选修33热力学第一定律教案
沪科教版高三物理选修3《热力学第一定律》教案及教学反思
沪科教版高三物理选修3《热力学第一定律》
教案及教学反思
一、教学目标
1.了解热力学的基本概念，并深入了解热力学第一定
律的含义和适用条件；
2.能够理解热力学第一定律的数学表达式，并能够运
用热力学第一定律计算物理系统的内能变化和工作量；
3.能够通过实验和抽象思考，认识内能的概念和内能
变化的量化方法，并关注热能守恒原理；
4.提高学生的数学思维和实验技能，培养学生的独立
探究能力和科学研究精神。
二、教学内容
知识点
1.热力学的基本概念；
2.热力学第一定律的含义和适用条件；
3.热力学第一定律的数学表达式；
4.内能的概念和内能变化的量化方法；
5.热能守恒原理。
实验
1.水的加热实验；
2.锅炉汽轮机模型实验；
3.干冰和冰淇淋实验（让学生进行自我探究）。
教学步骤
1.热力学的基本概念：通过课堂讲授和网上查找学习
资料，让学生了解热、温度、热量、功、内能等热力学基
本概念；
2.热力学第一定律的含义和适用条件：通过课堂讲授
和实验观察，让学生了解热力学第一定律的含义和适用条
件，并能运用公式进行计算；
3.内能的概念和内能变化的量化方法：通过课堂讲授、
实验观察和比较分析，让学生认识内能的概念和内能变化
的量化方法，关注热能守恒原理；
4.实验演示：通过水的加热实验、锅炉汽轮机模型实
验和干冰与冰淇淋实验演示，让学生实地感受内能变化和
热能守恒的现象，同时促进学生的实验技能和独立思考能
力；
5.课堂练习：通过老师的引导和学生自主整理，进行
课堂上针对所学内容的练习，巩固学生对热力学和内能变
化的掌握程度。
三、教学反思
本节课的教学目标主要是让学生了解热力学的基本概念和
(完整版)热力学第一定律教案
教学重点：热力学第一定律和能量守恒定律
教学难点：永动机
一、热力学第一定律
改变物体内能的方式有两种：做功和热传递．
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，物体放出热量时，为负．
例1：下列说法中正确的是：
A、物体吸收热量，其内能必增加
B、外界对物体做功，物体内能必增加
C、物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能减少
D、物体温度不变，其内能也一定不变
答案：C
评析：在分析问题时，要求考虑比较周全，既要考虑到内能包括分子动能和分子势能，又要考虑到改变内能也有两种方式：做功和热传递．
例题2：空气压缩机在一次压缩中，空气向外界传递的热量2.0 ×105J，同时空气的内能增加了1.5 ×105J. 这时空气对外做了多少功？
解：根据热力学第一定律知
1.5 ×105J -
2.0 ×105J = -0.5 ×105J
所以此过程中空气对外做了0.5 ×105J的功．
二、能量守恒定律
1、复习各种能量的相互转化和转移
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别的形式，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不变．（学生看书学习能量守恒定律内容）．
3、能量守恒定律的历史意义．
三、永动机
永动机的原理违背了能量守恒定律，所以是不可能的．
举例说明几种永动机模型
四、作业
高中物理粤教版(2023)选择性必修第三册 3.1 热力学第一定律教案(表格式)
高中物理粵教版（2023）选择性必修第三册
3.1 热力学第一定律教案（表格式）《热力学第一定律》教学设计
一．教材分析
本节是粤教版选择性必修三第三章的第 1 节，第三章《热力学定律》共三节。第一
节阐述了热力学第一定律；第二节研究了能量守恒及其应用；第三节是研究热力学第二
定律。这就使学生对热力学定律和能量守恒定律有了一定的认识。第一节主要研究物体
的内能，以及改变内能的方式，使学生了解内能改变的两个方式（做功和热传递）。然后
通过归纳推理得到热力学第一定律的数学表达式，并应用热力学第一定律解决实际问题。
二．学情分析
学生在初中已经接触过内能与改变内能两个方式的相关基础知识，为本节的教学奠
定了一定的基础。高中教材中增加了内能的微观解释和热力学第一定律这两部分内容。
学生在具备了一定的分析能力，探究能力和逻辑思维能力后，可以更好的探究本节的内
容。
三．教学目标：
1. 认识内能和改变内能的两种方式。
2. 能以物体为研究对象，用归纳推理的方法推导出热力学第一定律。
3. 能运用热力学第一定律解释和计算能量的转化和转移问题。
四、教学的重点和难点
重点：1. 物体内能的定义，改变内能的两种方式。
2. 用归纳推理的方法推导出热力学第一定律。
3. 明确热力学第一定律三个物理量正负符号的物理含义。
难点：1. 理解如何通过做功改变物体的内能。
2. 热力学第一定律三个物理量正负符号的物理含义。
3. 运用热力学第一定律解释和计算能量的转化和转移问题。
五、教学过程
教学
内容
教师活动
学生活动
设计意图
1.知识回顾：
1. 从学
生已学的
高中物理_热力学第一定律教学设计学情分析教材分析课后反思
热力学第一定律教学设计
【教学目标】
1.知识与技能目标
（1）理解热力学第一定律，明确W、Q、ΔU正负号的意义。掌握热力学第一定律能用其分析解决实际问题
（2）理解能量守恒定律，能依据能量守恒的观点用能量守恒定律解释相关现象。
（3）知道第一类永动机不可能成功的原因。
2.过程与方法目标
（1）经历热力学第一定律的探究过程，理解做功和热传递对内能的影响。
（2）运用生活实际，结合自身体会，理解能量守恒定律是自然科学的基本定律之一。（3）从实际出发，体会永动机的不可能性。
3.情感态度与价值观目标
（1）通过热力学第一定律的学习，确立能量的输入、输出思想。
（2）认识能量守恒，认识自然界规律的多样性和统一性。
（3）培养树立能量守恒的观点，逐步构建能量转化和守恒的物理思维方法。
【教学过程】
一、做功与热传递
1.一个系统在绝热过程中：
（1）如果外界对系统做的功为Ｗ，则它的内能如何变化？变化了多少？
（2）如果系统对外界做的功为Ｗ，则它的内能如何变化？变化了多少？
结论：在无热交换情况下，外界对气体做功为W，物体内能变化为△U，△U＝W，由此可知：外界对气体做功，内能增加，气体对外界做功，内能减少。
2.一个系统在单纯传热过程中：
（1）如果系统吸收热量Ｑ，它的内能如何变化？变化了多少？
（2）如果系统放出热量Ｑ，它的内能如何变化？变化了多少？
结论：在没有做功情况下，物体与外界间传递热量Q，物体内能变化为△U，则△U＝Q，由此可知：物体吸热，内能增加，放热，内能减少。
3.做功和热传递的区别
（1）做功改变内能的实质：其它形式的能和内能之间的转化
热力学第一定律能量守恒定律教案
热⼒学第⼀定律能量守恒定律教案
热⼒学第⼀定律能量守恒定律
⼀、教学⽬标
1．知识⽬标：
（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）会⽤ΔU =W+Q分析和计算问题。
（4）理解能量守恒定律，能列举出能量守恒定律的实例；
（5）理解“永动机”不能实现的原理。
2．能⼒⽬标：
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．物理学⽅法教育⽬标：
能量守恒定律是⾃然科学的基本定律之⼀，应⽤能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．重点内容是热⼒学第⼀定律和能量守恒定律，强调能量守恒定律是⾃然科学中最基本的定律。学会运⽤热⼒学第⼀定律和能量守恒定律分析、计算⼀些物理习题。
2．运⽤能的转化和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、教学⽅法
教师讲解，课件演⽰，指导学⽣看书
四、教具
计算机、⼤屏幕、⾃制多媒体课件
五、教学过程
（－）引⼊新课
上节课我们学习了改变内能的两种⽅式，做功和热传递，那么它们之间有什么数量关系呢？以前我们还学习过电能、化学能等各种形式的能，它们在转化过程中遵守什么规律呢？这节课我们就来研究这些问题。
【板书】第六节热⼒学第⼀定律能量守恒定律
（⼆）进⾏新课
【板书】⼀、做功W、热传递Q、内能变化ΔU的物理意义
1．做功：做功使物体内能发⽣变化，实质是能量的转化，是⼀种形式的能量向另⼀种形式的能转化。功是能量转化的量度。2．热传递：是能量的转移，内能由⼀个物体传递给给另⼀个物体，传递的能量⽤Q表⽰。
《热力学第一定律》教案
热力学第一定律
信丰县第六中学朱永辉教学目标
1、理解物体跟外界做功和热传递的过程中W、Q、△U的物理意义。
2、会确定W、Q、△U的正负号。
3、理解、掌握热力学第一定律，从能量转化和转移的观点理解热力学第一定律。
4
5
6
7
8
要逐
我们在前面学习了改变内能的两种方式：做功和热传递，即通过对物体做功或者经过热传递的过程都能改变物体内能，那么它们之间有什么数量关系呢？以前我们还学习过电能、化学能等各中形式的能，它们在相互转化的过程中遵守什么样的规律呢？今天我们就来研究这些问题。
板书：第六节热力学第一定律能量守恒定律
同学们带着下列问题看课本，看到△U=W+Q
板书：（投影片）
1、一个物体，如果它跟外界不发生热交换，那么外界对它做功与物体对外做功，会引起物体
内能怎样的变化？
2、一个物体，如果外界与物体之间没有做功，那么物体吸热与放热会引起物体内能的怎样的变化？
3、如果物体跟外界同时发生做功和热传递的过程，W、Q、△U的正负号如何确定？
4、W、Q、△U三者都有正负，它们的关系怎样？
让同学们前后座四人为一小组，互相交流一下，得出正确结论。
让同学举手发言，代表自己小组发言，其他小组补充，老师给以适当点拨。
1
2
3
4
根据△
W=1.6×
W
让同学们观看柴油机模型，用热力学第一定律解释柴油机正常工作时压燃的原理。
活塞压缩气体，活塞对气体做功，由于时间很短，散热可以不计，机械能转化为气体的内能，温度升高，达到柴油燃点，可“点燃”柴油。
做功和热传递都能使物体的内能改变，能量在转化的过程中守恒，不仅机械能，其它形式的能也可以与内能相互转化，如电流通过电炉子发热，电能转化为内能（演示电炉子）；燃料燃烧生热，化学能转化为内能。实验证明：在这些转化过程中，能量都是守恒的。由此引发了我们更深刻的思考。
新人教版高中物理选修3-3热力学第一定律 能量守恒教案
热力学第一定律能量守恒
本节教材分析
本节首先在讲述改变内能的两种方式的基础上，给出了热力学第一定律的表达式Δu=W+Q,公式中的Δu是内能增量，Ｗ表示外界对系统所做的功，对气体来说：要使学生知道：压缩气体时外界对气体做功，气体膨胀时气体对外界做功.
对于能量守恒定律，教学中应该使学生掌握这个定律，理解这个定律的重要意义，在习题中安排了一些定量地运用能量守恒定律的题目，以加深对这个定律的理解.
永动机不可能制成，是导致能量守恒定律发现的一条重要线索，为了使学生理解这一点，教材介绍永动机不可能制成时，举出一个实例来供学生分析，这个永动机方案是１３世纪时法国人亨内考提出的，是早期的一个著名方案，教学时也可举出其他永动机的实例说明，以帮助学生理解永动机不可能制成对能量守恒定律的建立所起的重要作用.
教学目标
一、知识目标
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，公用Δu=W+Q分析和计算问题.
2.掌握能量守恒定律，理解这个定律的重要意义.会用能量守恒的观点分析物理现象.
3.能综合运用学过的知识，用能量守恒定律进行有关计算，分析，解决有关问题.
4.了解第一类永动机不可能制成的原因.
二、能力目标
１.会用热力学第一定律Δu＝W＋Ｑ分析和计算问题；
2.会用能量转化和守恒的观点分析物理现象.
3.能综合运用学过的知识，用能量守恒定律进行有关计算，分析、解决有关问题.
三、德育目标
通过形形色色的永动机设计方案的失败，使学生明白不可能不付出代价就从自然界创造动力，而只有有效地利用自然界提供的各种能源.
教学重点
教科版高中物理选修3-3《热力学第一定律》参考教案
4.2《热力学第一定律》教案
●教学目标
一、知识目标
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，公用Δ
u=W+Q分析和计算问题.
2.能综合运用学过的知识，有关计算，分析，解决有关问题.
二、能力目标
１.会用热力学第一定律Δu＝W＋Q分析和计算问题；
2.会用能量转化和守恒的观点分析物理现象.
三、德育目标
通过形形色色的永动机设计方案的失败，使学生明白不可能不付出代价就从自然界创造动力，而只有有效地利用自然界提供的各种能源.
●教学重点
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Δu=W+Q 分析和计算问题.
●教学难点
如何用能量转化和守恒的观点分析物理现象，如何综合运用学过的知识，用能量守恒定律进行有关计算、分析、解决有关问题.
●教学方法
讲练法、分析归纳法、阅读法
●教学用具
投影仪、投影片
●课时安排
1课时
●教学过程
［投影］本节课的学习目标：
1.掌握热力学第一定律及其公式表达，能够从能量转化的观点理解这个定律；
2.会用公式Δu=W+Q分析和计算问题；
●学习目标完成过程
一、引入
［问］改变物体内能的方式有哪些？
［学生］做功和热传递是改变物体内能的两种方式.
［教师］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，本节课我们就来研究这个问题.
二、新课教学
（一）热力学第一定律
［投影］
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？
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：
高中物理热力学第一定律教案
高中物理热力学第一定律教案引言：
热力学是物理学中的重要分支，旨在研究热能与功的转换关系以及物质的热平衡状态。在高中物理教学中，热力学的学习对学生的科学素养和物理思维的培养至关重要。本教案将以高中物理热力学第一定律为核心内容，通过理论讲解和实验探究相结合的方式，帮助学生深入理解热力学的基本原理和应用。
一、知识概述
1. 定义：高中物理热力学第一定律，也称为能量守恒定律，表明在一个孤立系统中，能量可以相互转化，但总能量不会增加或减少。
2. 表示形式：ΔU = Q - W，其中ΔU代表系统内能的变化，Q代表吸热量，W代表功。
二、理论讲解
1. 系统内能的概念
系统内能是指物体中分子的热运动能量总和。分子运动越剧烈，其内能越高。
2. 吸热和放热
吸热是指系统从外界吸收热量，其符号为正；放热是指系统向外界释放热量，其符号为负。
3. 功的概念和形式
功是指外界对系统做的可逆过程中的能量转移。根据形式的不同，功可以分为以下几种情况：
- 体积无限长做功：W = -PΔV，其中P代表压强，ΔV代表体积变化。
- 力沿直线做功：W = Fdcosθ，其中F代表力，d代表位移，θ代表力和位移间的夹角。
4. 第一定律的表达形式
根据能量守恒定律，系统内能的变化等于吸热量与对外做的功的代数和。
三、实验探究
为了加深学生对热力学第一定律的理解，我们将进行以下实验：
1. 实验目的：通过加热水的方式，观察热能转化和功的变化。
2. 实验材料：烧杯、热水、温度计、测量缸、线圈等。
3. 实验步骤：
a. 将温度计插入热水中，记录初始温度。
《热力学第一定律》教学设计教案
《热力学第一定律》
教学设计与反思
方面是等价的”的观念，从而总结出
解决一些简单的问题。
的符号法则并熟练应用。
中各物理量的符号及其物理意义。
）表达式：
求出未知量。、表达式：
人教版高三物理选修3《热力学第一定律》说课稿
人教版高三物理选修3《热力学第一定律》说课稿
一、教材分析
本节课是物理选修3的第一单元，主要内容是热力学第一
定律。教材选用了人教版高中物理教材，该教材内容丰富、科学合理，符合高中物理教学大纲和要求。该单元通过引入热力学基本概念，让学生了解热力学的基本原理和应用。学生通过本单元的学习，能够掌握热力学第一定律的基本概念和计算方法，培养学生的实验观察和分析能力，提高学生的科学素养。
二、教学目标
知识目标
•掌握热力学第一定律的基本概念；
•理解热力学过程中的能量转化和能量守恒原理；
•掌握热力学计算中的基本公式和方法；
•能够分析和解决实际问题，应用热力学第一定律。
能力目标
•培养学生的观察和实验分析能力；
•增强学生的科学推理和问题解决能力；
•培养学生的合作学习和团队合作精神。
情感目标
•培养学生对物理学科的兴趣和探索精神；
•提高学生对科学文化的理解和认同。
三、教学重难点
重点
•热力学第一定律的基本概念和能量守恒原理的理解；
•热力学计算中的基本公式和计算方法。
难点
•将热力学理论应用于实际问题的解决。
四、教学准备
•人教版高中物理教材及教学辅助资料；
•教学投影仪和计算器；
•实验器材和实验用具。
五、教学过程
本节课将通过讲解、实验和课堂练习相结合的方式进行教学。
1. 知识讲解
首先，我将通过讲解热力学第一定律的基本概念和能量守恒原理来引入本节课的内容。我会提供一些有趣的例子，帮助学生理解能量转化和能量守恒的概念，并解释其在热力学中的应用。
2. 实验演示
为了让学生更深入地理解热力学第一定律，我将进行一次实验演示。通过实际操作，学生将亲眼目睹能量的转化和守恒过程。我会向学生详细介绍实验步骤和实验原理，并鼓励学生积极参与观察和记录实验结果。
热力学第一定律(教案)——高中物理人教版(2019)选择性必修第三册
第三章热力学定律
第2节热力学第一定律
教学设计
1.通过对物体内能改变方式的定量分析，从能量转化的观点理解热力学第一定律的形式和内涵。
2.通过对四冲程内燃机工作过程的分析，学会用ΔU=W+Q分析和解决相关问题。
重点
热力学第一定律ΔU=W+Q的理解。
难点
ΔU=W+Q中三个物理量正负号的理解。
教师要求
多媒体课件、柴油机模型、电动机、灯泡、打气筒等。
学生要求
回顾功、热量和内能改变的关系。
一、导入新课
我们已经学习了改变物体内能的两种方式，也知道了内能改变的过程就是内能和其他形式能的转化或内能的转移过程，那么在能的转化和转移中，符合什么规律呢?
本节课我们就来学习这个问题。
二、新课教学
1.热力学第一定律
(1)一个物体，它既没有吸收热量，也没有放出热量，那么：
①如果外界对物体做的功为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？
(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：
①如果物体从外界吸收热量Q，它的内能如何变化?变化了多少?
②如果物体对外界放出热量Q，它的内能如何变化?变化了多少?
学生交流讨论，解答思考题。
师生共同总结：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。
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。
(3)如果物体在与外界同时发生做功和热传递的过程中，内能的变化与热量Q及做的功W之间又有什么关系呢？
《热力学第一定律》教学设计教案
《热力学第一定律》教学设计教案XXX《热力学第一定律》
教学设计与反思
课题：热力学第一定律
科目：物理
教师：
一、教学内容分析
本节内容选自人教版选修3-3第十章《热力学定律》的第3节《热力学第一定律能量守恒定律》。
从教材结构上来看，本章从研究绝热过程中功和内能关系开始，到讨论单纯的热传递过程中热与内能的关系，逐步剖析功、热量以及内能三者之间的关系，引出了热力学第一定律以及能量守恒定律的内容（能量守恒定律在人教版必修2第七章第10节已研究，因此并未在本课的设计范围内）。在研究了守恒律后，学生能够通过研究热力学第二定律来了解自然过程的不可逆性，认识自然界的一切自发过程都是朝着熵增大的方向进行的这一规律。
从课程标准来看热力学第一定律在高考中是I级要求，了解其内容及含义并且能进行简单运用即可。热力学第一定律为
同学们建立了“做功与传热在改变系统内能方面是等价的”这一图像，是高中教学的重点但非难点。
从教材内容来看，教材的思路是从XXX的实验出发得到“做功与传热在改变系统内能方面是等价的”的观念，从而总结出∆U=U+U的规律，进而推广得到能量守恒定律，并介绍永动机的不可能性。而本节课的教学设计是在教材的基础上，用一个新颖的实验作为引入，承接原来学过的“单纯做功／热传递改变系统内能”引出“做功与传热在改变系统内能方面的等价性”，激发学生乐趣，有助学生理解物理图像。
从功能上讲，研究热力学第一定律完善了学生关于能量及其规律的常识系统，且让学生能更深一步了解热与内能，并且为下一节研究熵的道理打下基础。
2、教学方针
选修优选热力学第一定律教案
第 3 节热力学第必然律
目标导航
1．知道热力学第必然律的内容及其表达式
2．理解能量守恒定律的内容
3．认识第一类永动机不能能制成的原因
诱思导学
1.热力学第必然律
（1）. 一个热力学系统的内能增量等于外界向它传达的热量与外界对它所做的功的和。这个关系叫做热力学第必然律。
其数学表达式为：U=W+Q
（ 2）. 与热力学第必然律相般配的符号法规
做功 W热量Q内能的改变U
系统从外界吸取
外界对系统做功系统的内能增加热量
取负值系统对外界做功
系统向外界放出
系统的内能减少
“－”热量
（3）热力学第必然律说了然做功和热传达是系统内能改变的量度，没有做功和热传达就不能能实现能量的转变或转移，同时也进一步揭穿了能量守恒定律。
（4）应用热力学第必然律解题的一般步骤：①依照符号法规
写出各已知量（ W、Q、 U）的正、负；
②依照方程U=W+Q求出未知量；
③再依照未知量结果的正、负来确定吸热、放热情况或做功情况。
2.能量守恒定律
⑴. 自然界存在着多种不相同形式的运动，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。
⑵. 不相同形式的能量之间能够互相转变。摩擦能够将机械能转变成内能；火热电灯发光能够将电能转变成光能。
⑶. 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变成另一种形式，也许从一个物体转移到其余物体，在转变或转移的过程中其总量不变。这就是能量守恒定律。
(4). 热力学第必然律、机械能守恒定律都是能量守恒定律的详尽表现。
(5). 能量守恒定律合用于任何物理现象和物理过程。
人教版高中物理选修3-3热力学第一定律 能量守恒定律名师公开课优质课件(38张)
综 合 训 练 · 能 力 提 升
弹和沙箱由于相互作用所产生的内能为
多少？(不计空气阻力)
课 堂 互 动 · 突 破 考 点
综 合 训 练 · 能 力 提 升
课 堂 互 动 · 突 破 考 点
B．W＝8×104 J，ΔU＝－1.2×105 J，Q＝－2×105
J C．W＝－8×104 J，ΔU＝1.2×105 J，Q＝2×104 J
D．W＝－8×104 J，ΔU＝1.2×105 J，Q＝－4×104
J
菜 单
物理·选修3-3
(2)表达式：___________ ΔU＝Q＋W 。
菜
单
物理·选修3-3
第十章
基 础 落 实 · 新 知 探 究
热力学定律
自主思考——判一判 1．(1)外界对系统做功，系统的内能一定增加。( ×) (2) 系统内能增加，一定是系统从外界吸收热量。 (× ) (3) 系统从外界吸收热量 5 J ，内能可能增加 5 J 。
菜
单
物理·选修3-3
第十章
基 础 落 实 · 新 知 探 究
热力学定律
自主思考——判一判
3．(1)第一类永动机不能制成的原因是技术问题。
(× ) (2) 第一类永动机不能制成的原因是违背了能量守
高二物理选修热力学第一定律能量守恒定律教案
历史上的永动机模型
磁力型永动机
1570年意大利的泰斯尼尔 斯提出用磁石的吸力可以实现 永动机A是一个磁石铁球G受 磁石吸引可沿斜面滚下去滚到 上端的E处从小洞B落下经曲 面BFC返回复又被磁石吸引铁 球就可以沿螺旋途径连续运动 下去
பைடு நூலகம் 历史上的永动机模型
浮力型
浸润型
例题2、
下列说法正确的是
D
A．外界对气体做功气体的内能一定增大
4.能量守恒定律适用于任何物理现象和物理过程
三. 永动机不可能制成
1.第一类永动机. 概念： 不消耗能量的机器 结果： 无一例外地归于失败 原因： 违背能量守恒定律
2.永动机给我们的启示.
人类在利用和改造自然时必须遵循自然定律
历史上的永动机模型
奥恩库尔的永动机模型
据说13世纪有一个法国 人叫奥恩库尔的他在一个轮 子的边缘上等间隔地安装了 12根可活动的锤杆 他设想一旦轮子被启动由于 轮子右边的各个重锤距轮轴 更远些就会驱动轮子按箭头 方向永不停息地转动下去
历史上的永动机模型
阿基米德螺旋永动机
把水从蓄水池里汲到上面的水 槽里让它冲击水轮使之转动轮子在 带动水磨的同时又通过一组齿轮带 动螺旋汲水器把水重新提到水槽里 去这样整台机械就可以永不停息地 运转下去这样的设计当然也必然以 失败告终因为即使没有摩擦力从水 槽中流下的水的冲力也不足以既带 动水磨工作又带动汲水器把全部流 下的水重新汲回到原来的高度
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第3节热力学第一定律
目标导航
1•知道热力学第一定律的内容及其表达式
2•理解能量守恒定律的内容
3•了解第一类永动机不可能制成的原因
诱思导学
1.热力学第一定律
(1).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。这个关系叫做
热力学第一定律。
其数学表达式为：AUnW+Q
(2).与热力学第一定律相匹配的符号法则
能量的转化或转移，同时也进一步揭示了能量守恒定律。
(4)应用热力学第一定律解题的一般步骤：
①根据符号法则写出各已知量( W、Q、AU)的正、负；
②根据方程AJ=W+Q求出未知量；
③再根据未知量结果的正、负来确定吸热、放热情况或做功情况。
2.能量守恒定律
⑴.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。
⑵.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；炽热电灯发光可以将电能转化为光能。
⑶.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不变。这就是能量守恒定律。
(4).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。
(5).能量守恒定律适用于任何物理现象和物理过程。
(6).能量守恒定律的重要意义
第一，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，学习这个定律，不能满足一
般理解其内容，更重要的是，从能量形式的多样化及其相互联系，互相转化的事实岀发去认识物质世界的多样性及其普遍联系，并切实树立能量既不会凭空产生，也不会凭空消失的观点，作为以后学习和生产实践中处理一切实际问题的基本指导思想之一。第二，宣告了第一类永动机的失败。
3.第一类永动机不可能制成
任何机器运动时只能将能量从一种形式转化为另一种形式，而不可能无中生有地创造能量，即第一类永动机是不可能制造出来的。
典例探究
例1.一定量的气体在某一过程中，外界对气体做了8X104J的功，气体的内能减少了 1.2和5J，则下列
各式中正确的是()
4 5 4
A.W=8X 104J，AJ =1.2 XO5J，Q=4X104J
4 5 5
B.W=8X 1O4J，AU = - 1.2 :W5J，Q= - 2 X1O5J
4 5 4
C.W= - 8X104J，AU =1.2 1O5J，Q=2X104J
4 5 4
D.W= - 8X104J, AU = - 1.2 X05J , Q= - 4X104J
解析：本题主要考查热力学第一定律的应用。因为外界对气体做功，W取正值，即W=8< 104J；内能
减少，AU取负值，即 AU= - 1.2 X105J；根据 AU=W+Q，可知 Q=AU— W= - 1.2 X05 - 8X104= -2X105J,即 B 选项正确。
答案：B
友情提示：注意热力学第一定律关系式中各物理量的符号法则。
例2.—定质量的气体，在压缩过程中外界对气体做功300J，但这一过程中气体的内能减少了300J，问气体在此过程中是吸热还是放热？吸收(或放岀)多少热量？
解析：由题意可知， W=300J，AJ= -300J，根据热力学第一定律可得
Q= AU - W= - 300J - 300J= - 600J
Q为负值表示气体放热，因此气体放出600J的热量。
友情提示：注意热力学第一定律关系式中各物理量的符号法则及其物理意义。
例3. 一定质量的气体从外界吸收了 4.2 >105J的热量，同时气体对外做了 6X105J的功，问：
(1)物体的内能是增加还是减少？变化量是多少？
(2)分子势能是增加还是减少？
(3)分子的平均动能是增加还是减少？
解析：(1)气体从外界吸热为：Q=4.2X105J
气体对外做功： W= - 6X105J
由热力学第一定律：AU=W+Q= (- 6X105) + (4.2 X 05J) =- 1.8 X O J
AU为负，说明气体的内能减少了。所以，气体内能减少了 1.8 XOJ。
(2)因为气体对外做功，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)因为气体内能减少，同时气体分子势能增加，说明气体分子的平均动能一定减少了。
友情提示：本题以热力学第一定律关系式为起点，结合分子动理论中内能的定义，分析得岀：①气体对外做功，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②气体内能减少，同时气体分子势能增加，说明气体分子的平均动能一定减少了。
课后问题与练习点击
1.解析：由热力学第一定律 AU=W+Q有A U=900J-210J=690J
2.解析：
(1) 一定质量的封闭气体可以看作是理想气体，由理想气体的状态方程和热力学第一定律可知：
两种情况下内能的变化 A U是相同的，即A U=Q,但A U=QW,所以Q>Q。
(2)比热容是指单位质量的某种物质温度每升高1摄氏度所吸收的热量。由于等容过程中，温度
升高，系统所吸收的热全部用来增加内能，而等压过程中，所吸收的热除增加内能外，还要多吸收
一点热用来对外膨胀做功，所以气体等压下的比热容恒大于等容下的比热容。
3.解：设在阳光直射时地面上每平方米每分钟接受的太阳能量为Q
由能量守恒定律得：QSt=cm At
… cmt
St
代入数值得：Q=4.2 X1O4J
4•解：由能量守恒定律得：mgh=cmAt
gh 2 3