二定律的实质是什么？1．熵是反映系统无序程度的物理量,正如温度反映物体内分子平均动能大小一样,系统越混乱无序程度越大,这个系统的熵就越大．2．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．下面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作熵减小原理D．熵值越大代表着越无序【解析】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,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 正确,C错误．【答案】 C3．将一滴红墨水滴入一杯清水中,红墨水会逐渐扩散到整杯水中,呈均匀分布,试说明这个过程中熵的变化．【解析】一滴红墨水和一杯清水这两个系统是比较有序的,也可以说无序程度较小,即熵值较小．当把这两个系统混合后,随着红墨水扩散的进行,系统内这种宏观状态的无序程度大大增强,所以系统的熵值大大增加．【答案】熵是增加的对热力学第二定律的两种表述是等价的证明热力学第二定律常见的表述有两种．第一种表述：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；第二种表述：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．图甲是根据热力学第二定律的第一种表述画出的示意图：外界对制冷机做功,使热量从低温物体传递到高温物体．请你根据第二种表述完成示意图乙．根据你的理解,热力学第二定律的实质是________．甲乙【解析】观察甲图说明制冷机是通过外力做功把热量从低温物体传递到高温物体的．图乙如图所示．【答案】一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性1．明确热力学第二定律的两种表述是等效的．其实质是自然界中进行的所有涉及热现象的宏观过程都具有方向性．2．特别注意“不引起其他变化”和“引起其他变化”．热量从低温物体可以传到高温物体,但要“引起其他变化”．1．(双选)关于热传导的方向性,下列说法正确的是( )A．热量能自发地由高温物体传给低温物体B．热量能自发地由低温物体传给高温物体C．在一定条件下,热量也可以从低温物体传给高温物体D．热量不可能从低温物体传给高温物体【解析】在有外力做功的情况下,热量可以从低温物体传给高温物体,而热量只能自发地从高温物体传给低温物体．【答案】AC2．下列说法正确的是( )A．热力学第二定律否定了以特殊方式利用能量的可能性B．电流流过导体转化为内能,反过来,可将内能收集起来,再转化成相同大小的电流C．可以做成一种热机,由热源吸取一定的热量而对外做功D．冰可以融化成水,水也可以结成冰,这个现象违背了热力学第二定律【解析】热力学第二定律说明了一切与热现象有关的宏观过程都是有方向性的,但并没有否认以特殊方式利用能量的可能性,故A错；功和内能的转化具有方向性,其逆过程是不可能自发实现的,故B错；冰融化成水,水结成冰,伴随着能量的转移,不是自发进行的,没有违背热力学第二定律．【答案】 C3．第二类永动机不可能制成,是因为( )A．违背了能量守恒定律B．热量总是从高温物体传递到低温物体C．机械能不能全部转化为内能D．内能不能全部转化为机械能,同时不引起其他变化【解析】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,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,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,C错；但在不引起其他变化的情况下,内能却不能全部转化成机械能,D对．【答案】 D4．(双选)关于气体向真空中扩散的规律的叙述中正确的是( )A．气体分子数越少,扩散到真空中的分子全部回到原状态的可能性越小B．气体分子数越多,扩散到真空中的分子全部回到原状态的可能性越大C．扩散到真空中的分子在整个容器中分布越均匀,其宏观态对应的微观态数目越大D．气体向真空中扩散时,总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行【解析】气体分子向真空中扩散时,分子数越少,分子全部分布于原状态下即全部回到原状态的概率越大；分子数越多,分子全部分布于原状态下即全部回到原状态的概率越小,则A、B错误．扩散到真空中的分子在整个容器中均匀分布的概率最大,即其宏观态对应的微观态最多,并且这一宏观态的无序性最强,C、D正确．【答案】CD。

粤教版高中物理选修3-3 同步导学案：第3章第1节内能功热量

第一节内能功热量学习目标重点难点1.了解改变物体内能的两种方式：做功和热传递.2.了解内能的变化可以分别用功和热量来量度.3.理解热量的概念.4.理解做功和热传递对于改变物体内能的等效性以及它们的本质区别. 1.理解物体内能的概念,知道功与内能的关系．(重点)2.热传递对内能的改变．(重点)3.内能的改变与做功的方式无关,仅与做功的数量有关．(难点)4.热传递对内能的改变效果．(难点)改变物体内能的两种方式1．基本知识(1)内能①定义：物体内部所有分子做热运动的动能和分子势能的总和．②影响因素：物体的内能由物体的温度、体积、物质的量共同决定．(2)做功改变物体的内能做功可以改变物体的内能,外界对气体做功,气体的温度升高,内能增加；气体膨胀对外做功,气体的温度下降,内能减小．气体被压缩或膨胀时做功,气体的内能就发生变化．(3)热传递改变物体的内能①热传递：高温物体总是自发地把它的内能传递给低温物体,这种没有做功而使物体内能改变的现象称为热传递．②热量：热传递过程中物体内能变化的量度．③在系统与外界互不做功的条件下系统吸收了多少热量,系统的内能就增加多少；系统放出了多少热量,系统的内能就减少多少．2．思考判断(1)做功和热传递的实质是相同的．(×)(2)做功和热传递在改变物体内能上是等效的．(√)(3)做功和热传递是对同一过程中的两种说法．(×)3．探究交流“火”不但可以用来取暖,还可以用来加热食物,“火”把人类带入了文明的殿堂．我们的祖先很早就发明了“钻木取火”的用具,使人们不再仅仅依靠自然的“恩赐”而得到“火”．你知道“钻木取火”的道理吗？【提示】钻木取火应用了摩擦生热的原理,即用做功的方法改变物体的内能．功与内能【问题导思】1．外界对气体做功,气体的体积、内能怎样变化？2．气体对外界做功,气体的体积、内能怎样变化？1．内能与内能的变化(1)物体的内能是指物体内所有分子的平均动能和势能之和．在微观上由分子数和分子热运动剧烈程度和相互作用力决定,宏观上体现为物体温度和体积,因此物体的内能是一个状态量．(2)当物体温度变化时,分子热运动剧烈程度发生改变,分子平均动能变化．物体体积变化时,分子间距离变化,分子势能发生变化,因此物体的内能变化只由初、末状态决定,与中间过程及方式无关．2．做功与内能的变化的关系(1)做功改变物体内能的过程是其他形式的能(如机械能)与内能相互转化的过程．(2)在绝热过程中,外界对物体做多少功,就有多少其他形式的能转化为内能,物体的内能就增加多少,物体对外界做多少功,就有多少内能转化为其他形式的能,物体的内能就减少多少．3．功和内能的区别(1)功是过程量,内能是状态量．(2)在绝热过程中,做功一定能引起内能的变化．(3)物体的内能大,并不意味着做功多．在绝热过程中,只有内能变化较大时,对应着做功较多．如图所示,厚壁容器的一端通过胶塞插进一只灵敏温度计和一根气针,另一端有个用卡子卡住的可移动胶塞．用打气筒慢慢向筒内打气,使容器内的压强增加到一定程度,这时读出温度计示数．打开卡子,胶塞冲出容器后( )A．温度计示数变大,实验表明气体对外界做功,内能减少B．温度计示数变大,实验表明外界对气体做功,内能增加C．温度计示数变小,实验表明气体对外界做功,内能减少D．温度计示数变小,实验表明外界对气体做功,内能增加【审题指导】题干中“胶塞冲出容器”,说明该过程气体迅速膨胀,来不及与外界进行热量交换,可以理解为绝热过程．【解析】根据功是能量转化的量度,对外做了多少功,就意味着转化了多少能量．该过程中,对外做功,系统与外界又没有热量交换,故系统的内能减少,温度降低,温度计示数变小,选项C正确．【答案】 C1．金属制成的汽缸中装有柴油与空气的混合物,有可能使汽缸中柴油达到燃点的过程是( )A．迅速向里推活塞B．迅速向外拉活塞C．缓慢向里推活塞D．缓慢向外拉活塞【解析】气体被压缩或膨胀时做功,气体的内能就发生变化．如果将装有柴油与空气混合物的汽缸中的活塞迅速向里推,一方面柴油气体来不及与外界发生热交换,另一方面由于外界通过活塞对气体做功,使柴油气体的内能增加,温度升高,从而使柴油达到燃点,故正确选项为A.【答案】 A热传递与内能【问题导思】1．热传递过程是怎样改变物体内能的？2．热传递的实质是什么？1．热传递(1)定义：两个温度不同的物体相互接触时,温度高的物体要降温,温度低的物体要升温,我们说,热量从高温物体传到低温物体,这样的过程叫作热传递．(2)热传递的条件：两物体温度不同．(3)热传递的三种方式：热传导、热对流和热辐射．(4)实质：用热传递来改变系统的内能,是通过热传导、热对流和热辐射来完成,它将分子的无规则运动,从一个系统转移到另一个系统,这种转移也就是系统间的内能转换的过程．功是在没有热传递的过程中,系统能量变化的量度；热量是在没有做功的过程中,系统能量变化的量度．2.热传递和物体内能改变的关系(1)热传递也可以改变物体的内能．只有在热传递情况下,吸热过程中物体吸收了热量,分子热运动变得剧烈或状态、体积发生变化,分子平均动能或分子势能增加,物体的内能增大,反之物体内能减少．在只有热传递的情况下,系统由状态1到达状态2,内能增量为ΔU＝U2－U1,吸收的热量即Q＝ΔU.(2)在只有热传递的情况下物体吸收热量,内能增加,物体放出热量,内能减少,并且内能的变化量等于物体吸收或放出的热量．1．就某一状态而言,只有“内能”,根本不存在什么“热量”和“功”,因此,不能说一个系统中含有“多少热量”或“多少功”．2．一个物体内能的多少是无法测量的,但物体内能的变化是可以测量的．(双选)关于热传递的下列叙述中正确的是( )A．热量总是从内能大的物体传给内能小的物体B．热量总是从分子的平均动能大的物体传给分子平均动能小的物体C．热传递的实质是物体间的内能的转移而能的形式不发生变化D．只有通过热传递的方式,才能使物体的温度发生变化【审题指导】解答本题应明确：热传递的条件是两物体有温度差；热传递仅是内能改变的方式之一．热传递的实质是能量的转移．【解析】热传递是改变物体内能的一种方式,热量总是从高温物体传到低温物体,而能的形式不发生变化；温度是分子平均动能的标志．【答案】BC2．(双选)下列说法中正确的是( )A．做功和热传递是改变物体内能的两种本质不同的物理过程：做功使物体的内能改变,是其他形式的能和内能之间的转化；热传递则不同,它是物体内能的转移B．外界对物体做功,物体的内能一定增大C．物体向外界放热,物体的内能一定增大D．热量是在热传递中,从一个物体向另一个物体或物体的一部分向另一部分转移内能的多少【解析】做功和热传递改变物体内能的本质不同,因为做功的过程一定是不同形式的能相互转化的过程,而热传递是同种形式的能量(内能)在不同的物体之间或物体不同的部分之间传递或转移,故A选项正确．物体内能的变化取决于做功和热传递两种途径,单就一个方面不足以断定其内能的变化,故B、C选项不正确．热量是内能转移的量度,D选项正确．【答案】AD做功与热传递改变物体内能的判定如图所示,A、B是两个完全相同的球,分别浸没在水和水银的同一深度处,A、B两球用同一种材料制成,当温度稍微升高时,球的体积会明显变大,如果开始水和水银的温度相同,且两液体温度同时缓慢升高到同一值,两球膨胀后,体积相等,则( )A．A球吸收的热量较多B．B球吸收的热量较多C．两球吸收的热量一样多D．无法确定【审题指导】利用球体体积的变化从而找到做功的关系,是解决本题的关键所在．【解析】A、B两球升高同样的温度,体积又相同,则二者内能的变化相同,而B球是处在水银中的,B 球膨胀时受到的压力大,对外做功多,因此B球吸收热量较多一些．【答案】 B1．做功和热传递改变物体内能的方式不同,但效果是相同的．2．热传递可以使内能转移,在单纯的热传递过程中,若吸收热量,物体的内能增加；若放出热量,物体的内能减少．3．在单纯的做功过程中,外界对物体做功,内能增加,物体对外做功,内能减少．1．关于热量、功和内能三个物理量,下列说法中正确的是( )A．热量、功和内能三者的物理意义相同,只是说法不同B．热量、功都可以作为物体内能变化的量度C．热量、功和内能的单位不同D．功由过程决定,而热量和内能由物体的状态决定【解析】热量、功和内能是三个不同的物理量,它们的物理意义不同,故A错误；功与热量是能量转化或转移的量度,热量和功都可以作为物体内能变化的量度,故B正确；热量、功和内能的单位相同,都是焦耳,故C错误；功和热量由过程决定,内能由物体的状态决定,故D错误．故选B.【答案】 B2．物体的内能增加了20 J,下列说法中正确的是( )A．一定是外界对物体做了20 J的功B．一定是物体吸收了20 J的热量C．一定是物体分子动能增加了20 JD．物体的分子平均动能可能不变【解析】解题关键要明确做功和热传递都可以改变物体内能,物体内能改变20 J,其方式是不确定的,因此A、B错误．而物体内能包括所有分子的平均动能和势能,内能由分子数、分子平均动能、分子势能三者决定,因此C错误,D正确．【答案】 D3.(双选)如图中活塞将汽缸分成两气室,汽缸、活塞(连同拉杆)是绝热的,且汽缸不漏气,以U甲、U乙分别表示甲、乙两气体的内能,则在用一定的拉力将拉杆缓慢向外拉的过程中( )A．U甲不变,U乙不变B．U甲减小,U乙增大C．U甲与U乙总量不变D．U甲与U乙总量增加【解析】用力缓慢地拉杆的过程中,由于各部分均绝热,所以由甲气体体积增加,乙气体体积减小可得：U甲减小,U乙增大,A错误,B正确；又因为整个过程是外界对气体做正功,所以气体的总内能应该增加,所以C错,D对．【答案】BD4．(双选)下列现象中,哪些是通过热传递的方式改变物体内能的( )A．打开电灯开关,灯丝的温度升高,内能增加B．夏天喝冰镇汽水来解暑C．冬天搓搓手,会感觉到手变得暖和起来D．太阳能热水器在阳光照射下,水的温度逐渐升高【解析】A是电流做功改变内能,C是摩擦做功改变内能,只有B、D是通过热传递的方法改变物体内能的,故选B、D.【答案】BD5．若对物体做1 200 J的功,可使物体温度升高3 ℃,改用传热的方式,使物体温度同样升高3 ℃,那么物体应吸收________J的热量,如果对该物体做3 000 J的功,物体的温度升高5 ℃,表明该过程中,物体应________(填“吸收”或“放出”)热量________J.【解析】做功和传热在改变物体内能上是等效的,因此物体用做功方式使温度升高 3 ℃,如用吸热方式,也使温度升高3 ℃,应吸收1 200 J的热量．如对物体做功3 000 J,温度升高5 ℃,而物体温度升高5 ℃,需要的功或热量应为ΔE.1 200 J＝cm×3 ℃,ΔE＝cm×5 ℃, 所以ΔE＝2 000 J.Q＝ΔE－W＝－1 000 J,因此物体应放出1 000 J的热量．【答案】 1 200 放出 1 000。

能量守恒定律-粤教版选修3-3教案

能量守恒定律-粤教版选修3-3教案教学目标
1.讲解能量守恒定律的概念和基本原理；
2.引导学生理解能量的转化和守恒；
3.帮助学生应用能量守恒定律解决一些问题；
4.增强学生的实验操作能力和科学探究能力。

教学重点
1.能量守恒定律的概念和基本原理；
2.能量的转化和守恒。

教学难点
能量守恒和能量转化的概念和理解。

教学过程
一、导入
1.引导学生回忆重力势能和动能的概念；
2.通过学生回答问题，引出能量守恒定律的概念。

二、讲解
1.讲解能量守恒定律的基本概念和原理；
2.通过例子，讲解能量的转化和守恒；
3.解释机械能守恒和能量转化的关系；
4.强调能量守恒的重要性。

三、练习
1.提供几组案例，让学生根据能量守恒定律回答问题；
2.引导学生进行实验，观察能量转化；
四、总结
1.回顾所学内容；
2.强调能量守恒定律在现实问题中的应用；
3.鼓励学生在学习中坚持科学探究。

课堂思考题
1.为什么能量守恒律对自然界和人类社会的发展有重要的意义？
2.如果有一个物体在抛出后，其动能逐渐消失，它还能继续飞行吗？
小结
本节课主要介绍了能量守恒定律的基本概念和原理，以及它在现实问题中的应用，通过实验和案例让学生更深入地了解能量的转化和守恒。

在教学中，我们强调了科学探究能力和实验操作能力的重要性，希望同学们能够在学习中勇敢尝试、深入思考，提高自己的科学素养。

热力学第一定律-粤教版选修3-3教案

热力学第一定律-粤教版选修3-3教案一、教学目标1.了解热力学第一定律及其内容。

2.掌握系统内能的概念和计算方法。

3.掌握一定质量的物质热力学过程的热学性质计算方法。

4.了解绝热过程和等温过程的热学性质变化特点。

二、教学重点1.热力学第一定律的概念和内容。

2.内能的定义、计算方法及其在热力学过程中的应用。

3.热力学过程中的热学性质计算方法。

三、教学难点1.热力学第一定律的含义和物理意义。

2.内能的概念和计算方法。

3.热力学过程中热学性质的计算和分析。

四、教学内容1. 热力学第一定律的概念和内容热力学第一定律是热力学的基本定律之一，它是指能量守恒定律在热力学中的具体表现。

热力学第一定律的内容包括：(1)在一个封闭系统中，能量总量是不变的。

(2)一个物体的能量增加或减少可以是该物体对外界发生的热传递或机械功的结果。

(3)热量和功都是能量的形式，它们可以互相转化。

(4)能量守恒是宏观物理学基本原理，适用范围极广，包括一般物理学、化学、生物学和地球科学等领域。

2. 内能的定义、计算方法及其在热力学过程中的应用内能是指系统中分子及其它微观物质所具有的热能总和，通常记作U。

内能的计算方法有：(1)对于理想气体，内能公式为U=(3/2)nRT，其中n为摩尔数，R为气体常数，T为绝对温度。

(2)对于非理想气体，内能的计算方法较为复杂，常用的方法为测定热容、测定热力学函数和运用热化学方程式等方法进行计算。

内能在热力学过程中的应用有：(1)在绝热过程中，内能保持不变。

(2)在等温过程中，内能的增量等于从外界获得的热量。

(3)在多过程中，内能变化量等于外界对系统所做的功与系统向外界做的功和所吸收的热量之和。

3. 热力学过程中的热学性质计算方法热力学过程中的热学性质包括热容、比热容、等压热容、等体热容、焓等概念。

其中，热容和比热容是描述物质对热量的敏感程度的物理量，而等压热容、等体热容和焓则是描述物质在热力学过程中的性质变化的物理量。

粤教版高中物理选修3-3 同步导学案：第3章第2节热力学第一定律第3节能量守恒定律

第二节热力学第一定律第三节能量守恒定律学习目标重点难点1．理解热力学第一定律,并掌握其表达式．2．能运用热力学第一定律解释自然界能量的转化、转移问题．3．理解能量守恒定律,知道能量守恒定律是自然界普遍遵从的基本规律．4．知道第一类永动机是不可能制成的. 1．能量转化和守恒定律的理解及综合应用,涉及热力学第一定律的定性分析和定量计算．(重点) 2．热力学第一定律的正确运用(定性分析和定量计算)及对第一类永动机不可能制成的具体分析探究过程的理解．(难点)一、热力学第一定律1．基本知识(1)改变内能的方式：做功和热传递．(2)功和内能的关系：若物体不存在热传递,当外界对它做功时,它的内能增加,关系式为W＝ΔU；若物体对外做功,则W<0,ΔU<0,表明内能减少．(3)热传递和内能的关系：若物体既不对外做功,外界对物体也不做功,当物体从外界吸收热量Q时,它的内能增加．关系式为Q＝ΔU；若物体向外放出热量,则Q<0,ΔU<0,表明内能减少．(4)热力学第一定律物体与外界之间同时存在做功和热传递的过程,物体内能的增加量ΔU与外界对物体做功W、物体吸热Q的关系：ΔU＝W＋Q.2．思考判断(1)物体吸收热量,内能一定增大．(×)(2)物体对外做功,内能一定减少．(×)(3)物体吸收热量,同时对外做功,内能可能不变．(√)3．探究交流外界对物体做功10 J,能使物体内能改变多少？若外界对物体传递10 J的热量,能使物体内能改变多少？10 J的功是否等于10 J的热量？【提示】无论外界对物体做功10 J,还是外界给物体传递10 J的热量,物体内能都是增加10 J,说明做功和热传递在改变物体内能上是等效的,不能说10 J的功等于10 J的热量,因功与热量具有本质区别．二、能量守恒定律1．基本知识(1)定律内容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成为另一种形式,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．(2)第一类永动机不需要任何动力或燃料却能不断对外做功的机器．(3)第一类永动机不可制成的原因第一类永动机违背了能量守恒定律．2．思考判断(1)某种形式的能量减少,一定有其他形式的能量增加,且减少量和增加量一定相等．(2)某个物体的能量减少,一定存在其他物体的能量增加,且减少量和增加量一定相等．(3)“第一类永动机”不可能制成,是因为找不到合适的材料和合理的设计方案．3．探究交流不耗油的汽车能否制造成功？为什么？【提示】能．可以利用太阳能、电能等能源代替石油能源,制造太阳能汽车、电动汽车等,但是不消耗任何能量的汽车不可能制成,因为它违背能量守恒定律.对热力学第一定律的理解【问题导思】1．气体吸收热量,内能一定增加吗？2．对气体做功,同时气体放出热量,内能一定减少吗？3．不同的物理过程中气体内能变化,做功和热传递有什么规律？1．热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种改变内能的过程是等效的,而且给出了内能的变化量和做功与热传递之间的定量关系,此定律应用时各量的单位应统一．2．对公式ΔU、Q、W符号的规定W Q ΔU符号外界对物体做功物体吸收热量内能增加正号物体对外界做功物体放出热量内能减少负号(1)若物体体积增大,表明物体对外界做功,W＜0.(2)若物体体积变小,表明外界对物体做功,W＞0.3．几种特殊情况(1)若过程是绝热的,则Q＝0,W＝ΔU,外界对物体做的功等于物体内能的增加．(2)若过程中不做功,即W＝0,则Q＝ΔU,物体吸收的热量等于物体内能的增加．(3)若过程的始末状态物体的内能不变,即ΔU＝0,则W＋Q＝0或W＝－Q.4．应用热力学第一定律解题的思路与步骤(1)首先应明确研究对象是哪个物体或者是哪个热力学系统．(2)分别列出物体(或系统)吸收或放出的热量；外界对物体(或系统)所做的功或物体(或系统)对外界所做的功．(3)根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W列出方程进行求解．(4)特别注意的就是物理量的正负号及其物理意义．应用热力学第一定律解题,一定要弄清热力学过程中物理量W、Q、ΔU的正、负号,防止公式ΔU＝W ＋Q中因符号不清楚而出错．(1)一定量的气体从外界吸收了2.6×105 J的热量,内能增加了4.2×105 J,是气体对外界做了功,还是外界对气体做了功？做了多少功？(2)一定质量的气体,从外界吸收3.5×105 J的热量,同时气体对外界做功2.5×105 J,则气体的内能怎样变化？【审题指导】解答本题应注意以下两点：(1)根据符号法则判断已知量的正负．(2)将已知量代入热力学第一定律表达式求第三个量．【解析】(1)根据热力学第一定律表达式中的符号法则,知Q＝2.6×105J,ΔU＝4.2×105J．由ΔU ＝W＋Q,得W＝ΔU－Q＝4.2×105 J－2.6×105 J＝1.6×105 JW＞0,说明是外界对气体做了功．(2)Q＝3.5×105 J,W＝－2.5×105 J则ΔU＝Q＋W＝1.0×105 JΔU为正值,说明气体的内能增加1.0×105 J.【答案】(1)外界对气体做功1.6×105 J (2)内能增加1.0×105 J1．如图所示为某种椅子与其升降部分的结构示意图,M、N两筒间密闭了一定质量的气体,M可沿N的内壁上下滑动,设筒内气体不与外界发生热交换,在M向下滑动的过程中( )A．外界对气体做功,气体内能增大B．外界对气体做功,气体内能减小C．气体对外界做功,气体内能增大D．气体对外界做功,气体内能减小【解析】M向下滑动的过程中,气体被压缩,外界对气体做功,又因为与外界没有热交换,所以气体内能增大．【答案】 A能量守恒定律及其应用【问题导思】1．能量守恒需要条件吗？2．能量守恒定律对分析物理现象有什么意义？1．能量守恒定律是支配整个自然界运动、发展、变化的普遍规律,热力学第一定律、机械能守恒定律都是能量守恒定律的具体体现．2．能量守恒定律适用于任何物理现象和物理过程．3．用能量守恒定律解题的方法(1)首先分析有哪几种形式的能在参与转化．分别列出增加的能量与减少的能量的表达式．(2)利用ΔE增＝ΔE减列式求解①某种形式的能减少,一定有其他形式的能增加,且减少量和增加量一定相等．②某个物体的能量减少,一定存在其他物体的能量增加,且减少量和增加量一定相等．4．自然界存在着多种不同形式的运动,每种运动对应着一种形式的能量．如机械运动对应机械能；分子热运动对应内能；电磁运动对应电磁能．不同形式的能量之间可以相互转化．摩擦可以将机械能转化为内能；电灯发光可以将电能转化为光能．在利用能量转化与守恒定律解题时,一定要明确过程中哪些能量在转化或转移,确定好初末状态的能量E 初、E 末或确定能量的变化ΔE 增、ΔE 减各为多少,再由E 初＝E 末或ΔE 增＝ΔE 减列式求解．风沿水平方向以速度v 垂直吹向一直径为d 的风车叶轮,设空气密度为ρ,风的动能有50%转化为风车的动能,风车带动水车将水提高h 的高度,效率为80%.则单位时间最多可提升的水的质量m ＝________.【审题指导】解答本题应注意以下两点： (1)应求出t 时间内吹到风车叶片上空气的质量． (2)风的动能的一部分转化为水的重力势能．【解析】设在t 时间内吹在风车上的空气的质量为m 1＝14πd 2·vt·ρ,风的动能E k ＝12m 1v 2＝18πd 2v 3tρ.根据题意：18πd 2v 3tρ×50%×80%＝mgh.则m t ＝πd 2ρv 320gh .【答案】 πd 2ρv320gh2．(双选)行驶中的汽车制动后滑行一段距离,最后停下；流星在夜空中坠落并发出明亮的光；降落伞在空中匀速下降；条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈,线圈中产生电流．上述不同现象中所包含的相同的物理过程是( )A ．物体克服阻力做功B ．物体的动能转化为其他形式的能量C ．物体的势能转化为其他形式的能量D．物体的机械能转化为其他形式的能量【解析】这四个现象中物体都受到阻力作用,汽车主要是制动阻力,流星、降落伞是空气阻力,条形磁铁下落时受磁场阻力,因而物体都克服阻力做功,故A正确；四个物体运动过程中,汽车是动能转化成了其他形式的能,流星、降落伞、条形磁铁是重力势能转化成其他形式的能,总之是机械能转化成了其他形式的能,故D正确．【答案】AD热力学第一定律与气体的综合应用(双选)一定量的理想气体从状态a开始,经历三个过程ab、bc、ca回到原状态,其pT图象如图所示．下列判断正确的是________．A．过程ab中气体一定吸热B．过程bc中气体既不吸热也不放热C．过程ca中外界对气体所做的功等于气体所放的热D．a、b和c三个状态中,状态a分子的平均动能最小【解析】由pT图象可知过程ab是等容变化,温度升高,内能增加,体积不变,由热力学第一定律可知过程ab一定吸热,选项A正确；过程bc温度不变,即内能不变,由于过程bc体积增大,所以气体对外做功,由热力学第一定律可知,气体一定吸收热量,选项B错误；过程ca压强不变,温度降低,内能减少,体积减小,外界对气体做功,由热力学第一定律可知,放出的热量一定大于外界对气体做的功,选项C错误；温度是分子平均动能的标志,由pT图象可知,a状态气体温度最低,则平均动能最小,选项D正确．【答案】AD热力学第一定律应用技巧1．绝热过程：气体与外界没有热传递．2．导热良好：气体与外界有热交换,且保持与外界温度相同．3．做功情况与体积变化有关：体积减小,则外界对气体做功；体积增大(不是对真空膨胀),则气体对外界做功．4．理想气体(不计分子势能的变化)：一定质量的理想气体的内能只与温度有关．1.如图所示是密闭的汽缸,外力推动活塞P压缩气体(气体视为理想气体),对缸内气体做功800 J,同时气体向外界放热200 J,缸内气体的( )A．温度升高,内能增加600 JB．温度升高,内能减少200 JC．温度降低,内能增加600 JD．温度降低,内能减少200 J【解析】由热力学第一定律ΔU＝W＋Q得：ΔU＝800 J＋(－200 J)＝600 J,一定质量的理想气体的内能大小只与温度有关,ΔU＝600 J>0,故温度一定升高,A选项正确．【答案】 A2．(双选)运动员跳伞后,在某一段时间内以8 m/s2的加速度下降,在该过程中( )A．重力势能只转化为动能B．机械能转化为内能C．机械能守恒D．总能量守恒【解析】物体加速度为8 m/s2,说明物体除受重力以外还受阻力作用,克服阻力做功,机械能转化为内能,但总能量守恒．故B、D正确．【答案】BD3．“第一类永动机”是不可能制成的,这是因为( )A．不符合机械能守恒定律B．违背了能量转化和守恒定律C．做功产生的热不符合热功当量D．暂时找不到合理的设计方案和理想材料【解析】第一类永动机不能制成的原因是违背了能量守恒定律．【答案】 B4．一定质量的理想气体从状态A等压变化到状态B的pV图象如图所示,已知在此过程中内能增量为ΔU,则吸收的热量为( )A．ΔU＋pV1B．ΔU＋pV2C．ΔU＋pV2－pV1D．无法确定【解析】ΔU＝Q＋W,所以Q吸＝ΔU－W,气体膨胀时外做功,W<0；又|W|＝pV2－pV1,故Q吸＝ΔU＋pV2－pV1.【答案】 C5．一定质量的理想气体,状态从A→B→C→D→A的变化过程可用如图所示的pV图线描述,图中p1、p2、V1、V2和V3为已知量．(1)气体状态从A 到B 是________过程(填“等容”“等压”或“等温”)；(2)状态从B 到C 的变化过程中,气体的温度________(填“升高”“不变”或“降低”)； (3)状态从C 到D 的变化过程中,气体________(填“吸热”或“放热”)； (4)状态从A→B→C→D 的变化过程中,求气体对外界所做的总功．【解析】 (1)由图可知,气体状态从A 到B 的过程为等压过程．(2)状态从B 到C 的过程中,气体发生等容变化,且压强减小,根据pT ＝C(常量),则气体的温度降低．(3)状态从C 到D 的过程中,气体发生等压变化,且体积减小外界对气体做功,即W ＞0,根据VT ＝C(常量),则气体的温度T 降低,气体的内能减小,由ΔU＝Q ＋W,则Q ＝ΔU－W ＜0,所以气体放热．(4)状态从A→B→C→D 的变化过程中气体对外界所做的总功W ＝p 2(V 3－V 1)－p 1(V 3－V 2)．【答案】 (1)等压 (2)降低 (3)放热 (4)p 2(V 3－V 1)－p 1(V 3－V 2)。

物理粤教版选修3-3学案：第三章第三节能量守恒定律含解析

第三节能量守恒定律1．理解能量守恒定律及其重要意义．2．知道第一类永动机不可能制成的原因．3．会用能量守恒的观点分析解决有关问题．有一种全自动手表，既不需要上发条，也不用任何电池,却能不停地走下去，这是不是一种永动机？如果不是，你知道维持指针走动的能量是从哪里来的吗？你能设法验证吗?提示：全自动手表是通过一种机械装置把人体活动时的能量储存起来，连续地向外释放，所以它不是永动机．如果将这种手表长时间放在一个无振动的地方,不再有动能向弹性势能的积累，表就会停止走动．一、能量守恒定律1．大量事实证明：各种形式的能可以相互转化，并且在转化过程中守恒．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成为另一种形式，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．3．能量守恒定律是自然界的一条普遍规律．恩格斯把这一定律和细胞学说、达尔文的生物进化论一起称为19世纪自然科学的三大发现．二、永动机不可能制成1．第一类永动机:不需要任何动力或燃料却能不断对外做功的机器．2．第一类永动机的设想由于违背了能量守恒定律,所以不可能制成．思考:图中左边为风力发电机，发出的电供给右边的电风扇，电风扇把风吹到发电机上发电，循环往复,不需要消耗其他能量风扇就可以一直工作下去．在能源短缺的现在，这是多么美好的愿望啊！同学们，这种愿望能实现吗?提示:不能实现．一、对能量守恒定律的理解1．能量的存在形式及相互转化各种运动形式都有对应的能:机械运动有机械能，分子的热运动有内能，还有诸如电磁能、化学能、原子能等．各种形式的能，通过某种力做功可以相互转化，例如:利用电炉取暖或烧水，电能转化为内能;煤燃烧，化学能转化为内能；列车刹车后,轮子温度升高，机械能转化为内能．2．与某种运动形式对应的能是否守恒是有条件的，例如，物体的机械能守恒，必须是只有重力做功；而能量守恒定律是没有条件的，它是一切自然现象都遵守的基本规律．3．能量守恒定律的重要意义(1）找到了各种自然现象的公共量度--能量，从而把各种自然现象用定量规律联系起来，揭示了自然规律的多样性和统一性．（2）突破了人们关于物质运动的机械观念的范围，从本质上表明了各种运动形式之间相互转化的可能性．能量守恒定律比机械能守恒定律更普遍，它是物理学中解决问题的重要思维方法．恩格斯将能量守恒定律与细胞学说、达尔文的生物进化论并称为19世纪自然科学的三大发现，其重要意义由此可见．（3)具有重大实践意义，即彻底粉碎了永动机的幻想．4．能量守恒定律中的“转化”和“转移"(1）某种形式的能量减少,一定有其他形式的能量增加，且减少量和增加量一定相等．(2)某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等．（1)虽然功和能具有相同的单位，但两者是完全不同的两个概念．(2）能量守恒定律是自然界中普遍遵循的一种规律,是无条件的，而机械能守恒定律是有条件的．二、第一类永动机不可能制成的原因永动机的诱人前景，曾使许多人致力于永动机的研究,但都以失败告终．能量守恒定律的发现，使人们进一步认识到，任何一部机器，只要对外做功，都要消耗能量，都只能使能量从一种形式转化为别的形式,或者从一个物体转移到别的物体，而不能无中生有地创造能量．不消耗能量，却可以源源不断地对外做功的机器（第一类永动机)是不可能制成的．类型一能量守恒定律的应用【例题1】(双选）一带电小球在空中由A点运动到B点的过程中，受重力、电场力和空气阻力三个力的作用，若运动过程中重力势能增加3 J，机械能增加0。

2021-2022学年高二物理粤教版选修3-3学案：第三章 7 热力学基础

学案7 章末总结一、热力学第确定律及其应用热力学第确定律揭示了内能的增量(ΔU )与外界对物体做功(W )以及物体从外界吸取热量(Q )之间的关系，即ΔU ＝W ＋Q ，正确理解公式的意义及符号含义是解决本类问题的关键． (1)外界对物体做功，W >0；物体对外做功，W <0； (2)物体从外界吸热，Q >0；物体放出热量，Q <0； (3)ΔU >0，物体的内能增加；ΔU <0，物体的内能削减．分析题干，确定内能转变的方式(W 、Q )→推断W 、Q 的符号→代入公式ΔU ＝W ＋Q →得出结论例1 如图1所示，确定质量的抱负气体从状态A 经等压过程到状态B .此过程中，气体压强p ＝1.0×105Pa ，吸取的热量Q ＝7.0×102J ，求此过程中气体内能的增量．图1解析等压变化过程有V A T A ＝V BT B ，对外做的功W ＝p (V B －V A )依据热力学第确定律有ΔU ＝Q －W ，代入数据解得ΔU ＝5.0×102J. 答案5.0×102J针对训练如图2所示，p －V 图中，确定质量的抱负气体由状态A 经过程Ⅰ变至状态B 时，从外界吸取热量420J ，同时膨胀对外做功300J ．当气体从状态B 经过程Ⅱ回到状态A 时，外界压缩气体做功200J ，推断此过程中气体是吸热还是放热，并求出热量变化的多少．图2答案放热 320J解析确定质量的抱负气体由状态A 经过程Ⅰ变至状态B 时，从外界吸取的热量Q 1大于气体膨胀对外做的功W 1，气体内能增加，由热力学第确定律可知，气体内能的增加量为ΔU ＝Q 1＋W 1＝420J ＋(－300J)＝120J 气体由状态B 经过程Ⅱ回到状态A 时，气体内能将削减120J ，而此过程中外界又压缩气体做了W 2＝200J 的功，因而气体必向外界放热，放出的热量为 Q 2＝ΔU ′－W 2＝(－120) J －200J ＝－320J 即此过程中气体放出的热量是320J.二、热力学其次定律及其应用 1．热力学其次定律的两种表述(1)依据热传递的方向性表述为：热量不能自动地从低温物体传递到高温物体，这是热力学其次定律的克劳修斯表述．(2)依据机械能和内能转化过程的方向性表述为：不行能从单一热源吸取热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化．这是热力学其次定律的开尔文表述． 2．热力学其次定律的微观实质(1)一切与热现象有关的自发的宏观过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行． (2)用熵来表示热力学其次定律：在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小． 3．分析此类问题的方法把握热力学其次定律时，要留意理解其本质，即热力学其次定律是对宏观自然过程进行方向的说明．凡是对这种宏观自然过程进行方向的说明，都可以作为热力学其次定律的表述．本章对热力学其次定律的表述很多，这些不同形式的表述都是等价的．例2 (单选)关于热力学其次定律，下列表述正确的是( ) A ．不行能使热量从低温物体传递到高温物体 B ．不行能从单一热源吸取热量并把它全部用来做功 C ．其次类永动机不行能制成D ．热力学其次定律是热力学第确定律的推论解析假如有外界的挂念，可以使热量从低温物体传递到高温物体，也可以把热量全部用来做功，故A 、B错．热力学第确定律说明在任何过程中能量必需守恒，热力学其次定律说明并非满足能量守恒的过程均能实现．热力学其次定律是反映宏观自然过程进行的方向和条件的一个规律．它指出自然界中毁灭的过程是有方向性的，某些方向的过程可以实现，而逆方向的过程则不能自发的实现．在热力学中，热力学其次定律和热力学第确定律相辅相成，缺一不行，但热力学其次定律并不是热力学第确定律的推论．故C正确，D错误．答案 C1．(热力学第确定律)(单选)如图3所示，A、B是两个完全相同的球，分别浸没在水和水银的同一深度内，A、B两球用同一种材料制成，当温度略微上升时，球的体积会明显变大，假如开头水和水银的温度相同，且两液体温度同时缓慢上升同一值，两球膨胀后，体积相等，则()图3A．A球吸取的热量较多B．B球吸取的热量较多C．两球吸取的热量一样多D．无法确定答案 B解析两球初、末态温度分别相同，初、末态体积也相同，所以内能增量相同，但水银中的B球膨胀时对外做功多，所以吸热较多，故选B.2．(热力学第确定律的综合应用)(单选)对于确定质量的抱负气体，下列说法正确的是()A．若气体的压强和体积都不变，其内能也确定不变B．若气体的温度不断上升，其压强也确定不断增大C．若气体温度上升1K，其等容过程所吸取的热量确定大于等压过程所吸取的热量D．在完全失重状态下，气体的压强为零答案 A解析确定质量的抱负气体的内能与温度有关，若气体的压强和体积都不变，则温度不变，其内能也确定不变，A正确；由pVT＝C知，气体的温度不断上升，压强不愿定增大，B错误；依据热力学第确定律有ΔU＝Q ＋W，气体温度上升1K，ΔU相同，等容过程W＝0，等压过程，体积增大，则W<0，故等容过程所吸取的热量确定小于等压过程所吸取的热量，C错误；气体的压强是由于分子频繁撞击器壁而产生的，与是否失重无关，D错误．3．(热力学其次定律)(双选)关于热力学定律，下列说法正确的是()A．为了增加物体的内能，必需对物体做功或向它传递热量B．对某物体做功，必定会使物体的内能增加C．可以从单一热源吸取热量，使之完全变为功D．不行能使热量从低温物体传向高温物体答案AC解析做功和热传递都可以转变物体的内能，A正确；由热力学第确定律可知对某物体做功，物体的内能可能增加、不变或减小，故B错误；由热力学其次定律可知，通过外界作用可以从单一热源吸取热量，使之完全变为功，也可以使热量从低温物体传向高温物体，D错误．。

2021-2022学年高二物理粤教版选修3-3学案：第三章 2、3 热力学第一定律能量守恒定律

学案2 热力学第确定律学案3 能量守恒定律[学习目标定位]1.理解热力学第确定律及其符号规定.2.能运用热力学第确定律争辩抱负气体等压、等容和等温过程的能量转换关系.3.理解能量守恒定律，知道能量守恒是自然界普遍遵从的基本规律.4.知道第一类永动机是不行能造成的．1．转变物体内能的两种方式：做功和热传递．两者在转变系统内能方面是等效的．2．物体的内能是物体内部全部分子做热运动的动能和分子势能的总和，物体的内能跟物体的温度、体积和物质的量有关．一、热力学第确定律：假如物体跟外界同时发生做功和热传递的过程，那么，物体内能的增加ΔU 就等于物体吸取的热量Q 和外界对物体做的功W 之和．即ΔU ＝Q ＋W . 二、抱负气体的特点1．抱负气体的微观模型：忽视了分子之间的作用力，忽视了分子势能，所以抱负气体的内能等于分子热运动动能的总和．2．抱负气体的内能只跟温度和物质的量有关，与体积无关．三、能量守恒定律：能量既不会凭空产生，也不会凭空消逝，它只能从一种形式转化成为另一种形式，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．四、第一类永动机：不需要任何动力或燃料，却能不断地对外做功的机器．五、第一类永动机不行能制成的缘由：违反了能量守恒定律.一、热力学第确定律 [问题设计]一根金属丝经过某一物理过程，温度上升了，除非事先知道，否则根本不能判定是经过对它做功的方法，还是使用了传热的方法使它的内能增加．由于单纯地对系统做功和单纯地对系统传热都能转变系统的内能．既然它们在转变系统内能方面是等效的，那么当外界对系统做功为W ，又对系统传热为Q 时，系统内能的增量ΔU 应当是多少？答案系统内能的增量ΔU ＝Q ＋W . [要点提炼]1．热力学第确定律的表达式：ΔU ＝Q ＋W .2．对公式ΔU ＝3.三种特殊状况(1)若过程是绝热的，即Q ＝0，则W ＝ΔU ，外界对物体做的功等于物体内能的增加．(2)若过程中外界没有对物体做功，即W ＝0，则Q ＝ΔU ，物体吸取的热量等于物体内能的增加．(3)若过程的始末状态物体的内能不变，即ΔU ＝0，则W ＋Q ＝0或W ＝－Q ，外界对物体做的功等于物体放出的热量．二、热力学第确定律应用举例 [问题设计]你能应用热力学第确定律争辩抱负气体在等压膨胀过程的能量转换关系吗？答案设确定质量的抱负气体，保持压强不变，由(V 1，T 1)变为(V 2，T 2)，而且V 1＜V 2.由盖·吕萨克定律V 1T 1＝V 2T 2及V 1＜V 2知T 1＜T 2.因气体膨胀(V 1＜V 2)，则气体对外做功，W ＜0. 因气体温度上升(T 1＜T 2)，则气体的内能增加ΔU ＞0.由热力学第确定律ΔU ＝W ＋Q 可知Q ＝ΔU －W ＞0.即系统由外界吸取热量，系统吸取的热量一部分用来增加内能，一部分转化为气体对外所做的功． [要点提炼]1．等压过程中的能量转换(1)等压膨胀：由于W ＜0，ΔU ＞0，则Q ＝ΔU －W ＞0，即气体吸取的热量一部分用来增加内能，另一部分转化为气体对外所做的功．(2)等压压缩：由于W ＞0，ΔU ＜0，则Q ＝ΔU －W ＜0，即气体对外界放热，放出的热量等于外界对气体所做的功与气体内能减小量之和．2．等容过程中的能量转换(1)温度上升：由于ΔU ＞0，W＝0，则Q ＝ΔU ，即气体从外界吸取的热量全部用于增加气体的内能． (2)温度降低，由于ΔU ＜0，W ＝0，则Q ＝ΔU ，即气体向外界放出的热量等于气体内能的削减量． 3．等温过程中的能量转化(1)等温膨胀：由于W ＜0，ΔU ＝0，则Q ＝－W ＞0，即气体从外界吸取的热量全部转换为气体对外所做的功． (2)等温压缩：由于W ＞0，ΔU ＝0，则Q ＝－W ＜0，即外界对气体所做的功全部转换为气体传给外界的热量．三、能量守恒定律 [问题设计]使热力学系统内能转变的方式是做功和热传递．做功的过程是其他形式的能转化为内能的过程，热传递是把其他物体的内能转移为系统的内能．在能量发生转化或转移时，能量的总量会削减吗？答案能量的总量保持不变．[要点提炼]1．对能量守恒定律的理解(1)某种形式的能量削减，确定有其他形式的能量增加，且削减量和增加量确定相等．(2)某个物体的能量削减，确定存在其他物体的能量增加，且削减量和增加量确定相等．2．能量的存在形式及相互转化各种运动形式都有对应的能：机械运动有机械能，分子的热运动有内能，还有诸如电磁能、化学能、原子能等．各种形式的能通过某种力做功可以相互转化．3．第一类永动机违反了能量守恒定律．[延长思考]热力学第确定律、机械能守恒定律是能量守恒定律的具体体现吗？答案是一、热力学第确定律例1(双选)关于物体内能的变化状况，下列说法中正确的是()A．吸热的物体，其内能确定增加B．体积膨胀的物体，其内能确定削减C．放热的物体，其内能也可能增加D．绝热压缩的气体，其内能确定增加解析做功和热传递都能转变物体的内能，不能依据一种方式的变化就推断内能的变化．答案CD例2空气压缩机在一次压缩中，活塞对空气做了2×105J的功，同时空气的内能增加了1.5×105J，这一过程中空气向外界传递的热量是多少？解析选择被压缩的空气为争辩对象，依据热力学第确定律有ΔU＝W＋Q.由题意可知W＝2×105J，ΔU＝1.5×105J，代入上式得：Q＝ΔU－W＝1.5×105J－2×105J＝－5×104J.负号表示空气向外释放热量，即空气向外界传递的热量为5×104J.答案5×104J二、热力学第确定律与气体试验定律的结合例3如图1所示，倒悬的导热气缸中封闭着确定质量的抱负气体．轻质活塞可无摩擦地上下移动，活塞的横截面积为S，活塞的下面吊着一个重为G的物体，大气压强恒为p0.起初环境的热力学温度为T0时，活塞到气缸底面的距离为L.当环境温度渐渐上升，导致活塞缓慢下降，该过程中活塞下降了0.1L，气缸中的气体吸取的热量为Q.求：图1(1)气缸内部气体内能的增量ΔU；(2)最终的环境温度T.解析(1)密封气体的压强p＝p0－(G/S)密封气体对外做功W＝pS×0.1L由热力学第确定律得ΔU＝Q－W得ΔU＝Q－0.1p0SL＋0.1LG(2)该过程是等压变化，由盖—吕萨克定律有LST0＝(L＋0.1L)ST解得T＝1.1T0答案(1)Q－0.1p0SL＋0.1LG(2)1.1T0三、能量守恒定律例4(单选)下列对能量守恒定律的生疏错误的是()A．某种形式的能量削减，确定存在其他形式的能量增加B．某个物体的能量削减，必定有其他物体的能量增加C．不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——第一类永动机是不行能制成的D．石子从空中落下，最终停止在地面上，说明机械能消逝了解析A选项是指不同形式的能量间的转化，转化过程中能量是守恒的．B选项是指能量在不同的物体间发生转移，转移过程中能量是守恒的，A、B选项正好是能量守恒定律的两个方面——转化与转移．第一类永动机是不行能制成的，它违反了能量守恒定律．所以A、B、C正确；D选项中石子的机械能削减，但机械能并没有消逝，能量守恒定律表明能量既不能创生，也不能消逝，故D错误．故选D项．答案 D例5(单选)“第一类永动机”不行能制成，是由于()A．不符合机械能守恒定律B．违反了能量守恒定律C．做功产生的热不符合热功当量D找不到合适的材料和合理的设计方案答案 B1．(热力学第确定律)(单选)确定质量的气体在某一过程中，外界对气体做了8×104J的功，气体的内能削减了1.2×105J，则依据热力学第确定律，下列各式中正确的是()A．W＝8×104J，ΔU＝1.2×105J，Q＝4×104JB．W＝8×104J，ΔU＝－1.2×105J，Q＝－2×105JC．W＝－8×104J，ΔU＝1.2×105J，Q＝2×104JD．W＝－8×104J，ΔU＝－1.2×105J，Q＝－4×104J答案 B解析由于外界对气体做功，W取正值，即W＝8×104J；内能削减，ΔU取负值，即ΔU＝－1.2×105J；依据热力学第确定律ΔU＝W＋Q，可知Q＝ΔU－W＝－1.2×105J－8×104J＝－2×105J，即B选项正确．2．(热力学第确定律与气体试验定律的综合应用)(双选)如图2所示，一绝热容器被隔板K隔成a、b两部分．已知a内有确定质量的淡薄气体，b内为真空．抽离隔板K后，a内气体进入b，最终达到平衡状态．在此过程中()图2A．气体对外界做功，内能削减B．气体不做功，内能不变C．气体压强变小，温度降低D．气体压强变小，温度不变答案BD解析抽离隔板K，a内气体体积变大，由于b内为真空，所以a内气体不做功，由热力学第确定律可得B 正确．内能不变，故温度不变，体积变大，由玻意耳定律可知压强变小，所以D正确．3．(能量守恒定律)(单选)下面设想不符合能量守恒定律的是()A．利用永久磁铁间的作用力，造一台永久转动的机械B．做一条没有动力系统的船，在水面上行驶C．通过太阳照射飞机，即使飞机不带燃料也能飞行D．利用核动力，驾驶地球离开太阳系答案 A解析利用磁场能可以使磁铁所具有的磁场能转化为动能，但由于摩擦力的不行避开性，动能最终转化为内能使转动停止，故A不符合．船能利用水流的能量行驶，飞机可利用光能的可转化性和电能的可收集性，使光能转化为飞机的动能，实现飞机不带燃料也能飞行，故B、C符合；利用反冲理论，以核动力为能源，使地球获得足够大的能量，摆脱太阳引力的束缚而离开太阳系，故D符合．故选A项．题组一热力学第确定律1．(单选)关于物体内能的变化，以下说法中正确的是()A．物体吸取热量，内能确定增大B．物体对外做功，内能确定削减C．物体吸取热量，同时对外做功，内能可能不变D．物体放出热量，同时对外做功，内能可能不变答案 C解析依据热力学第确定律ΔU＝W＋Q，物体内能的变化与外界对物体做功(或物体对外界做功)和物体从外界吸热(或向外界放热)两种因素有关．物体吸取热量，但有可能同时对外做功，故内能有可能不变甚至减小，故A错；同理，物体对外做功的同时有可能吸热，故内能不愿定削减，B错；若物体吸取的热量与对外做的功相等，则内能不变，C正确；而放热与对外做功都使物体内能削减，故D错．2．(单选)图1为某种椅子与其升降部分的结构示意图，M、N两筒间密闭了确定质量的气体，M可沿N的内壁上下滑动，设筒内气体不与外界发生热交换，在M向下滑动的过程中()图1A．外界对气体做功，气体内能增大B．外界对气体做功，气体内能减小C．气体对外界做功，气体内能增大D．气体对外界做功，气体内能减小答案 A解析在M向下滑动的过程中，气体体积缩小，外界对气体做功，气体不与外界发生热交换，再依据热力学第确定律知，气体内能增加，故正确答案为A.3．(单选)密闭有空气的薄塑料瓶因降温而变扁，此过程中瓶内空气(不计分子势能的变化)()A．内能增大，放出热量B．内能减小，吸取热量C．内能增大，对外界做功D．内能减小，外界对其做功答案 D解析不计分子势能的变化时瓶内空气的内能只与其温度有关，温度降低时其内能减小．塑料瓶变扁时瓶内空气体积减小，外界对其做功．再由热力学第确定律知此过程中瓶内空气要放出热量，故只有选项D正确．4．(单选)确定质量的气体在保持压强恒等于1.0×105Pa的状况下，体积从20L膨胀到30L，这一过程中气体从外界吸热4×103J，则气体内能的变化为()A．增加了5×103JB．削减了5×103JC．增加了3×103JD．削减了3×103J答案 C解析气体等压膨胀过程对外做功W＝pΔV＝1.0×105Pa×(30－20)×10－3m3＝1.0×103J．这一过程气体从外界吸热Q＝4×103J．由热力学第确定律ΔU＝W＋Q，由于气体对外做功，W应取负值，则可得ΔU＝－1.0×103J ＋4.0×103J＝3.0×103J，即气体内能增加了3×103J．故选项C正确．题组二能量守恒定律5．(单选)自由摇摆的秋千摇摆幅度越来越小，下列说法中正确的是()A．机械能守恒B．能量正在消逝C．只有动能和重力势能的相互转化D．削减的机械能转化为内能，但总能量守恒答案 D解析自由摇摆的秋千摇摆幅度越来越小，说明机械能在削减，故A、C项错误；而削减的机械能通过摩擦转化成了内能，故B项错误，D项正确．6.(单选)如图2所示为冲击摆试验装置，一飞行子弹射入沙箱后与沙箱合为一体，共同摆起确定的高度，则下面有关能量的转化的说法中正确的是()图2A．子弹的动能转变成沙箱和子弹的内能B．子弹的动能转变成了沙箱和子弹的热能C．子弹的动能转变成了沙箱和子弹的动能D．子弹的动能一部分转变成沙箱和子弹的内能，另一部分转变成沙箱和子弹的机械能答案 D 解析子弹在射入沙箱瞬间，要克服摩擦阻力做功，一部分动能转变成沙箱和子弹的内能，另一部分动能转变成沙箱和子弹的机械能．7.(单选)如图3所示，一演示用的“永动机”转轮由5根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装有用外形记忆合金制成的叶片．轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展而“划水”，推动转轮转动．离开热水后，叶片外形快速恢复，转轮因此能较长时间转动．下列说法正确的是()图3A．转轮依靠自身惯性转动，不需要消耗外界能量B．转轮转动所需能量来自外形记忆合金自身C．转动的叶片不断搅动热水，水温上升D．叶片在热水中吸取的热量确定大于在空气中释放的热量答案 D解析轻推转轮后，叶片开头转动，由能量守恒定律可知，叶片在热水中吸取的热量一部分释放到空气中，另一部分使叶片在热水中伸展做功，所以叶片在热水中吸取的热量确定大于在空气中释放的热量，D正确．题组三热力学第确定律与气体试验定律的综合应用8．(单选)高压锅加热到确定程度，高压水汽会冲开气阀喷出，高压水汽喷出的过程()A．喷出的水汽体积增大，温度降低，压强减小B．喷出的水汽压强减小，大气对水汽做正功，内能增大C．水汽刚喷出的短临时间里，水汽对外做正功，吸热，内能增加D．水汽刚喷出的短临时间里，水汽对外做负功，放热，内能减小答案 A解析由于外面压强小于高压锅内部压强，所以喷出的水汽压强减小，体积增大，对外做正功，温度降低，放出热量，内能减小．故选项A正确．9．(单选)如图4所示，是确定质量的抱负气体从状态A经B至C的p－1V图线，则在此过程中()图4A．气体的内能转变B．气体的体积增大C．气体向外界放热D．气体对外界做功答案C解析由题图可以看出，图线延长线过原点，所以A →B →C 的变化过程为等温过程，内能不变．由于在此过程中，气体体积是变小的，所以，外界对气体做功，又由于气体内能不变，由热力学第确定律可知：气体向外界放热．10．(双选)如图5所示，A 、B 两点表示确定质量的某种抱负气体的两个状态，当气体从状态A 变化到状态B 时( )图5A ．体积必定变小B ．有可能经过体积减小的过程C ．外界必定对气体做功D ．气体必定从外界吸热答案 BD解析本题是气体状态变化、图象与热力学第确定律结合的综合分析题．连接OA 、OB ，得到两条等容线，故有V B >V A ，所以A 不正确．由于没有限制自状态A 变化到状态B 的过程，所以可先从A 状态减小气体的体积再增大气体的体积到B 状态，故B 正确．由于气体体积增大，所以是气体对外界做功，C 错误．由于气体对外界做功，而气体的温度又上升，内能增大，由热力学第确定律知气体确定从外界吸热，D 正确． 11.如图6所示，确定质量的抱负气体从状态A 先后经过等压、等容和等温过程完成一个循环，A 、B 、C 状态参量如图所示，气体在状态A 的温度为27℃，求：图6(1)气体在状态B 的温度T B ；(2)气体从A →B →C 状态变化过程中与外界交换的总热量Q . 答案 (1)600K (2)2p 0V 0解析 (1)A 到B 过程是等压变化有V A T A ＝V BT B代入数据得T B ＝600K(2)依据热力学第确定律有ΔU ＝Q ＋W 其中W ＝－2p 0V 0 解得Q ＝2p 0V 0(吸热)12．如图7所示，导热材料制成的横截面积相等、长度均为45cm 的气缸A 、B ，通过带有阀门的管道连接．初始时阀门关闭，厚度不计的光滑活塞C 位于B 内左侧，在A 内布满压强p A ＝2.8×105Pa 的抱负气体，B 内布满压强p B ＝1.4×105Pa 的抱负气体，忽视连接气缸的管道体积，室温不变，现打开阀门，求：图7(1)平衡后活塞向右移动的距离和B 中气体的压强；(2)自打开阀门到平衡，B 内气体是吸热还是放热(简要说明理由)．答案 (1)15cm 2.1×105Pa (2)放热，理由见解析解析 (1)活塞向右运动后，对A 气体，有p A LS ＝p (L ＋x )S对B 气体，有p B LS ＝p (L －x )S 得x ＝15cm p ＝2.1×105Pa(2)活塞C 向右移动，对B 中气体做功，而气体做等温变化，内能不变，由热力学第确定律可知B 内气体放热．。

2019-2020学年物理粤教版选修3-3学案：第三章第二节热力学第一定律第三节能量守恒定

姓名，年级：时间：第二节热力学第一定律第三节能量守恒定律1。

理解热力学第一定律的内容及物理意义． 2.会用热力学第一定律分析、解释有关的物理问题．3．理解能量守恒定律及其重要意义．4。

知道第一类永动机不可能制成的原因．一、热力学第一定律1．改变内能的方式：___________做功和___________热传递．2．功和内能的关系：若物体不存在热传递,当___________外界对它做功时，它的内能___________增加，关系式为W＝___________ΔU；若物体对外做功，则W＜0,ΔU＜0，表明内能___________减少．3．热传递和内能的关系:若物体既不对外做功，外界对物体也不做功，当物体从外界吸收热量Q 时，它的内能___________增加．关系式为Q＝___________ΔU；若物体向外放出热量，则Q＜0，ΔU＜0，表明内能___________减少．4．热力学第一定律：如果物体跟外界同时发生做功和热传递的过程，那么，物体内能的增加ΔU就等于物体___________吸收的热量Q和___________外界对物体做的功W之和．1．如果一个物体从外界吸收了热量,它的温度一定升高吗？提示：不一定,影响物体内能的因素有做功和热传递，如果物体在吸收热量的同时又对外做功,物体的温度有可能升高、不变或降低．二、热力学第一定律应用举例1．理想气体的特点(1)理想气体的微观模型忽略了分子之间的作用力，忽略了___________分子势能,所以理想气体的内能等于分子热运动的___________动能总和．(2)理想气体的内能只跟___________温度和物质的量有关，与体积___________无关．2．热力学第一定律对理想气体应用分析（1）等压过程：理想气体在等压膨胀过程中从外界___________吸收热量，一部分用来___________增加气体内能，另一部分用来对外做功;在等压压缩过程中，向外界___________放出热量，___________放出的热量等于外界对气体做的功与气体内能减少量之和．（2）等容过程：理想气体在等容过程中，从外界吸收的热量等于气体内能的___________增加，向外界放出的热量等于气体内能的___________减少．（3）等温过程：理想气体在等温过程中,从外界吸收的热量___________等于对外界做的功,向外界放出的热量___________等于外界对气体做的功．2．对于一个绝热过程，外界对物体做功20 J，物体内能改变了多少？对于一个无做功的过程，若外界对物体传递20 J的热量,物体内能改变了多少?能否说20 J的功等于20 J的热量?提示：无论外界对物体做功20 J,还是外界给物体传递20 J的热量，物体内能都增加20 J，说明做功和热传递对改变内能是等效的,但不能说20 J的功等于20 J的热量，因为功与热量具有本质区别．三、能量守恒定律1．大量事实证明各种形式的能都可以相互转化,并且在转化过程中___________守恒．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___________转移到另一个物体；在转化和转移的过程中其总量___________不变．3．能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的规律之一．它和细胞学说、达尔文的生物进化论一起称为19世纪自然科学的三大发现．四、第一类永动机是不可能造成的1．第一类永动机:不需要任何___________动力或___________燃料却能不断对外___________做功的机器．2．第一类永动机的设想由于违背了___________能量守恒定律，所以不可能制成．3．有一种“全自动”机械手表，即不需要上发条，也不用任何电源,却能不停地走下去．这是不是一种永动机？如果不是,你知道维持表针走动的能量是从哪儿来的吗？提示:不是永动机,手表戴在手上，手运动的能量一部分转化为手表的能量．对热力学第一定律的理解1．热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种改变内能的过程是等效的，而且给出了内能的变化量和做功与热传递之间的定量关系，此定律应用时各量的单位应统一．2．公式ΔU＝Q＋W中的有关问题符号W QΔU＋外界对物体做功物体吸收热量内能增加－物体对外界做功物体放出热量内能减少(1)若物体体积增大,表明物体对外界做功,W＜0.(2）若物体体积变小，外界对物体做功，W＞0.3．几种特殊情况(1）若过程是绝热的，则Q＝0,W＝ΔU，外界对物体做的功等于物体内能的增加．（2)若过程中不做功，即W＝0，则Q＝ΔU，物体吸收的热量等于物体内能的增加．(3）若过程的始末状态物体的内能不变，即ΔU＝0，则W＋Q＝0或W＝－Q.命题视角1 用热力学第一定律定性分析密闭有空气的薄塑料瓶因降温而变扁，此过程中瓶内空气（不计分子势能)( ）A．内能减小，外界对其做功B．内能减小，吸收热量C．内能增大，对外界做功D．内能增大，放出热量[解析] 密闭有空气的薄塑料瓶降温说明气体的内能减小,薄塑料瓶变扁说明外界对气体做功;由热力学第一定律可知，气体在变化过程中放出热量,所以选项A正确．［答案］A命题视角2 用热力学第一定律进行定量计算如图所示是密闭的汽缸，外力推动活塞P压缩气体，对缸内气体做功500 J,同时气体向外界放热100 J，缸内气体的( )A．温度升高，内能增加400 JB．温度升高，内能减少400 JC．温度降低,内能增加600 JD．温度降低,内能减少600 J［解析］由热力学第一定律可得ΔU＝W＋Q＝500 J＋(－100 J）＝400 J,即缸内气体内能增加400 J，气体温度升高，故选项A对，B、C、D错．［答案］A错误!应用热力学第一定律解决问题的关键(1）要明确研究的对象是哪个物体或者说是哪个热力学系统．(2)应用热力学第一定律计算时，要依照符号法则代入数据，对结果的正、负也同样依照符号法则来解释其意义．命题视角3 热力学第一定律与气体实验定律的综合应用如图所示，A、B两点表示一定质量的某种理想气体的两个状态，当气体从状态A变化到状态B 时（)A．气体内能一定增加B．气体压强变大C．气体对外界做功D．气体对外界放热[思路点拨］ (1）一定质量理想气体的内能由温度决定．(2)由pV＝C判断压强变化．(3)根据体积变化判断做功情况．(4）由热力学第一定律判断吸热还是放热．[解析］由题图可知，理想气体的变化为等温膨胀，气体压强减小，故气体的内能不变，气体对外做功；由热力学第一定律可知,气体一定从外界吸收热量．综上可知，C对,A、B、D错．［答案］C【通关练习】1．下列说法正确的是（）A．物体放出热量，其内能一定减小B．物体对外做功，其内能一定减小C．物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加D．物体放出热量，同时对外做功，其内能可能不变解析：选C.根据热力学第一定律（公式ΔU＝Q＋W）可知，做功和热传递都可以改变物体的内能,当外界对物体做的功大于物体放出的热量或物体吸收的热量大于物体对外做的功时,物体的内能增加，选项A、B错误，选项C正确；物体放出热量同时对外做功，则Q＋W<0，内能减小，选项D错误．2.如图，一定质量的理想气体，由状态a经过ab过程到达状态b或者经过ac过程到达状态c。

热力学第一定律-粤教版选修3-3教案

热力学第一定律-粤教版选修3-3教案教学目标1.了解热力学第一定律的基本概念和原理；2.掌握物体内能和热量的概念；3.理解热量、功和内能的转化关系；4.学会应用热力学第一定律解决相关问题。

教学重点1.热力学第一定律的基本概念和原理；2.热量、功和内能的转化关系。

教学难点1.热量、功和内能的转化关系的理解和应用；2.相关问题的综合解决能力培养。

教学内容知识点一：热力学第一定律热力学第一定律是指能量守恒定律，在物理学上也称为能量守恒定律。

在热力学中，热力学第一定律的表述如下：“一个物体的内能的变化等于物体所吸收的热量与物体所做的功之和。

”即：ΔU = Q + W其中，ΔU 表示物体内能的变化量，Q 表示物体吸收的热量，W 表示物体所做的功。

知识点二：热量热量是一种能量形式，也是物体之间能量传递的一种方式。

在热力学中，热量的单位是焦耳（J）。

热量可以通过传导、对流、辐射等方式传递。

知识点三：功功是物体在力的作用下从一个位置移动到另一个位置所做的功。

在热力学中，除了重力、弹力等传统的力之外，内力也可以产生功。

知识点四：内能内能是指物体所具有的所有分子的运动能量、势能和内在能量之和。

内能是热力学中常用的一个概念，其单位与热量和功相同，均为焦耳（J）。

知识点五：热力学第一定律的应用热力学第一定律在许多方面都有应用。

一些常见的应用包括：1.热机的理论效率推导；2.热量和功的转化计算；3.做功时的内能变化计算；4.热力学循环的热量计算等。

教学方法本课程采用讲授和解题相结合的教学方式。

通过讲述基本概念和原理，帮助学生理解热力学第一定律和内能、热量、功等相关概念；通过解题，培养学生应用热力学第一定律解决实际问题的能力。

教学过程步骤一：介绍热力学第一定律老师首先介绍热力学第一定律的基本概念和原理，并通过案例解释内能、热量、功等概念。

步骤二：讲解热力学第一定律的公式老师向学生详细讲解热力学第一定律的公式：ΔU = Q + W，帮助学生理解内能、热量和功之间的转化关系。

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