【测控设计】2015-2016学年高中物理 5能量守恒定律 热力学第一定律课后作业 新人教版选修1-2
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（2）热传递改变内能的实质：各系统间内能的转移（3）做功和热传递在改变内能的效果是等效的二、热力学第一定律1.内容：一个热力学系统内能的增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和2.表达式：ΔU＝W + Q3.ΔU = W + Q中各量的正、负号及含义例题：在一个标准大气压下，水在沸腾时，1g的水由液态变成同温度的水蒸气，其体积由1.043 cm3变为1676cm3,已知水的汽化热为2263.8 J/g.求：气体增加的内能ΔU.解：取1 g水为研究对象，大气视为外界，1 g 沸腾的水变成同温度的水蒸气需要吸收热量，同时由于体积膨胀，系统要对外做功，所以有ΔU＜Q吸.气体在等压下膨胀做功：W=p(V2-V1)=1.013×105×(1676-1.043)×10-6 J=169.7 J.气体吸热：Q=mL=1×2263.8J=2263.8J.根据热力学第一定律：ΔU=Q+W=2263.8 J+(-169.7)J=2094.1 J4.应用热力第一定律解题步骤：（1）首先确定研究对象是哪一个物体或哪一个热力学系统（2）分别列出物体或系统吸收或放出的热量；外界对物体（系统）所做的功或物体（系统）对外做功。
高中物理选修3-3教案《热力学第一定律 能量守恒定律》
热力学第一定律能量守恒定律新课标要求（一）知识与技能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．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）过程与方法通过用定量计算的例题讲解及课件展示来加深大家对知识的理解。
（三）情感、态度与价值观1．学习众多科学家孜孜以求、勇于探索自然规律的精神，进一步进行辩证唯物主义教育，为将来能在开发新能源、合理利用能源、发展节能技术的领域内作出贡献而努力。
2．感受英国科学家焦耳勤奋、刻苦，40年如一日研究电流热效应，测定热功当量的顽强意志体现出来的人格美。
教学重点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。
教学难点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。
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。
教学过程（一）引入新课教师：（复习提问）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）进行新课1．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。
热力学第一定律 能量守恒定律
前情回顾
改变内能的方式有哪两种？ 做功
热传递
对内 （外界对物 体做功）
对外 （物体对 外界做功 ）
内能增加 内能减少
吸热
放热
（物体从外 （物体对外
界吸热） 界放热）
内能增加 内能减少
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
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
魔轮永动机
滚珠永动机
磁力永动机
永动机不可能制成
为什么永动机不可能制成？ 从能量守恒的角度看
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.
能量守恒不是由某一个人通过某一项的研究而得到的。 从18世纪末到19世纪40年代，不同领域的科学家从不同角度都提出了能量守恒 的思想，人类对于能量守恒的认识经历了一个由浅入深，由含糊到清晰的过程
能量守恒定律
能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形 式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体； 在转化和转移过程中其总量不变，这就是能量守恒定律 。
（1）
（2）根据上一问可知，定容下的比热容小于定压下的比热容
问题与练习
为测算太阳射到地面的辐射能，某校科技实验小组的同学把 一个横截面积是300 的矮圆筒的内壁涂黑，外壁用保温 材料包裹，内装水0.6kg。让阳光垂直圆筒口照射2min后， 水的温度升高了1°C。请由此估算阳光直射时地面上每平方 米每分钟接受的太阳能量。
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
高三物理上册《热力学第一定律》教案、教学设计
3.引导学生运用符号表示法进行热力学第一定律的描述，培养学生的符号意识。
4.注重理论与实践相结合，让学生在实际问题中运用热力学第一定律，提高学生的应用能力。
三、教学重难点和教学设想
（一）教学重难点
1.理解热力学第一定律的本质，掌握内能、热量、功三种能量形式之间的转化关系。
2.知识回顾，温故知新：在教学热力学第一定律之前，先引导学生复习能量守恒定律，为学习新知识打下基础。
教学活动：让学生回顾能量守恒定律的内容，举例说明其在物理学中的应用。
3.实践操作，直观感知：通过实验和观察，让学生直观地感受热力学第一定律所描述的能量转化过程。
教学活动：进行热力学实验，如等压过程、等温过程等，让学生观察并记录实验数据。
4.能够运用热力学第一定律解决一些简单的热力学问题，如等压过程、等温过程等。
（二）过程与方法
1.观察、实验：通过观察热现象，进行实验，培养学生对热力学现象的感知能力。
2.分析、归纳：引导学生运用热力学第一定律分析实际问题，培养学生的逻辑思维和分析问题的能力。
3.探究、创新：鼓励学生提出新的问题，尝试运用热力学第一定律解决，培养学生的探究精神和创新能力。
a.学生分享学习心得，总结热力学第一定律的重点和难点。
b.教师点评，强调本节课的重点知识，解答学生疑问。
c.组织学生进行课堂小结，对本节课的知识点进行梳理。
d.布置课后作业，巩固课堂所学知识，为下一节课的学习做好准备。
五、作业布置
为了巩固学生对热力学第一定律的理解，提高学生的应用能力，特布置以下作业：
4.理论学习，深入理解：引导学生学习热力学第一定律的符号表示法，深入理解各物理量的含义和关系。
高中物理 第三章 热力学第一定律 第三节 能量守恒定律(含解析)3物理教案
能量守恒定律1．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。
2．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。
3．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。
4．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。
5．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。
能量守恒定律1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；在转化和转移的过程中其总量不变。
2．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，它是一切自然界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。
《热力学第一定律 能量守恒定律 》 新人教版选修
• 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，转移过程中是守恒 的．这正好是能量守恒定律的两个方面 —— 转 化与转移．任何永动机都是不可能制成的，它 违背了能量守恒守律．所以A、B、C正确．D 选项中石子的机械能在变化，比如受空气阻力 作用，机械能可能减少，但机械能并没有消失， 能量守恒定律表明能量既不会创生，也不会消 失，故D是错的． • 答案： D
• 二、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：机械运动对应机械能， 分子的热运动对应内能，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．
• 4．第一类永动机失败的原因分析 • 如果没有外界热源供给热量，则有U2－U1＝W， 就是说，如果系统内能减少，即U2＜U1，则W ＜0 ，系统对外做功是要以内能减少为代价的， 若想源源不断地做功，就必须使系统不断回到 初始状态，在无外界能量供给的情况下，是不 可能的．
•
•ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
• • •
下列对能量的转化和守恒定律的认识 不正确的是( ) A．某种形式的能量减少，一定存在其他形式 能量的增加 B．某个物体的能量减少，必然有其他物体的 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——永动机是不可能制成的 D．石子从空中落下，最后停止在地面上，说 明机械能消失了
《热力学第一定律_能量守恒定律》导学案
解答:这不是永动机。手表戴在手腕上,通过手臂的运动,机械手表获得能量, 供手表指针走动。若将此手表长时间放置不动,它就会停下来。
3.判断下列说法是否正确。 (1)某个物体的能量减少,必然有其他物体的能量增加。 (2)石子从空中落下,最后停止在地面上,说明机械能消失了。 (3)自由摆动的秋千摆动幅度越来越小,减少的机械能转化为内能,但总能量守恒。第源自节热力学第一定律 能量守恒定律
课时10.3 热力学第一定律 能量守恒定律
1.理解热力学第一定律。
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.通过对能量守恒定律的学习,认识自然规律的多样性和统一性。
5.知道第一类永动机是不可能制成的。
2.(考查能量守恒定律)汽车关闭发动机后恰能沿斜坡匀速下滑在这过程中( C )。 A.汽车的机械能守恒 B.汽车的动能和势能相互转化 C.机械能转化为内能,总能量守恒 D.机械能和内能之间没有转化
【解析】汽车沿斜坡匀速下滑,克服阻力做功,其动能不变、重力势能减小,即 减少的机械能转化为内能,所以C选项正确。 【点评】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,必须是只有重力或弹簧弹力做功;而能量守恒定律是没有条件的,它是一 切自然界现象都遵守的基本规律。
4.(考查热力学第一定律的综合应用)一定量的理想气体在某一过程中,从外界吸
收热量2.5×104 J,气体对外界做功1.0×104 J,则该理想气体的( D )。
A.温度降低,密度增大 B.温度降低,密度减小 C.温度升高,密度增大 D.温度升高,密度减小
高中物理《热力学第一定律能量守恒定律1》优质课教案、教学设计
教学设计年级组别高二物理组审阅审阅主备人使用人授课时间课题10.3 热力学第一定律能量守恒定律课型新授课课标要求（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）理解热力学第一定律ΔU =W+Q 3）理解“永动机”不能实现的原理。
教学目标知识与能力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。
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。
情感、态度与价值观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。
教学重点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。
教学难点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。
教学方法情境导入，教师讲解，课件演示，指导学生看书教学设计教学过程环节一学习目标定位过程设计二次备课1．知识目标：能量守恒定律大量事实证明：各种形式的能都可以相互转化，并且在转化过程中守恒。
能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体；在转化和转移过程中其总量不变．这就是能量守恒定律。
在学习力学知识时，学习了机械能守恒定律。
机械能守恒定律是有条件限制的定律，而且实际现象中是不可能实现的。
而能量守恒定律是存在于普遍自然现象中的自然规律。
这规律对物理学各个领域的研究，如力学、电学、热学、光学等都有指导意义。
它也对化学、生物学等自然科学的研究都有指导作用。
4．解密“永动鸟”的奥秘，引出永动机不可能制成老师拿出一个透明管的“永动鸟”，找两个同学观察，分析“永动鸟”一直运动的奥秘，引出永动机。
高二物理选修热力学第一定律能量守恒定律教案
3. 几点说明
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பைடு நூலகம்
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
3.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
A
A．Q1—Q2=W2—W1 C．W1=W2
B．Q1=Q2 D．Q1>Q2
点拨：整个过程的内能不变 ΔU= 0
由热力学第一定律 ΔU=W总+Q总=0
Q总= - W总
∴ Q1—Q2=W2—W1
练习4.一定量的气体吸收热量体积膨胀并对外做
功则此过程的末态与初态相比
D
A．气体内能一定增加
B．气体内能一定减小
2.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.
二.能量守恒定律
1. 历史过程 P54
2. 能量守恒定律
能量既不会凭空产生也不会凭空消失它只 能从一种形式转化为另一种形式或者从一个物 体转移到别的物体在转化或转移的过程中其总 量不变这就是能量守恒定律
例1.一定质量的气体在被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300J 问此过程过程中气体是吸热还是放热吸收或放 出多少热量
•解：由题意知：W=300JΔU= -300J 由ΔU=W+Q可得： Q=ΔU-W =-300J-300J= -600J Q为负表示气体放热600J
• 通过前边的学习我们知道： 1.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
热力学第一定律、能量守恒定律 说课稿 教案 教学设计
热力学第一定律--能量守恒定律【教学目标】1、理解热力学第一定律的形式和内涵，并能用热力学第一定律解决有关问题2、掌握能量守恒定律，能从能量守恒定律的角度理解热力学第一定律3、知道什么是第一类永动机，能从不同的角度解释第一类永动机不能做成的原因【教学重点】热力学第一定律的内容、符号法则热力学第一定律的应用【教学难点】热力学第一定律的符号法则【教具】“第一类永动机”模型【教学过程】○、引入学生答问：1、物体体积缩小，分子势能可不可能增大？2、热量和内能的区别和联系何在？3、做功和热传递在改变内能方面，实质有何不同？请大家回忆教材P79第（4）题，我们已经做过的作业…，如果我们将条件改一下，在热传递的同时，外界也对物体做功（或做功的同时，和外界有热交换），情形又会怎样，我们应该怎样定量处理这类问题呢？——一、热力学第一定律我们继续刚才的话题——续教材P79第（4）题、请大家在下面的表格中填入适当的结果（提示性表述中可用总公司和分公司的结算学生寻找关系…教师提示：符号修正→正式板书——ΔU = Q + W符号法则：Q——吸热取“+”，放热取“－”；W——对物体做功取“+”，物体对外界做功取“－”；规定了右边的符号法则之后，右边事实上成了一个代数的表达式，根据我们的经验，ΔU——增加取“+”，减少取“－”。
我们把以上的结论称之为热力学第一定律，它表征的是内能改变、热传递和做功三者之间的定量关系。
下面介绍一个早就被我们所熟知的、一直把它作为一个重要解题依据的规律——二、能量守恒定律学生活动：阅读教材P81的相关内容…共同阅读结论…虽然从以往的种种事实我们已经知道了能量守恒定律的正确性，但我们今天学习了一个新的定律——热力学第一定律，大家想一想，从热力学第一定律能不能看出能量守恒定律的正确性？学生从Q和W的实质认识热力学定律的物理内涵…能量守恒定律的地位表达：能量守恒定律是经过人类的长期探索后，在19世纪确立的。
高中物理之热力学第一定律和能量守恒定律知识点
高中物理之热力学第一定律和能量守恒定律知识点热力学第一定律能量守恒定律热力学是研究物质世界中有关热现象的宏观理论，它不涉及物质的微观结构，而是将一物质系统中大量粒子看作一个整体，研究系统所表现的各种宏观性质和规律。
热力学第一定律是热力学的基本定律，是一个包括热现象在内的能量守恒与转化的定律。
热力学第一定律首先涉及到内能功热量的基本概念内能功热量内能广义上的内能，是指某物体系统由其内部状态所决定的能量。
某给定理想气体系统的内能，是组成该气体系统的全部分子的动能之和，其值为，由状态参量T决定，内能E=E（T），是状态参量T的单值函数。
真实气体的内能除了其全体分子的动能外还包括分子之间的引力势能。
实验证明人，真实气体的内能，是状态参量T 和V （或ρ）的函数，即E=E（T，V）或E=E（T，P）。
总之，某给定气体系统的内能。
只由该系统的状态所决定，在热力学中内能是一个重要的状态量。
功气体系统体积变化过程所做的功（体积功）元功气体膨胀dV＞0 系统对外做正功dA＞0 气体被压缩dV＜0 系统对外做负功dA＜0 体积从Va变到Vb系统所做的功沿a c d过程的功不等于沿a d b过程的功系统通过体积变化实现作功。
热力学中的功是与系统始末状态和过程都有关的一种过程量。
热量热量是系统与外界仅由于温度不同而传递的能量。
若改用摩尔热容C，即1mol的物质温度升高1K时所吸收的热量则系统由温度T1 变到温度T2的过程中所吸收的热量系统吸收的热量为正Q＞0。
若计算结果Q＜0则表示系统放热。
热量必须与过程相联系，只有发生过程才有吸收或放出热量可言。
系统从某一状态变到另一状态，若其过程不同，则吸或放的热量也会不同。
故热量也是过程量内能、功、热量的国际标准单位都是焦耳（J ）热力学第一定律在任何一个热力学过程中，系统所吸收的热量等于系统内能的增量E2-E1与系统对外作功 A 之和。
Q=E2-E1+A热力学第一定律是包括热现象在内的能量守恒与转化定律的一种表达形式。
热力学第一定律、能量守恒定律课件
问题导学
一、对热力学第一定律的理解
活动与探究 1 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? 答案: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 对它做功为 W,它的内能就增加 W;物体对外界做功为 W,它的内能就减 少 W。
预习导引
一、热力学第一定律
1.内容:一个热力学系统的内能的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。
2.数学表达式:ΔU=W+Q。
二、能量守恒定律
1.各种能量: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。如机械运动对应着机械能;分子的热运动对应着内 能。
三、永动机不可能制成
任何动力机械的作用都是把其他形式的能转化为机械能,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成的。
预习交流
有一种所谓“全自动”机械手表,既不需要上发条,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?
答案:不是永动机。手表戴在手腕上,手腕运动的能量一部分转化为 手表的能量。
2.各种能量之间可以互相转化:不同形式的能量之间可以相互转化。 如摩擦可以将机械能转化为内能;炽热的灯丝发光可以将电能转化为 光能。
3.能量守恒定律的内容: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)因为气体对外界做功,所以气体的体积增大,分子间距离增大,气 体分子间的作用力表现为引力,所以此过程要克服分子力做功,分子势 能增加。
高二物理选修课件热力学第一定律能量守恒定律
01
孤立系统
与外界既没有物质交换也没有 能量交换的系统。
02
封闭系统
与外界有能量交换但没有物质 交换的系统。
03
开放系统
与外界既有能量交换又有物质 交换的系统。
能量转化与传递方式
03
做功
热传递
内能变化
在热力学中，做功是指系统对外界或外界 对系统所做的功，它是能量转化的一种方 式。
热量从高温物体传向低温物体的过程，或 者从同一物体的高温部分传向低温部分的 过程。
01
热力学第一定律概述
热力学第一定律定义
01
热力学第一定律
02
能量守恒
热量可以从一个物体传递到另一个物体，也可以与机械能或其他能量 互相转换，但是在转换过程中，能量的总值保持不变。
热力学第一定律表明，能量在封闭系统内不能被创造或消灭，只能从 一种形式转化为另一种形式，总量保持不变。
热力学系统与外界关系
热力学第一定律在日常生 活中的应用
汽车引擎工作原理及效率分析
汽车引擎工作原理
汽车引擎通过燃烧汽油或柴油等燃料，将化学能转化为热能 ，再通过热机过程将热能转化为机械能，从而驱动汽车行驶 。
效率分析
在汽车引擎中，燃料的化学能只有一部分转化为机械能，其 余部分以废热的形式散失到环境中。引擎的效率取决于多个 因素，如燃烧效率、热传导损失、机械摩擦损失等。
太阳能热水器工作原理及性能评价
太阳能热水器工作原理
太阳能热水器利用太阳能集热器吸收太阳辐射能，将其转化为热能并传递给水， 使水温升高。太阳能集热器通常由吸热板、保温层和外壳组成。
性能评价
太阳能热水器的性能主要取决于集热器的集热效率、保温性能以及热水器的容量 和结构设计。高效的太阳能热水器能够在充足的阳光下提供大量的热水，同时保 持较低的散热损失。
热力学第一定律、能量守恒定律 课件
二、能量守恒定律 1.能量守恒定律: (1)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)意义: ①各种形式的能可以相互_转__化__。 ②各种互不相关的物理现象可以用_能__量__守__恒__定律联系在一起。
【知识点睛】(1)热力学第一定律与能量守恒定律密切相关,是 能量守恒定律的具体体现。 (2)第一类永动机违背能量守恒定律,不能制成。
【误区警示】热力学第一定律与能量守恒定律的关系 利用能量的观点处理物理问题是我们常用的思维方法,有学生认 为热力学第一定律与能量守恒定律无关。为此教师应讲明热力 学第一定律是能量守恒定律的一种表现形式,与能量守恒定律相 关。
(3)理想气体做等压膨胀时,气体克服外界大气压力做功的表 达式为_p_0_(_V_2-_V_1_)_。
【解析】(1)选D。该永动机叶片进入水中,吸收热量而伸展划 水,推动转轮转动,离开水面后向空气中放热,叶片形状迅速恢复, 所以转动的能量来自热水,由于不断向空气释放热量,所以水温 逐渐降低,A、B、C错,D对。 (2)气体做等压变化,体积变大,温度升高,平均动能增大,气体要 克服大气压力做功,内能的变化为ΔU=Q-p0(V2-V1)。 答案：(1)D (2)增大 Q-p0(V2-V1)
2.第一类永动机不可能制成: (1)第一类永动机:不需要任何动力或燃料,却能不断地_对__外__ _做__功__的机器。 (2)第一类永动机不可能制成的原因:违背了_能__量__守__恒__定律。 (3)意义:正是历史上设计永动机的失败,才使后人的思考走 上了正确的道路。
主题一 热力学第一定律
人教版高中物理教案-热力学第一定律能量守恒定律
3熱力學第一定律能量守恆定律1．熱力學第一定律(1)內容：一個熱力學系統的內能增量等於外界向它傳遞的熱量與外界對它所做的功的和。
這個關係叫做熱力學第一定律。
(2)數學運算式為：ΔU＝W＋Q公式中符號的意義：①W＞0，表示外界對系統做功；W＜0，表示系統對外界做功；②Q＞0，表示系統吸熱；Q＜0，表示系統放熱；③ΔU＞0，表示系統內能增加；ΔU＜0，表示系統內能減少。
特別提示：①熱力學第一定律的數學運算式也適用於物體對外做功、向外界散熱和內能減少的情況。
②若一根金屬絲通過某一物理過程，溫度升高了，除非事先知道，否則根本不能判斷是通過對它做了功，還是發生了熱傳遞使它的內能增加，因為單純對系統做功和單純對系統傳熱都能改變系統的內能，由於它們在改變系統內能方面是等效的，那麼既對系統做功又對系統傳熱也能改變系統的內能。
內能改變了多少就由熱力學第一定律來定量分析計算。
【例1】一定量的氣體從外界吸收熱量2.66×105J，內能增加4.25×105J，是氣體對外界做功還是外界對氣體做功？做了多少功？解析：題目中已經知道氣體從外界吸收的熱量以及內能的增加量，根據熱力學第一定律的公式就可以求出外界對氣體或氣體對外界所做的功，由ΔU＝W＋Q得W＝ΔU－Q＝(4.25×105－2.66×105) J＝1.59×105J，W為正值，表示是外界對氣體做功，做功的大小是1.59×105 J。
答案：外界對氣體做功 1.59×105 J2．能量守恆定律(1)不同形式的能量之間可以相互轉化①自然界中能量的存在形式：物體運動具有機械能、分子運動具有內能、電荷具有電能、原子核內部具有原子能等，可見，在自然界中不同的能量形式與不同的運動形式相對應。
②不同形式能量之間的轉化：“摩擦生熱”是通過克服摩擦力做功將機械能轉化為內能；水壺中的水沸騰時水蒸氣對壺蓋做功將壺蓋頂起，表明內能轉化為機械能；電流通過電熱絲做功可將電能轉化為內能等，這些實例說明了不同形式的能量之間可以相互轉化，且這一轉化過程是通過做功來完成的。
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第二章能量的守恒与耗散
能量守恒定律热力学第一定律
1.下列各物体在所经历的过程中,内能增加的有( )
A.在光滑斜面上由静止释放而下滑的物体
B.水平飞行并射穿木块的子弹
C.在绝热的条件下被压缩的气体
D.在空中匀速下落的雨滴
解析:在光滑斜面上由静止释放而下滑的物体,机械能守恒;子弹穿过木块的过程中克服摩擦力做功,机械能转化为内能;在绝热的条件下压缩气体,外界对气体做功,使其内能增加;雨滴匀速下落,重力势能减少转化为内能。
由此判断B、C、D正确。
答案:BCD
2.对于热量、功和物体的内能这三个物理量,下列各种叙述中正确的是( )
A.热量、功、内能三者的物理意义相同
B.热量和功都可以作为物体内能的量度
C.热量、功、内能的单位肯定不相同
D.热量和功是由过程决定的,而内能是由物体的状态决定的
解析:物体的内能是指组成物体的所有分子动能和分子势能的总和,而功和热量是量度能量改变的两个过程量,故选项A错误。
它们三者的单位应该相同,因此选项C错误。
热量和功不是量度内能而是量度内能的改变,所以选项B错误。
故正确选项为D。
答案:D
3.如图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筒向下滑动的过程中压缩气体,外界对气体做功,又由于气体不与外界发生热交换,根据热力学第一定律可知气体的内能增加,选项A正确。
答案:A
4.如图是密闭的汽缸,外力推动活塞P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.温度升高,内能增加600J
B.温度升高,内能减少200J
C.温度降低,内能增加600J
D.温度降低,内能减少200J
解析:由热力学第一定律知:ΔU=Q+W=800J-200J=600J,所以内能增加600J,温度升高,选项A正确。
答案:A
5.当把打足气的车胎内的气体迅速放出时,会发现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,同时向外发散热量
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
解析:气体迅速放出时,气体体积膨胀对外做功,内能减小,温度降低,使气嘴处温度明显低于外界温度,从外界吸热。
答案:B
6.如图所示,一演示用的“永动机”转轮由5根轻杆和转轴构成,轻杆的末端装有用形状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,叶片形状迅速恢复,转轮因此能较长时间转动。
下列说法正确的是( )
A.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形状记忆合金自身
C.转动的叶片不断搅动热水,水温升高
D.叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量
解析:转轮转动,机械能增加,必须从外界吸收能量,A、B错误;转动叶片从水中吸收的能量大于叶片搅动热水产生的能量,水温降低,C错误;叶片吸收的热量一部分转化为机械能,选项D 正确。
答案:D
7.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,气体的内能增加为ΔU,则( )
A.ΔU=Q
B.ΔU<Q
C.ΔU>Q
D.无法比较
解析:A、B两部分气体开始的合重心在中线以下,混合均匀后,合重心在中线上,所以系统的重力势能增大,根据能量守恒定律可得,吸收的热量应等于增加的重力势能与增加的内能之和,即Q=ΔE p+ΔU,显然Q>ΔU。
答案:B
8.一定质量的气体,在从一个状态变化到另一个状态的过程中,吸收热量280J,并对外做功120J,此过程中气体的内能发生了怎样的变化?
解析:由题意可知Q=280J,
气体对外做功,W=-120J,根据热力学第一定律得ΔU=Q+W=280J+(-120J)=160 J。
气体的内能增加了160J。
答案:气体内能增加160J
9.在墙壁与外界无热传递的封闭房间里,夏天为了降低温度,同时打开电冰箱和电风扇,两电器工作较长时间后,房内的气温将会怎样变化?说明原因。
解析:电冰箱是把里面热量转移到外面,达到降温的效果;电风扇是通过风扇转动,带动空气流动,使人体汗液蒸发起到人体降温的作用,但从总体上电冰箱、电风扇消耗的电能最后都转化为内能,因而房内温度升高。
答案:见解析
10.一定量的气体从外界吸收热量2.66×105J ,内能增加4.25×105J,是气体对外界做功还是外界对气体做功?做了多少功?
解析:题目中已经知道气体从外界吸收的热量以及内能的增加量,根据热力学第一定律的公式就可以求出外界对气体或气体对外界所做的功,由ΔU=W+Q得
W=ΔU-Q=(4.25×105-2.66×105)J=1.59×105J,W为正值,表示是外界对气体做功,做功的大小是1.59×105J。
答案:外界对气体做功1.59×105J。