第十一章 分子热运动 能量守恒

合集下载

2019-2020年高二物理 第十一章《分子热运动 能量守恒》第六节 热力学第二定律(1)教案 旧人教版

2019-2020年高二物理 第十一章《分子热运动  能量守恒》第六节 热力学第二定律(1)教案 旧人教版

2019-2020年高二物理第十一章《分子热运动能量守恒》第六节热力学第二定律(1)教案旧人教版教学目标一、知识目标:1.了解热传导过程的方向性。

2.了解什么是第二类永动机,为什么第二类永动机不可制成。

3.了解热力学第二定律的两种表述方法以及这两种表述的物理实质。

4.了解什么是能量耗散。

二、能力目标:培养学生运用所学知识分析问题解决问题的能力。

三、德育目标:具有对科学的求知欲,乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理,有将科学技术应用与日常生活、社会实践的意识。

教学重点热力学第二定律的两种表述方法以及这两种表述的物理实质.教学难点第二类永动机不可制成的物理实质.教学方法教师讲解与学生课堂自学结合,并讨论归纳。

教学用具投影仪,大屏幕,相关图片.课时安排1课时教学过程一、引入新课:有这样一个有趣的问题:地球上有大量海水,它的总质量约为1.4×1018t,只要这些海水的温度降低0.1℃,就能放出5.8×1023J的热量,这相当于1800万个核电站一年的发电量.为什么人们不去研究这种“新能源”呢?原来,这样做是不可能的.这涉及物理学的一个基本定律,就是本节要讨论的热力学第二定律。

【板书】第七节热力学第二定律二、新课教学:[学生带着问题阅读、讨论]:思考:1、何为热传导的方向性?2、什么是第二类永动机?它违背了什么规律?3、何为热力学第二定律?它有几种表述方法?归纳:Ⅰ、热传导的方向性:高温物体只能“自发地”将热量传给低温物体,而低温物体必须要依靠外界的辅助才能将热量传给高温物体。

Ⅱ、第二类永动机1、没有冷凝器的能从单一热源吸收热量并全部用来做功而不引起其他变化的热机。

2、特征:符合能量守恒定律;不可能引起其他变化。

3、结论:机械能和内能的转化过程具有方向性,尽管机械能可以全部转化为内能,但内能却不能全部转化为机械能,同时不引起其它变化Ⅲ、热力学第二定律表述一:不可能使热量由低温物体传递到高温物体,而不产生其他变化。

高二物理热力学第二定律1

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

(完整版)第十一章复习分子热运动能量守恒综合复习

(完整版)第十一章复习分子热运动能量守恒综合复习

第十一章复习 分子热运动 能量守恒综合复习【本章知识框架】【知识总结】学习本章内容时,应把握好以下几点:1.物质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的引力和斥力(1)除一些有机物质的大分子外,一般分子直径的数量级为m 1010-,分子质量的数量级在kg 1026-左右,用油膜法可粗测分子的直径(SV d =). 物理学中常用阿伏加德罗常数A N (一般取123mol 10026-⨯.),对微观量进行估算,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为A N 个等分,每一等份就是一个分子,若把分子看作小立方体或球体,则每—等份就是一个小立方体或一个小球.可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(应说明气体的实际状态).(2)分子永不停息地无规则运动,可以从扩散现象和布朗运动得到证实.布朗运动是指悬浮在液体中的固体微粒的运动,不是液体分子的运动,它是由包围小微粒的液体分子无规则地撞击小微粒而引起的.且温度越高、微粒越小,布朗运动越明显.(3)分子间同时存在着相互作用的引力和斥力,引力和斥力都随分子间距离的增大而减小,但斥力的变化比引力的变化显著,实际表现出来的分子力是分子引力和斥力的合力.2.物体的内能是物体里所有分子的动能和势能的总和.由物质种类、物体质量、温度、物体的体积决定(1)温度是物体分子的平均动能的标志,物体分子动能的总和等于总分子数乘以分子平均动能.(对个别分子讲温度无意义).(2)分子势能与分子之间的距离有关,故整个物体的分子势能跟物体的体积有关. 当分子间距离小于0r 时,随分子间距离的减小,分子势能增加.当分子间距离大于0r 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0r 时,分子势能最小.3.做功和热传递是改变物体内能的两个过程,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理解时应注意以下几点:(1)存在温度差是发生热传递的必要条件,热量是物体热传迎过程中物体内能的改变量,热量与物体内能多少、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.4.热力学第一定律热力学第一定律的表达式△U =W +Q 中,系统对外做功时,W 取负值,外界对系统做功时,W 取正值;系统放热时,Q 取负值,系统吸热时,Q 取正值.若W 与Q 的代数和为正值,即△U 为正值,表示系统内能增加;若W 与Q 的代数和为负值,即△U 为负值,表示系统内能减少.5.能的转化和守恒定律能的转化和守恒定律是自然界普遍遵循的规律,是人类认识自然和改造自然的有力武器.要注意能量利用和能源开发的新动向.总之,学习本章内容应掌握好三个要点,二个模型,一个桥梁.三个要点:分子运动论的三要点.二个模型:一是用油膜法估测分子大小及其数量时,将分子简化为紧密排列的球形理想模型,二是用来比喻分子间相互作用力的弹簧模型.一个桥梁:阿伏加德罗常数是宏观量与微观量的桥梁.【本章重点详解】一、阿伏加德罗常数相关公式集萃阿伏加德罗常数是联系微观物理量与宏观物理量的桥梁,所以涉及分子动理论中有关分子大小的计算时,常常用到阿伏加德罗常数及其相关公式,高考也常在这个问题上设置题目,因此有必要把与阿伏加德罗常数有关的公式收集整理起来.1.公式集萃(1)00M V /m V /M V /m ===ρ(2)00A V /V m /m n N N ==⨯=(3)M A V /V M /m N /N n ===(4)N /m N /M m A 0==(5)N /V N /V V A M 0== (6)3030/V 6V d π==2.各符号与物理量的对应关系m :物质质量;M :摩尔质量;0m :分子质量;V :物质体积;M V :摩尔体积;0V :分子体积或气体分子所占据的平均空间;A N :阿伏加德罗常数;n :物质的量;N :分子总个数;ρ:物质的密度;d :分子直径或气体分子之间的平均距离.3.记忆思路(1)A N 是联系宏观和微观的桥梁;(2)ρ是联系质量和体积的纽带;(3)n N N A ⨯=是记忆的主线.4.应用例析例 (1997·上海模拟)已知铜的密度为33m /kg 1098⨯.,相对原子质量为64,通过估算可知铜中的每个铜原子所占的体积为( ).A .36m 107-⨯B .329m 101-⨯C .326m 101-⨯D .324m 108-⨯分析:铜的摩尔体积是: 333M m )1098/()1064(/M V ⨯⨯=ρ=-.每个铜原子所占的体积为:3292333A A M 0m 101)10061098/()1064(N /M N /V V --⨯≈⨯⨯⨯⨯=ρ==..所以,正确答案为B .答案:B .二、分子微观量估算分子微观量是指微观领域内不能直接测量的物理量,如分子的质量、分子的体积和分子的个数等,利用阿伏加德罗常数可实现对分子微观量的估算.1.估算分子的质量例1 (1999·河南检测)水分子的质量等于__________kg .已知阿伏加德罗常数为123mol 10026-⨯..分析:由于任何一摩尔物质中含有的分子(或原子)数均与阿伏加德罗常数相同,因此可取一摩尔的水来进行研究.水的摩尔质量12mol kg 1081M --⋅⨯=.,是2310026⨯.个水分子的质量.故一个水分子的质量kg 10992)mol 10026/(mol kg )1081(N /M m 2612312A 0----⨯=⨯⋅⨯==....2.估算分子(或原子)的数目例2 (2001·湖北测试)已知金刚石密度为33m /kg 1053⨯.,在一小块体积是38m 1046-⨯.的金刚石内含有多少个碳原子?分析:对于固体和液体而言,在估算分子(或原子)的大小时,可以忽略分子之间的间隙近似地认为组成物质的分子是一个挨着一个排列的.根据这一理想化的微观模型与阿伏加德罗常数,只要知道这一小块金刚石的物质的量就可求得它所含的碳原子数n .碳的摩尔质量12mol kg 1021M --⋅⨯=.,碳块的质量kg 10242kg 10461053V m 483--⨯=⨯⨯⨯=ρ=...,故碳原子的个数为:222234A 1011)1021/(106)10242(MmN n ⨯≈⨯⨯⨯⨯==--...(个). 3.估算分子(或原子)的体积 例3 (1997·上海高考)已知铜的密度为33m /kg 1098⨯.,铜的相对原子质量为64,质子和中子的质量均约为kg 1067127-⨯.,则铜块中平均每个铜原子所占的空间体积为__________3m .分析:由于1mol 铜的质量kg 1046M 2-⨯=.,铜的密度33m /kg 1098⨯=ρ.,则1mol 铜的体积为35332m 10720m )1098/()1046(/M V --⨯=⨯⨯=ρ=...,故每个铜原子所占的体积3293235A 0m 1021m )106/(10720N /V V --⨯=⨯⨯==...4.估算分子(或原子)间的平均距离例4 (2002·重庆测试)求质量为2 g 的氢在标准状态下氢气分子间的平均距离.分析:气体分子间的距离很大,不能认为气体分子紧密地堆在一起,求解气体分子的体积,只能根据阿伏加德罗常数A N 和某气体的摩尔体积0V 求出一个该气体分子占据的空间体积A 0N /V V =,并求出分子间的平均距离3V d =.由于氢的摩尔质量13mol kg 102M --⋅⨯=,质量m =2g 的氢气的物质的量为m /M =1mol ,1mol 气体在标准状况下的体积为330m 10422L 422V -⨯==..,故氢分子间的平均距离为:m 103m 10610422N /V d 932333A 0--⨯≈⨯⨯==.. 5.估算阿伏加德罗常数例5 (2000·南京测试)由油滴实验测得油酸分子的直径大小为m 101219-⨯..已知油酸的密度为32m /kg 10376⨯.,油酸的摩尔质量为11mol kg 10822--⋅⨯..试求阿伏加德罗常数.分析:设想油酸分子紧密排列,1mol 油酸质量为M ,密度为ρ,油酸分子直径为d ,把每个油酸分子当作弹性小球,则其体积6/d V 30π=,1mol 油酸体积V =M /ρ,1mo1油酸所含的微粒数,即阿伏加德罗常数为23392130A 106])10121(14310376/[)108226(d /M 6V /V N ⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=ρπ==--....(个).6.估算分子(或原子)的直径例6 (2001·广州仿真)已知铜的摩尔质量为12mol kg 10356--⋅⨯.,密度为33m kg 1098⋅⨯.,阿伏加德罗常数为123mol 106-⨯,试估算铜原子的直径.解析:分子(或原子)模型是把分子(或原子)当作弹性小球.并假定分子(或原子)是紧密无间隙地堆在一起.只要知道一个分子(或原子)的体积0V ,就可以用公式6/d V 30π=,求出它的直径.因为1mol 铜所含铜原子数为23106⨯个,铜的摩尔体积为V =M /ρ,所以一个铜原子的体积为A 0N /V V =,故铜原子的直径为:30/V 6d π=3A N /M 6πρ=32332)1431061098()103566(...⨯⨯⨯⨯⨯⨯=- m 1083210-⨯=..可见在寻找宏观量与微观量的联系时常用到下面三个关系式:一个分子的质量A 0N /M m =;一个分子的体积A 0N /M V ρ=;分子的个数M /mN n A =,同学们只要掌握了这三个关系式,就能很好地求解分子微观量的估算问题了.三、摩擦力做功与内能变化的关系1.静摩擦力做功的特点(1)静摩擦力可以做正功,也可以做负功,还可以不做功.(2)在静摩擦力做功的过程中,只有机械能的相互转移(静摩擦力起着传递机械能的作用),而没有机械能转换成其他形式的能.(3)相互摩擦的系统内,一对静摩擦力所做的功的总和等于零.2.滑动摩擦力做功的特点(1)滑动摩擦力可以对物体做正功,也可以做负功,还可以不做功.(2)一对滑动摩擦力做功的过程中,能量的转化有两种情况:一是相互摩擦的物体之间机械能的转移;二是机械能转化为内能,转化的内能的量值等于滑动摩擦力与相对位移的乘积.即:相对滑动s F Q ⋅=.(3)相互摩擦的系统中,—对滑动摩擦力所做的总功是负值,其绝对值恰等于滑动摩擦力与相对位移的乘积,即恰等于系统损失的机械能.例 (2000·北京朝阳测试)一木块静止在光滑的水平面上,被水平方向飞来的子弹击中,子弹进入木块的深度为2cm ,木块相对于桌面移动了1cm ,设木块对子弹的阻力恒定,则产生的热能和子弹损失的动能之比为( ).A .1∶1B .2∶3C .1∶2D .1∶3分析:子弹损失的动能等于子弹克服阻力所做的功,子弹的位移为打入深度d 和木块移动的距离L 之和,有:)L d (F E k +=∆产生的热能为:Q =Fd 故有:32122L d d E Q k =+=+=∆. 所以选B .答案:B .【历届考题分析】例1 (2001·全国高考)“和平号”空间站已于2001年3月23日成功地坠落在南太平洋海域,坠落过程可简化为一个近圆轨道(可近似看作圆轨道)开始,经过与大气摩擦,空间站的大部分经过升温、熔化、最后汽化而销毁,剩下的残片坠入大海.此过程中,空间站原来的机械能中除一部分用于销毁和一部分被残片带走外,还有一部分能量E ′通过其他方式散失(不考虑坠落过程中化学反应的能量).(1)试导出用下列各物理量的符号表示散失能量E ′的公式.(2)算出E ′的数值(结果保留两位有效数字).坠落开始时空间站的质量kg 10171M 5⨯=.;轨道离地面的高度为h =146 km ;地球半径为m 1046R 6⨯=.;坠落空间范围内重力加速度可看作2s /m 10g =;入海残片的质量kg 1021m 4⨯=.;入海残片的温度升高△T =3000K ;入海残片的入海速度为声速v =340m /s ;空间站材料每1kg 升温1K 平均所需能量J 1001c 3⨯=.;每销毁1kg 材料平均所需能量J 10017⨯=μ..分析:这是一道综合性很强的题目,分析题目的主线只有一条——能量.既要考虑机械能(动能、势能),又要考虑内能,还要考虑能量转化.解:(1)根据题目所给条件,从近圆轨道到地面的空间中重力加速度2s /m 10g =,若以地面为重力势能零点,坠落过程开始时空间站在近圆轨道的势能为Mgh E p =.①以v 表示空间站在近圆轨道上的速度,万有引力提供向心力,由牛顿定律得hR v M Mg 2+= ② 由②式可得空间站在近圆轨道上的动能为)h R (Mg 21E k += ③ 由①、③式得,在近圆轨道上空间站的机械能⎪⎭⎫ ⎝⎛+=h 232R Mg E ④ 在坠落过程中,一部分用于销毁所需的能量为μ-=)m M (Q 汽 ⑤用于残片升温所需的能量T cm Q ∆=残 ⑥ 残片入海时的动能为2mv 21E =残 ⑦ 以E ′表示其他方式散失的能量,则由能量守恒得 'E Q E Q E +++=残残汽 ⑧将④⑤⑥⑦式代入⑧式整理得T cm mv 21)m M (h 23R 21Mg 'E 2∆--μ--⎪⎭⎫ ⎝⎛+= ⑨ (2)将题目所给的数据代入⑨式解得J 1092'E 12⨯=..评注:分析过程要仔细,不然的话很容易漏掉某一项能量.例2 (2001·上海高考)(1)1791年米被定义为:在经过巴黎的子午线上,取从赤道到北极长度的一千万分之一.请由此估算地球的半径R .(答案保留两位有效数字)(2)太阳与地球的距离为m 105111⨯.,太阳光以平行光束入射到地面.地球表面32的面积被水面所覆盖,太阳在一年中辐射到地球表面水面部分的总能量W 约为J 1087124⨯..设水面对太阳辐射的平均反射率为7%,而且将吸收到的35%的能量重新辐射出去.太阳辐射可将水面的水蒸发(设在常温、常压下蒸发1kg 水需要J 10226⨯.的能量),而后凝结成雨滴降落到地面.①估算整个地球表面的年平均降雨量(以毫米表示,球面积为2R 4π)②太阳辐射到地球的能量中只有约50%到达地面,W 只是其中的一部分,太阳辐射到地球的能量没能全部到达地面,这是为什么?请说明两个理由.解:(1)由题意知,地球周长的41等于1米的一千万倍,则有:m 1000141R 27⨯=⨯π.,解得m 10376R 6⨯=..(2)①设太阳一年中辐射到地球水面部分的总能量为W ,J 10871W 24⨯=..设凝结成雨滴年降落到地面上水的总质量为m ,由题意: kg 10145kg 1022/)3501()0701(W m 176⨯=⨯-⨯-⨯=.....设使地球表面覆盖一层水的厚度为h ,水的密度为ρ,有:h R 4m 2⋅π⋅ρ=则: ρπ=2R 4/m hm ]10001)10376(1434/[1014532617⨯⨯⨯⨯⨯⨯=....=1.01 mmm 100113⨯=.可见整个地球表面年平均降雨量约为mm 100113⨯..②大气层的吸收,大气层的散射或反射,云层遮挡等.例3 (2003·广东高考)如图11-1,甲分子固定在坐标原点O ,乙分子位于x 轴上,甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示,F>0为斥力,F<0为引力.a 、b 、c 、d 为x 轴上四个特定的位置.现把乙分子从a 处由静止释放,则( )A .乙分子由a 到b 做加速运动,由b 到c 做减速运动B .乙分子由a 到c 做加速运动,到达c 时速度最大C .乙分子由a 到b 的过程中,两分子间的分子势能一直减少D .乙分子由b 到d 的过程中,两分子间的分子势能一直增加分析:乙分子从a到b,再到c过程分子之间均表现为引力,显然乙分子始终做加速运动,且到达c点时速度最大,故A错,B正确.乙分子从a到b的过程,分子的引力一直做正功,因此,两分子间的分子势能一直减少,故C正确.乙分子由b到c过程,分子引力仍然做正功,故两分子间的分子势能仍在减少,从c到d的过程,分子间的斥力做负功,则分子间的势能增加,故D项错.答案:B、C.。

第十一章分子热运动能量守恒教案

第十一章分子热运动能量守恒教案

第一节 物质是由大量分子组成的一、物质是由大量分子组成的1、分子定义:分子是具有各种化学性质的最小微粒。

2、构成物质的单位是多种多样的,或是原子(如金属)或是离子(如盐类)或是分子(如有机物)。

为了简化,这里把构成物质的单位统称为分子。

二、分子的大小1、油膜法测定分子的大小:把油滴滴到水面上,油在水面上散开,形成单分子油膜。

如果把分子看成球形,单分子油膜的体积,再测出油膜的面积,就可以算出油分子的直径。

d=V/s 进而可求分子体积v=4/3πr 32、场离子显微镜观测法3、分子直径数量级:10-10米(除一些有机物分子外)4、分子模型的建立:立方体模型,.球分子模型三、阿伏加德罗常数1、概念:1摩的任何物质含有的微粒数相同,这个数叫阿伏加德罗常数。

2、阿伏加德罗的测定 :6.02 × 1023摩-1粗略计算时:6.0 × 1023摩-1分子的质量1、根据摩尔质量M 、阿佛加得罗常 数N0求分子质量m m=M/N计算分子的体积练习:1、体积是10-4cm 3的油滴滴于水中,若展开成一单分子油膜,则油膜面积的数量级是 ( )A .102cm 2B .104cm 2C .106cm 2D .108cm 22、已知铜的摩尔质量M=63.5g ,铜的密度是ρ=8.9g/cm 3,试估算铜原子的质量和铜原子的体积。

已知NA=6.02×1023mol -1.3、若已知铁的原子量是56,铁的密度是7.8×103kg/m3,求:1)质量是1g 的铁块中铁原子的数目(取1位有效数字)2)计算出铁原子的直径是多少米?4、已知汞的摩尔质量200.5×10-3 kg/mol ,密度为3.6×103kg/m 3,则一个汞原子的体积是多少?体积为1cm 3的汞中有多少个汞原子?(保留两位有效数字)1、体积为1×10-3 cm 3的一滴石油,滴在湖面上,扩展成面积是3m 2的油膜,可估算出石油分子直径的大小为______ m2.分子直径数量级为______m ,阿伏伽德罗常数为____ /mol.3.用油膜法测出油的分子直径后,要测阿伏加德罗常数,只需要知道油滴的:A.摩尔质量;B.摩尔体积;C.体积;D.密度.4.如果用M 表示某液体的摩尔质量,m 表示分子质量,ρ表示密度,V 表示摩尔体积,V'表示分子体积,N 为阿伏伽德罗常数,则下列关系中正确的是:个 0 A molA mol N M N V N v v ρ===0A.N=V'/V;B.N=V/V';C.V=Mρ;D.V=ρM;E.m=M/N;F.m=ρV' .5.水和洒精混合后的体积小于原来总体积之和,这主要说明:A.分子是在不停息地运动着;B.分子之间是有空隙的;C.水分子和酒精分子之间有相互作用的吸引力;D.混合后水分子和洒精分子体积减小第二节分子热运动1.1827年英国植学家布朗用显微镜观察水中悬浮的花粉,发现这些花粉颗粒不停地做无规则的运动。

教科版物理九年级下册第11章教学课件:1能量守恒定律(共34张PPT)

教科版物理九年级下册第11章教学课件:1能量守恒定律(共34张PPT)

一缕阳光
知识讲解 内能
烫手的暖气片
化学能
电池
知识讲解
光能和电能
化学能
闪电
各种各样的食物
皮球在空中运动;太阳内部的原子核在发生剧烈的变化;暖气片内的水中,大
量水分子在做无规则的热运动;电池一旦接入闭合回路,它内部的化学成分将持续
发生反应……运动形式的多样性,对应着能量的多样性。
强化训练
分析下列各物体具有什么形式的能: (1)汹涌澎湃的钱江大潮具有____动_____能。 (2)被卷紧的钟表发条具有__弹__性__势___能。 (3)商店橱窗里展示着的干电池具有___化__学_____能。 (4)正在空中盘旋的飞机具有____动__能__和__重__力__势____能。 (5)夜间街道两边的霓虹灯光具有___光____能。
学习目标
1
认识物体具有的能量形式,知道不同的运动形式对应不同的能量。
2
知道不同形式的能量之间的转化。
3
理解能量转化与守恒定律,知道它是一个普遍规律。
4
知道“永动机”是不可能实现的。
知识讲解
一、形形色色的能量
讨论交流 物体具有的能量 你能说出下图中这些物体具有的是什么能量吗?
机械能
光能
在空中运动的足球
1.一种能增加,总伴随着另一种形式能减少或者另一物体转移而来; 2.该定律是大量实验事实得出,是人们对自然现象长期观察和研究的科学 总结。所有能量转化和转移过程,都遵守能量守恒定律。 3.能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一,是人们认识自 然和改造自然的重要科学依据。
4.与机械能守恒的区别: (1)机械能守恒:有条件,机械能无损失 或补充; (2)能量守恒:无条件;

高二物理 第十一章《分子热运动 能量守恒》第六节 热力学第二定律(2)教案 旧人教版

高二物理 第十一章《分子热运动  能量守恒》第六节 热力学第二定律(2)教案 旧人教版

第十一章分子热运动能量守恒第六节热力学第二定律教学目标一、知识目标:1.了解热传导过程的方向性.2.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.3.了解热力学第二定律的两种不同表述,以及这两种表述的物理实质.4.了解什么是能量耗散.二、能力目标:培养学生通过日常生活现象概括物理规律的能力.三、德育目标:通过第二类永动机不可能制成的教学,教育学生要有效地利用自然界提供的的各种能源,必须遵循自然界的规律.教学重点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.2.第二类永动机及其不能制成的原因.教学难点热力学定律的不同表述及物理实质教学方法阅读法、分析归纳法、讲练法教学用具投影仪、投影片、录像带课时安排1课时教学过程一、引入新课[投影]地球上海水的总质量约为1.4×1018 t,当海水的温度降低0.1 ℃,放出多少焦的热量?假设每个核电站的功率为100万千瓦,则这些热量相当于多少个这样的电站一年的发电量?[学生解答]得到:这些海水的温度降低0.1 ℃,能放出5.8×1023 J的热量,这相当于 1800万个功率为100 万千瓦的核电站一年的发电量.[教师]既然海水能放出这么多的能量,为什么人们不去研究这种新能源呢?原来这样做是不可能的,这涉及到物理学的一个基本定律,这就是本节要学习的热力学第二定律.二、新课教学(一)热传导的方向性[问]两个温度不同的物体互相接触时,将会出现什么现象?[学生]两个温度不同的物体互相接触时,热量将从高温物体传给低温物体,使高温物体温度降低,低温物体温度升高.[教师]上述过程中热量是自发地从高温物体传给低温物体的,我们所说的“自发地”指的是没有任何的外界影响或者帮助.[问]那么,同学们见过热量从低温物体传给高温物体的实例吗?[学生]电冰箱能够把热量从低温物体传给高温物体[教师]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,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.[总结]热传导的过程是有方向性的,这个过程可以向一个方向自发地进行,但是向相反方向却不能自发地进行,要实现相反方向的过程.必须借助外界的帮助.因而要产生其他影响或引起其他变化.(二)第二类永动机[问]一个在水平地面上运动的物体,撤去外力作用后,为什么会停下来?在这个过程中,能量是如何转化的?[学生]在水平地面上运动的物体,撤去外力后,由于克服摩擦力做功,所以最后会停下来;在上述过程中,物体的动能转化为内能.[教师]现在,我们假想:发明一种热机,用它把物体与地面摩擦所生的热量都吸收过来,并用来对物体做功,将内能全部转化为动能,使因摩擦停止运动的物体在地面上重新运动起来,而不引起其他变化,这是否可能?[学生阅读课文,分组讨论][学生汇报讨论结果][教师总结]通过同学们的分析,我们得到:实际上,热机不能把它得到的内能转化为机械能,因为热机必须有热源和冷凝器,热机工作时,总要向冷凝器放热,不可避免地要由工作物质带走一部分热量Q,即使是理想热机,没有摩擦,也没有漏气等能量损失,它也不可能把吸收的热量百分之百地转化为机械能,总要有一部分热量散发到冷凝器中.[放映热机工作的录像资料,加深学生的理解][教师]人们把这种从单一热源吸收的热量,可以全部用来做功而不引起其他变化的热机叫第二类永动机.第二类永动机虽不违背守恒定律,但是也失败了.第二类永动机不可能制成,表示机械能和内能的转化过程具有方向性,也就是说机械能可以全部转化为内能,但内能却不能全部转化为机械能,同时不引起其他变化.(三)热力学第二定律[演示]如图所示的连通容器,A中装有红棕色NO2气体,B是真空,打开阀门K,观察发生的现象.[现象]我们看到A中的气体自发地向容器B中膨胀,最后两个容器都充满气体[问]A、B中的气体是否会自发地分开呢?[学生]不会自发地分开[教师]上述实验说明热学中的扩散现象具有方向性,我们把类似的具有方向性的现象进行概括,就得到了热力学第二定律.[学生阅读课文,并解答思考题][投影]1.热力学第二定律常见的两种表述方式是什么?2.热力学第二定律对我们认识自然、利用自然有什么重要意义?3.什么是能量耗散?能量耗散反映了什么问题?[学生回答]1.热力学第二定律的两种常见表述是: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.热力学第二定律揭示了有大量分子参与的宏观过程的方向性,即自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性3我们没有办法把流散的能量重新收集起来加以利用,这种现象叫能量耗散,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.[强化训练]讨论:热力学第一定律和热力学第二定律的关系.参考解答热力学第一定律和第二定律都自然界中独立的定律,热力学第二定律是第一定律的补充.1.第一定律只指出了η不大于100%,而第二定律指出的是η不等于100%,说明功可以全部变为热,而热量不能通过一循环全部变为功,即机械能和内能是有区别的.2.第一定律指出了热功等效和转换关系,指出任何过程能量必须守恒第二定律指出的是:并非所有能量守恒过程都能实现,低温热源的热量就不能自动地传向高温热源,揭示了过程进行的方向和条件.3.第一定律没有温度的概念,第二定律中有了温度的概念,提出了在高温热源和低温热源间的问题,提出了不同温度差下,相同的热量效果是不一样的,有必要加以区分.三、小结这一节我们又学习了热学方面的几个重要规律,热力学第二定律的不同表述及其物理实质是学习的重点和难点,还要学会用热力学第二定律的结论解释一些现象。

(完整版)第十一章复习分子热运动能量守恒综合复习

(完整版)第十一章复习分子热运动能量守恒综合复习

第十一章复习分子热运动能量守恒综合复习【本章知识框架】物体屋由[分子的大小UO-' m 大駅分子{分子的质駅弟kg 组成的I 阿伏加德罗常数*6. 02 X lO 2i tnol 小立方体或一个小球.可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 (应说明气体的实际状态 ).分子水不錚实验依据 息地做无规w 则运动运动特虑 (布朗运动 [永不停息■无规则(温度越高,运动越激烈分子分子间的和 互作用力(引力*斥力同时存在再分子力是指引力和斥力的合力 F-r 图线5 — 10-4厂丄r ■帖F 引一 F 库 规律*r<rotF^|<Fft r>r fi , F 引 >F 斥「分子的动能;温度是物怵分子热运动的平均动能的标点 分子挣能分子力做功与分子势能变化的关系 分子醉能与物体的体积冇关系隽义物体的峽娅因瓠分子•豐r 积、物态等 [改变内能的两种方式{热传递热力学第能於守恒定律』一定律內容樱达式:W+Q=MJ 符号规则、能蜃守恒定律热力学第二定律:自发过程尊方向杵【知识总结】学习本章内容时,应把握好以下几点:1 •物质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 的引力和斥力(1)除一些有机物质的大分子外,一般分子直径的数量级为 10 10m ,分子质量的数量级 在10 26kg 左右,用油膜法可粗测分子的直径(d V )•S物理学中常用阿伏加德罗常数N A (—般取6. 02 1023mol 1 ),对微观量进行估算,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为N A 个等分,每一等份就是一个分子,若把分子看作小立方体或球体,则每一等份就是一个(2)分子永不停息地无规则运动,可以从扩散现象和布朗运动得到证实.布朗运动是指悬浮在液体中的固体微粒的运动,不是液体分子的运动,它是由包围小微粒的液体分子无规则地撞击小微粒而引起的.且温度越高、微粒越小,布朗运动越明显.(3)分子间同时存在着相互作用的引力和斥力,引力和斥力都随分子间距离的增大而减小,但斥力的变化比引力的变化显著,实际表现出来的分子力是分子引力和斥力的合力.2.物体的内能是物体里所有分子的动能和势能的总和.由物质种类、物体质量、温度、物体的体积决定(1) 温度是物体分子的平均动能的标志,物体分子动能的总和等于总分子数乘以分子平均动能.(对个别分子讲温度无意义).(2) 分子势能与分子之间的距离有关,故整个物体的分子势能跟物体的体积有关.当分子间距离小于r0 时,随分子间距离的减小,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.3.做功和热传递是改变物体内能的两个过程,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理解时应注意以下几点:(1) 存在温度差是发生热传递的必要条件,热量是物体热传迎过程中物体内能的改变量,热量与物体内能多少、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.4.热力学第一定律热力学第一定律的表达式△ U = W + Q中,系统对外做功时,W取负值,外界对系统做功时,W 取正值;系统放热时,Q 取负值,系统吸热时,Q 取正值.若W 与Q 的代数和为正值,即△ U为正值,表示系统内能增加;若W与Q的代数和为负值,即△ U为负值,表示系统内能减少.5.能的转化和守恒定律能的转化和守恒定律是自然界普遍遵循的规律,是人类认识自然和改造自然的有力武器.要注意能量利用和能源开发的新动向.总之,学习本章内容应掌握好三个要点,二个模型,一个桥梁.三个要点:分子运动论的三要点.二个模型:一是用油膜法估测分子大小及其数量时,将分子简化为紧密排列的球形理想模型,二是用来比喻分子间相互作用力的弹簧模型.一个桥梁:阿伏加德罗常数是宏观量与微观量的桥梁.【本章重点详解】一、阿伏加德罗常数相关公式集萃阿伏加德罗常数是联系微观物理量与宏观物理量的桥梁,所以涉及分子动理论中有关分子大小的计算时,常常用到阿伏加德罗常数及其相关公式,高考也常在这个问题上设置题目,因此有必要把与阿伏加德罗常数有关的公式收集整理起来.1.公式集萃⑴ m/V M /V M m0/V0(2) N N A n m/m0 V / V0(3) n N/N A m/M V/V M(4) m0 M / N A m / N⑸V。

2021年高二物理 第十一章《分子热运动 能量守恒》第一节 物质是由大量分子组成的(1)教案 旧

2021年高二物理 第十一章《分子热运动  能量守恒》第一节  物质是由大量分子组成的(1)教案 旧

2019-2020年高二物理第十一章《分子热运动能量守恒》第一节物质是由大量分子组成的(1)教案旧人教版教学目标一、知识目标:(1)知道一般分子直径和质量的数量级;(2)知道阿伏伽德罗常数的含义,记住这个常数的数值和单位;(3)知道用单分子油膜方法估算分子的直径。

二、能力目标:培养学生在物理学中的估算能力,会通过阿伏伽德罗常数估算固体和液体分子的质量、分子的体积(或直径)、分子数等微观量。

三、德育目标:培养学生严谨的科学精神教学重点使学生理解和学会用单分子油膜法估算分子大小(直径)的方法;运用阿伏伽德罗常数估算微观量(分子的体积、直径、分子数等)的方法。

教学难点运用估算方法和建立理想模型方法研究固体、液体分子的体积、直径、分子数教学方法实验法、估算法教学用具1.教学挂图或幻灯投影片:水面上单分子油膜的示意图;离子显微镜下看到钨原子分布的图样。

2.演示实验:演示单分子油膜:油酸酒精溶液(1∶200),滴管,直径约20cm圆形水槽,烧杯,画有方格线的透明塑料板。

课时安排1课时教学过程一、引入新课:直接引入问题物质是由什么组成的?二、新课教学:1.分子的大小。

分子是看不见的,怎样能知道分子的大小呢?(1)单分子油膜法是最粗略地说明分子大小的一种方法。

介绍并定性地演示:如果油在水面上尽可能地散开,可认为在水面上形成单分子油膜,可以通过幻灯观察到,并且利用已制好的方格透明胶片盖在水面上,用于测定油膜面积。

如图1所示。

提问:已知一滴油的体积V和水面上油膜面积S,那么这种油分子的直径是多少?在学生回答的基础上,还要指出:①介绍数量级这个数学名词,一些数据太大,或很小,为了书写方便,习惯上用科学记数法写成10的乘方数,如3×10-10m。

我们把10的乘方数叫做数量级,那么1×10-10m和9×10-10m,数量级都是10-10m。

②如果分子直径为d,油滴体积是V,油膜面积为S,则d=V/S,根据估算得出分子直径的数量级为10-10m。

高二物理目录

高二物理目录

力学第八章动量一冲量和动量二动量定理三动量守恒定律四动量守恒定律的应用五反冲运动火箭第九章机械振动一简谐运动二振幅、周期和频率三简谐运动的图象四单摆☆五相位六简谐运动的能量阻尼振动七受迫振动共振第十章机械波一波的形成与传播二波的图象三波长、频率和波速四波的衍射五波的干涉☆六驻波七多普勒效应八次声波和超声波热学第十一章分子热运动能量守恒一物体是由大分子组成的二分子的热运动三分子间的相互作用力四物体的内能热量五热力学第一定律能量守恒定律六热力学第二定律七能源环境第十二章固体、液体和气体☆一固体☆二固体的微观结构☆三液体表面张力☆四毛细现象☆五液晶☆六伯努利方程☆七湍流现象八气体的压强九气体的压强、体积、温度间的关系电磁学第十三章电场一电荷库仑定律二电场电场强度三电场线四静电屏蔽五电势差电势六等势面七电势差与电场强度的关系八电容器的电容九带点粒子在匀强电场中的运动☆十静电的利用与防止第十四章恒定电流一欧姆定律二电阻定律电阻率三半导体及其应用四超导及其应用五电功和电功率六闭合电路欧姆定律七电压表和电流表伏安法测电阻第十五章磁场一磁场磁感线二安培力磁感应强度三电流表的工作原理四磁场对运动电荷的作用五带点粒子在磁场中的运动质谱仪六回旋加速器第十六章电磁感应一电磁感应现象二法拉第电磁感应定律——感应电动势的大小三楞次定律——感应电流的方向四楞次定律的应用五自感现象六日光灯原理☆七涡流第十七章交变电流一交变电流的产生和变化规律二表征交变电流的物理量三电感和电容对交变电流的影响四变压器五电能的输送☆六三相交变电流第十八章电磁场和电磁波一电磁振荡二电磁振荡的周期和频率三电磁场四电磁波五无线电波的发射和接收。

第十一章:分子热运动 能量守恒典型例题

第十一章:分子热运动 能量守恒典型例题

第一节 物体是由大量分子组成的例题1:已知铜的密度为8.9×103kg/m 3,原子量为64,通过估算可知铜中每个铜原子所占的体积为:A 、7×10-6m 3B 、1×10-29m 3C 、1×10-26m 3D 、8×10-24m 3答案: B评析:本题为95年高考题,是一个典型的微观量计算题.由原子量知每摩尔铜的质量,再除以密度,得摩尔体积,最后用摩尔体积除以阿弗加德罗常数即可估算出每个铜原子所占的体积.本题还可以根据分子直径的数量级10-10m ,猜出答案.例题2:已知碳的摩尔质量为12g ,阿伏加德罗常数为6.02×1023mol -1,求每个碳原子的质量.解:每个碳原子的质量为kg kg N m A 2623310995.11002.61012--⨯=⨯⨯==μ例题3:某教室长m 10,宽m 7,高m 3,试在标准状态下估算空气分子间的平均距离,并比较这个距离和分子直径的数量级.选题目的:理解阿伏伽德罗常数和摩尔体积的运用.解析:教室内空气的体积332103710m m V =⨯⨯=空气的物质的量mol mol n 33104.9104.22210⨯=⨯=- 空气的分子数为 27233106.5106104.9⨯=⨯⨯⨯==A nN N 个每个空气分子平均占有空间为326327108.3106.5210m m N V v -⨯=⨯==把每个分子占有的空间看成立方体,每个分子中心间的距离等于立方体的边长,用d 表示 m m v d 93263104.3108.3--⨯=⨯==分子直径的数量级为m 1010-,由上面计算可知,气体分子间距离的数量级为m 910-,约为分子直径的10倍.例题4:一滴水的体积为35102.1cm -⨯,如果放在开口容器中,由于蒸发每分钟能跑出的水分子数为8100.6⨯个,需要多长时间跑完?选题目的:理解阿伏伽德罗常数和摩尔体积的运用.解析:水的摩尔体积为mol m V /108.135-⨯=这一滴水含水分子数为 1723565100.41002.6108.110102.1⨯=⨯⨯⨯⨯⨯==---A N V v N 个 水分子跑完的时间为min 107.6100.6100.48817⨯=⨯⨯==n N t 我们知道,在开口容器中蒸发掉一滴水,根本不需要min 107.68⨯的时间,原因在于实际当中每分钟跑出的水分子数比8107.6⨯个还要多得多.例题5:从下列哪一组数据可以算出阿伏加德罗常数( )A .氧气的摩尔质量和氧分子的体积B .氧分子的质量和氧分子的体积C .氧分子的质量和氧气的摩尔质量D .氧气的密度和氧气的摩尔质量选题目的:理解推导阿伏加德罗常数所需的物理量.解析: 要算出阿伏伽德罗常数,首先要知道1 mol 物质的质量M 或体积V ,设分子质量为m ,分子体积v ,则阿伏伽德常数. m M N A =,对固体和液体还有:vV N A = 在(A )、(D )选项中不知氧分子质量,不能算出阿伏伽德罗常数,故不能选(A )、(D )项;在(B )项中不知氧气摩尔质量,不能算出阿伏伽德罗常数,故不能选(B )项.值得注意的是在(A )、(B )选项中如果知道氧气的摩尔体积也不能算出阿伏伽德罗常数,因为气体分子间距离很大,不能忽略.正确选项(C )例题6:已知金的密度为33/103.19m kg ⨯,体积为31cm 的金中含有多少个金原子?(取2位有效数字)选题目的:练习阿伏加德罗常数的应用.解析:设金的密度为ρ,体积为V ,质量为m ,则:金的质量为kg kg V m 2631093.1101103.19--⨯=⨯⨯⨯==ρ金的摩尔质量为kg M 197.0=金原子个数为:22232109.51002.6197.01093.1⨯=⨯⨯⨯==-A N M m N 个 第二节 分子的热运动例题1:在观察布朗运动的实验过程中,每隔5秒记录下颗粒的位置,最后将这些位置用直线依次连接,如图所示,则下列说法错误的是A 、由图可以看出布朗运动是无规则的B 、图中轨迹就是颗粒无规则运动的轨迹C 、若对比不同温度下的轨迹,可以看出温度高时布朗运动显著D 、若对比不同颗粒大小时的轨迹,可以看出颗粒小时布朗运动显著答案:B评析:由于是每隔5秒记录下颗粒的位置,最后将这些位置用直线依次连接,但并不知道这5秒时间内颗粒的运动轨迹(其实这5秒内的轨迹也是无规则的),所以记录下的并不是颗粒的实际运动轨迹.典型例题2:课本中画出了三个颗粒运动位置的连线图,这些连线是颗粒的运动轨迹吗?出题目的:理解分子运动的无规则性.解析:三颗粒运动位置的连线图,是显微镜下追踪三个悬浮颗粒的运动,每隔30S 把观察到的颗粒位置记录下来,然后用直线把这些位置依次连接起来所得到的连线图,从图中可以看出颗粒的运动是无规则的.在30S之间颗粒的运动也是很不规则的,不是沿直线运动,颗粒的实际运动情况比图中记录的还要复杂,因此,图中的连线不是颗粒运动的轨迹.例题3:在较暗的房间里,从射进来的阳光中,可以看到悬浮在空气中的微粒在不停地运动,这些微粒的运动是()A.布朗运动B.曲线运动C.自由落体运动D.无法确定选题目的:理解微粒做布朗运动的条件.解析:能用肉眼直接看得到的微粒是很大的颗粒,在同一时刻它们受到来自各个方向的空气分子撞击的合力几乎为零,微小的作用不能使这么大的颗粒作布朗运动,(A)错;微粒的运动是由于空气对流和在重力作用下的结果,微粒作曲线运动,(C)、(D)错。

第十一章分子热运动能量守恒

第十一章分子热运动能量守恒
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
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.
如果没有热传递,就没有热量可言,但此时仍 有内能!
1、以下说法中正确的是: 〔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
分子间存在相互的作用力<分子力:引力和斥力>
地面上的物体,由于 与地球相互作用
重力势能
发生弹性形变的弹 簧, 相互作用
弹性势能
分子间相互作用
分子势能
分子势能:分子间存在着相互作用力,因此分子 间所具有的由它们的相对位置所决定的能.
地面上的物体,由于 与地球相互作用 发生弹性形变的弹 簧, 相互作用
例题:
有甲、乙两种气体,如果甲气体内分子平均 速率比乙气体内平均速率大,则〔 〕 C
A.甲气体温度一定高于乙气体的温度 B.甲气体温度一定低于乙气体的温度 C.甲气体的温度可能高于也可能低于乙 气体的温度
D.甲气体的每个分子运动都比乙气体每 个分子运动的快
例2:质量相同的氢气和氧气,温度相同,以下说 法正确的是〔 C〕
三、物体的内能 1.物体的内能:物体中所有分子做热运动的
动能和分子势能的总和叫做物体的内能.也 叫做物体的热力学能.
2.任何物体都具有内能.因为一切物体都是 由不停地做无规则热运动并且相互作用着的 分子所组成.
3.决定物体内能的因素

高二物理 第十一章《分子热运动 能量守恒》第五节 热力学第一定律 能量守恒定律(2)教案 旧人教版

高二物理 第十一章《分子热运动 能量守恒》第五节 热力学第一定律 能量守恒定律(2)教案 旧人教版

高二物理第十一章《分子热运动能量守恒》第五节热力学第一定律能量守恒定律(2)教案旧人教版第五节热力学第一定律能量守恒定律教学目标一、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Δu=W+Q分析和计算问题.2.学会用能量转化和守恒的观点分析物理现象3.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课时教学过程一、引入新课:[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: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?[学生解答思考题]教师总结一个物体,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.[问]如果物体在跟外界同时发生做功和热传递的过程中,内能的变化与热量Q及做的功W之间又有什么关系呢?[板书]Δu=W+Q[介绍]该式表示的是功、热量跟内能改变之间的定量关系,在物理学中叫做热力学第一定律.[投影]定律中各量的正、负号及含义物理量符号意义符号意义W + 外界对物体做功-物体对外界做功Q + 物体吸收热量-物体放出热量Δu + 内能增加- 内能减少[投影]例题一定质量的气体,在被压缩的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300 J,问气体在此过程中是吸热还是放热?吸收(或放出)多少热量?解:由题意知W=300 J Δu=- 300 J,根据热力学第一定律可得:Q=Δu-W=-300 J-300 J=-600 J Q为负值表示气体放热,因此气体放出600J的热量.[强化训练]1.如图所示,用力F压缩气缸中的空气,力F对空气做了1800 J的功,同时气缸向外放热2000 J,空气的内能改变了多少?2.关于物体内能的变化,以下说法中正确的是.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,内能可能不变参考解答:1.由热力学第一定律:Δu=W+Q得:+1800 J+(-2000 )J=Δu∴Δu=-200 J即空气内能减少了200 J2.解析:根据热力学第一定律Δu=W+Q,物体内能的变化与外界对气体做功(或气体对外界做功),气体从外界吸热(或向外界放热)两种因素有关,物体吸收热量,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,故内能不一定减小,B错;若物体吸收的热量与对外做功相等,则内能不变,C正确.而放热与对外做功是使物体内能减小,所以D错.所以本题正确答案为C (二)能量守恒定律[教师]通过前边的学习我们知道:做功改变物体内能的过程是内能和其他形式的能的转化过程,热传递改变物体内能的过程是内能从一个物体转移到另一个物体的过程.[总结]能量可以由一种形式转化为另一种形式,也可以从一个物体转移到另一个物体. [教师]做功改变物体的内能时,对物体做多少功就有多少机械能转化为等量的内能,物体对外界做多少功,就有多少内能转化为等量的机械能;在热传递过程中,物体吸收多少热量,内能就增加多少,物体放出多少热量,内能就减少多少.热力学第一定律表示,做功和热传递提供给一个物体多少能量,物体的能量就增加多少,能量在转化或转移中守恒.[投影]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,这就是能量守恒定律. [学生阅读课文,并叙述能量守恒定律发现的意义] (三)永动机不可能制成 [介绍]什么是第一类永动机永动机:不消耗任何能量,却可以源源不断地对外做功,这种机器叫永动机. 人们把这种不消耗能量的永动机叫第一类永动机. [多媒体展示常见的永动机模型] [介绍永动不可能制成的原因]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.[对学生进行思想教育]人类利用自然,必须遵循自然规律,而不是去研制永远无法实现的永动机. [强化训练]1.如图所示,A、B容器中各有一个可自由移动的轻活塞,活塞下是水,上为空气,大气压恒定,A、B底部由带有阀门K的管道相连,整个装置与外界绝热,原先A中水面比B中高,打开阀门,使A中的水逐渐向B中流,最后达到平衡,则在这个过程中,大气压力对水做功是 (设水的密度为ρ,活塞面积分别为S A 、S B ,原来A、B中高度差为h )2.如图所示,直立容器内部有被隔板隔开的A、B两部分气体,A的密度小,B的密度大,抽去隔板,加热气体,使两部分气体均匀混合,设在此过程中气体吸热Q,气体内能增量为Δu ,则 .A.Δu =QB.ΔU <QC.Δu >QD.无法比较3.光滑的水平桌面上有一块质量M =400 g 的木块,被一颗质量m =20 g 以水平速度 v =500 m/s 飞行的子弹击中,子弹射出木块时的速度v =300 m/s.若子弹击中木块的过程中,系统损失的机械能全部转化为内能,其中η=41.8%部分被子弹吸收使其温度升高,已知子弹的比热c =125 J/kg ·℃,试求子弹穿过木块过程中升高的温度.参考答案:1.打开阀门K后,根据连通器原理,最后A、B两管中的水面将相平,即A中的水面下降,B中的水面上升,设A中水面下降h 1,B管水面上升的距离为h 2,由于水的总体积保持不变,故:S A h 1=S B h 2A 管中的水受到向下的大气压力,与水面下降的方向相同,所以大气压力对水做正功,设大气压强为p 0,对水做的功为W1,则:图1 图1W 1=F 1h 1=p 0S A h 1B 管中的水也受到向下的大气压力,与水面上升的方向相反,所以大气压力对水做负功,用W2表示大气压力做的功,有:W2=-F2h 2= -p 0S B h 2大气压力对水做的总功为:W =W 1+W 2=p 0S 1h 1-p 0S 2h 2又S 1h 1=S 2h 2 所以W =0 即大气压力对水不做功2. B 解:A、B气体开始的合重心在中线下,混合均匀后重心在中线,所以系统重力势能增大,由能量守恒知,吸收热量一部分增加气体内能,一部分增加重力势能.3. 264 ℃ 解:子弹穿过木块过程中,水平方向不受外力,由动量守恒可算出木块获得的速度,根据子弹长一木块系统损失的机械能可算出产生的热能,由此可算出子弹所升高的温度.设子弹穿出木块后,木块的速度设为V ,则mV =mV 1+MV 即m/s 10m/s 400)300500(20)(1=-⨯=-=M v v m V ,子弹与木块系统损失的机械能 J 1580J )101040021300102021(J 500102021)2121212323232212=⨯⨯⨯+⨯⨯⨯-⨯⨯⨯=+-=∆---MV mV L mV E 据能量守恒定律,子弹穿越过程中系统增加的内能为:Δu =ΔE =1580 J设子弹升高温度为Δt ,则:ηΔu =cm Δt∴Δt =310201251580%8.41-⨯⨯⨯℃=264 ℃ 三、小结(一)热力学第一定律:热力学第一定律是研究功、热量和内能改变之间关系的 如果物体跟外界同时发生做功和热传递的过程,那么,外界对物体所作的功W加上物体从外界吸收的热量Q等于物体内能的增加Δu .即Δu =Q +W该定律既适用于外界对物体做功,物体吸热,内能增加的情况,也适用于物体对外做功.向外界散热和内能减少的情况.为了区别以上两种情况,在应用Δu =Q +W 进行计算时,它们的正负号规定如下: W >0,表示外界对系统做功;W<0,表示系统对外界做功;Q >0,表示系统从外界吸热;Q<0,表示系统向外界放热;Δu >0,表示系统内能增加;Δu <0,表示系统内能减少;(二)能量守恒定律1.能量既不能凭空产生,也不能凭空消失,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,这就是能的转化和守恒定律.2.能的转化和守恒定律是19世纪自然科学中三大发现之一,也庄严宣告永动机幻想的彻底破灭.四、布置作业课后练习五、板书设计。

高考物理一轮复习课件:第十一章 第3讲 热力学定律与能量守恒

高考物理一轮复习课件:第十一章 第3讲 热力学定律与能量守恒

(2012·新课标全国高考)关于热力学定律,下列说法 正确的是( 量 B.对某物体做功,必定会使该物体的内能增加 C.可以从单一热源吸收热量,使之完全变为功 D.不可能使热量从低温物体传向高温物体 )
A.为了增加物体的内能,必须对物体做功或向它传递热
E.功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程
【解析】 根据热力学第一定律ΔU=Q+W.A正确,B 错误.E
汽缸内气体放出的热量Q.
【解析】 (1)在气体由 p=1.2p0 下降到 p0 的过程中, 气体体积不变,温度由 T=2.4T0 变为 T1, T1 p0 由查理定律得 T = p 在气体温度由 T1 变为 T0 的过程中, 体积由 V 减小到 V1, 气体压强不变, T1=2T0 V T1 由盖—吕萨克定律得V =T ,解得 1 1 0 V1=2V
1.在热力学第二定律的表述中,“不引起其他变化”的 含义 “不引起其他变化”的含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.
1.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,能量的 总量 保持不变. 2.能源的利用 (1)存在能量耗散和 品质下降 . (2)重视利用能源时对 环境 的影响.
(3)要开发新能源(如 太阳能 、生物质能、风能、水流
能等).
3.两类永动机
(1)第一类永动机:不消耗任何能量,却源源不断地对外

高二物理(人教大纲版)第二册 第十一章 分子热运动、能力守恒 六、热力学第二定律(备课资料)

高二物理(人教大纲版)第二册 第十一章 分子热运动、能力守恒 六、热力学第二定律(备课资料)

高二物理(人教大纲版)第二册第十一章分子热运动、能力守恒六、热力学第二定律(备课资料)1、热力学第二定律阐述热力学过程的方向性这一定律有多种不同的表述方式,其中重要的有以下两种:(一)开尔文表述不可能从单一热源吸收热量,使之完全变为有用的功而不引起其他变化表述中说的其他变化,是指除了单一热源放热和对外界做功这两者以外的任何其他变化、其实,并非热不能完全转化为功,而是在不引起其他变化的条件下热不能完全转化为功、例如:理想气体从单一热源吸热做等温膨胀时、内能不变,即Δu=0,按热力学第一定律,得Q=W,即所吸收热量全部转化为功,但是在这一过程中却引起了其他变化,即气体的体积膨胀,不能自动地缩回、历史上曾有许多人企图制造出一种循环动作的热机,它只从单一热源吸取热量,使之完全变为有用的功,而不需具备低温热源进行放热,这种机器称为第二类永动机或单热源热机,其效率为百分之百、我们知道:要想制造出η>100%的第一类永动机是不可能的,否则,能量无中生有,与能量守恒定律相违背,但是能否制造出不违背热力学第一定律而达到η=100%的热机呢?假如能够实现的话,那么我们只要将大气海洋、地层作为单一热源,使之冷下去,取其全部热量用来做功,这时开发和利用新的能源问题无异是一件美事、据估算,地球上的海水约有1018t,只要使海水降低温度0、01 K,所释放的热能足以使全世界的机器开动好多年、但是据可知,η=100%,相当于Q2=0,这是违背开尔文表述的,因此,热力学第二定律也可表述为:第二类永动机是不可能造成的、(二)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、表述中的其他变化是指高温物体吸热和低温物体放热两者以外的任何变化,如果允许引起其他变化,热量由低温物体传入高温物体也是可能的,例如:致冷机可以将热量从低温热源传给高温热源,但这不是自动传递的,需有外界对气体做功,并把所做的功转变为热而送入高温热源,外界做了这部分的功,自然要引起其他变化、热力学第二定律的开尔文表述与热机的工作有关;克劳修斯表述与热传导现象有关,两种表述貌似不同,但是它们通过热功转换和热传导各自表述了过程进行的方向性,所以本质上是一致的、也就是说:如果开尔文表述是正确的,则克劳修斯表述也是正确的,若违反开尔文表述,也必违背克劳修斯表述、2、开尔文与克劳修斯简介(一)开尔不简介英国物理学家开尔文(1824~1907),1845年毕业于剑桥大学,1846年受聘为格拉斯哥大学自然哲学教授,长达50余年,1851年被选为英国皇家学会会员,1877年被选为法国科学院院士,1890年至1895年担任皇家学会会长,他对热学和电磁学的发展都作出了重要的贡献、1851年开尔文在爱丁堡皇家学会会刊上发表了一篇论文,题目是“论热的动力理论”,文章指出:不存在这样一个循环过程,系统从单一热源吸收热量,使之完全变为有用功而不产生其他影响、表述中“单一热源”是指温度均匀且恒定的热源;“其他影响”指除了由单一热源吸热,把吸收的热用来做功以外的任何其他变化、若有其他影响产生时,把由单一热源吸来的热量全部用以对外做功是可能的、自然界任何形式的能都可能转化为热,但热却不能在不产生其他影响的条件下完全转变成其他形式的能、开尔文的论述虽然较克劳修斯晚一年,但他的论述更为明确,使得热力学第二定律的研究更加深入,此外,开尔文还从第二定律断言:能量耗散是普遍趋势、(二)克劳修斯简介德国物理学家克劳修斯(1822~1888),曾在柏林大学学习4年,后于1848年毕业于哈雷大学、1850年他任柏林皇家炮工学校物理教授,1855年后他相继任苏黎士维尔茨堡和波恩大学物理教授、他除了建立热力学第二定律,引入态函数熵,还对气体分子动理论做了较全面的论述,用统计平均的方法导出了理想气体的压强、温度和气体的平均自由方程式、克劳修斯于1850年在《德国物理学年鉴》上率先发表了《论热的动力及能由此推出的关于热本质的定律》,把卡诺定理作了扬弃而改造成与热力学第一定律并列的热力学第二定律、他提出,热量总是自动地从高温物体传到低温物体,不可能自动地由低温物体向高温物体传递、或者说不可能把热量从低温物体传到高温物体,而不引起其他变化、即在自然条件下,这个转变过程是不可逆的,若想让热传递的方向逆转,则必须消耗功才能实现、以上两种表述是等效的,说明了热量不可能全部转化为机械功以及这一转化过程的方向性、人们一度曾设想一种能从单一热源吸收热量,使之完全转变成有用的机械功而不产生其他影响的第二类永动机,第二类永动机虽不违背热力学第一定律,但违背热力学第二定律,因而是不可能造成的、第二定律除了以上两种表述外,还有其他不同的表述,例如热效率为100%的热机是不可能制成的;不需要由外加功而可操作致冷的机器是不可能造成的等、第二定律无论采用何种表述,其内容实质相同,不外乎主张不可逆变化的存在、各种表述的实质在于说明一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的、3、关于热力学第二定律(1)热力学第二定律的统计意义如右图所示,拉开隔板后,A部分的理想气体将进入B中,从而充满A、B整个空间、这个过程不可逆,为什么呢?设容器中有1个分子,它退回到A部分的几率为1/2,设容器中有2个分子,它们退回到A部分的几率为1/22=……设容器中有1 mol理想气体(约NA=6、021023个),这些分子全部处于A部分的几率为这个几率是如此的小,实际上是不会出现的。

高二物理 第十一章 分子热运动能量守恒

高二物理 第十一章 分子热运动能量守恒

嘴哆市安排阳光实验学校高二物理 第十一章 分子热运动 能量守恒知识精讲 新人教版【本讲教育信息】 一. 教学内容:第十一章 分子热运动 能量守恒 二. 知识要点: (一)分子动理论1. 物质是由大量分子组成的 (1)分子的大小:m 1010-数量级(2)阿伏加德罗常数:mol 1任何物质含有的粒子数都相同,这个常数叫阿伏加德罗常数。

1231002.6-⨯=mol N A 。

2. 分子在做永不停息的无规则热运动(1)布朗运动的特点:① 无规则;② 永不停息;③ 温度越高越剧烈;④ 颗粒越小越明显。

(2)布朗运动的意义:说明了液体分子在做永不停息的无规则运动。

由于温度越高,分子的无规则运动越剧烈,所以把分子的这种无规则运动叫热运动。

3. 分子间的相互作用力(1)分了间同时存在着引力和斥力,且都随分子间距离的增大而减小,但斥力变化更快。

如图1所示。

图1(2)分子间的合力当0r r =时,斥引f f =,合力为零。

当0r r >时,引f 减小,但斥f 减小更快,合力表现为引力。

当0r r <时,引f 增大,但斥f 增大更快,合力表现为斥力。

可见,分子力类似于弹簧弹力。

(3)分子力的作用范围当010r r >时,分子力变为零,所以分子力的作用范围为010r ,为m 910-数量级 (二)物体的内能 1. 分子的动能(1)分子做永不停息的无规则热运动,因而具有动能。

(2)平均动能:物体内所有分子动能的平均值。

(3)温度的微观含义:温度是物体分子平均动能的标志。

2. 分子的势能(1)分子间有相互作用力,因而分子间有由它们相对位置决定的势能,叫分子势能。

(2)分子力做正功,分子势能减小;克服分子力做功,分子势能增加。

分子势能宏观上跟物体的体积有关。

3. 物体的内能物体内所有分子的动能和势能的总和叫物体的内能。

它与物体的质量温度和体积有关。

(三)热和功1. 改变物体内能的两种方式:做功和热传递。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

M A ρVA m0 = = NA NA
(其中,VA为摩尔体积,ρ为物质的密度) 为摩尔体积, 为物质的密度) (2)已知物质的量(摩尔数)n,可求出物体所含 )已知物质的量(摩尔数) , 分子的数目N. 分子的数目 .
N = nNA
(3)已知物质的摩尔体积 A ,可求出分子的体积 V0 )已知物质的摩尔体积V
二、阿伏加德罗常数
1.阿伏加德罗常数NA:1摩尔(mol)任何物质所含 .阿伏加德罗常数 摩尔( ) 的微粒数叫做阿伏加德罗常数. 的微粒数叫做阿伏加德罗常数.
NA = 6.0பைடு நூலகம்×10 m ol
23
−1
2.阿伏加德罗常数是联系微观世界和宏观世界的桥 . 梁.
(1)已知物质的摩尔质量 A,可求出分子质量 0 )已知物质的摩尔质量M 可求出分子质量m
V d= S
油酸分子 d 水
用单分子油膜法测得分子直径的数量级为
10−10 m
• 利用现代技术,使用不同的方法测出的分子大小 利用现代技术, 并不完全相同,但数量级是一样的, 并不完全相同,但数量级是一样的,均为
10
−10
m
• 注意 : 除一些有机物质的大分子外 , 一般分子 注意: 除一些有机物质的大分子外, 的直径数量级为上面数值, 以后无特别说明, 的直径数量级为上面数值 , 以后无特别说明 , 我们就以上面数值作为分子直径的数量级. 我们就以上面数值作为分子直径的数量级.
VA V0 = NA
例题: 例题:
已知空气的摩尔质量是, 已知空气的摩尔质量是, MA = 29×10−3 kg/mol 则空气中气体分子的平均质量多大? 则空气中气体分子的平均质量多大?成年人做一 次深呼吸,约吸入450cm3的空气,则做一次深呼 的空气, 次深呼吸,约吸入 吸所吸入的空气质量是多少?所吸入的气体分子 吸所吸入的空气质量是多少? 数量是多少?(按标准状况估算) ?(按标准状况估算 数量是多少?(按标准状况估算)
450×10−6
3.所吸入的分子数为: 所吸入的分子数为:
5.8×10-4 kg m′ N= = = 1.2×1022 (个) −26 m 4.83×10 kg
结束
第十一章 分子热运动 能量守恒
一、物体是由大量分子组成的
引入: 引入:
• 初中学过的有关分子运动的内容中,我们已知 初中学过的有关分子运动的内容中, 道物体是由大量分子组成的. 道物体是由大量分子组成的. • 寻找微观量与宏观量之间的关系是我们从本节 起所涉及的一个重要问题, 起所涉及的一个重要问题 , 它可以帮助我们从 宏观与微观两个不同的角度去观察和了解事物, 宏观与微观两个不同的角度去观察和了解事物 , 加深对问题本质的理解. 加深对问题本质的理解. • 在热学中由于原子 、 离子 、 或分子做热运动时 在热学中由于原子、 离子、 遵从相同的规律,所以统称为分子 分子. 遵从相同的规律,所以统称为分子
一、分子的大小
• 放大上亿倍的蛋白质分子结构模型
• 利用纳米技术把铁原子排成“师” 利用纳米技术把铁原子排成“ 字
1.分子大小的估测——单分子油膜法 分子大小的估测 单分子油膜法
• 单分子油膜法粗测分子直径的原理,类似于取一定量的 单分子油膜法粗测分子直径的原理, 小米,测出它的体积V,然后把它平摊在桌面上, 小米,测出它的体积 ,然后把它平摊在桌面上,上下 不重叠,一粒紧挨一粒, 不重叠,一粒紧挨一粒,量出这些米粒占据桌面的面积 S,从而计算出米粒的直径 ,
解析 :
1.空气分子的平均质量为: 空气分子的平均质量为:
29×10−3 MA m= = = 4.82×10−26 kg NA 6.02×1023
2.成年人做一次深呼吸所吸入的空气质量为: 成年人做一次深呼吸所吸入的空气质量为:
m′ =
× 29×10−3 kg = 5.8×10−4 kg 22.4×10−3
相关文档
最新文档