高中物理选修3-3热力学第一定律 能量守恒定律教案

10.3、热力学第一定律能量守恒定律

教学目的

1.认识物质的运动形式有多种，对应不同运动形式的运动有不同形式的能，各种形式

的能在一定条件下可以相互转化

2. 进一步掌握能的转化和守恒定律，并了解能的转化和守恒定律的意义

3．运用公式△U＝W＋Q分析有关问题并具体进行计算

教学重点热力第一定律

教学难点能量守恒

教具多媒体课件

教学过程

复习提问

问：物体做什么样的运动具有机械能？机械能转化和守恒定律的内容是什么？

新课教学

一、热力学第一定律

分析下列特殊情况：

①如果物体只与外有热交换，没有做功，外界传给物体4J热量物体的内能增加了

多少？物体若向外界传出了4J热量，物体内能如何变化？

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，为了在此表达式中能反映物体对外界是吸热不是放热，作出规定：吸热Q 取正值，放热Q取负值，由此可知：物体吸热，内能增加，放热，内能减少。

②如果物体和外界不发生热交换，当外界对物体做了10J功，物体内能增加了多

少？当物体对外做了10J功，物体内能又如何变化？

结论：在无热交换情况下，△U＝W（对外做功时，W取负值）

③如果物体内能在改变的过程中，既有热传递又有做功，例如外界对物体做了10J

的功，同时物体吸收4J热量，物体的内能如何变化？

④又如，外界对物体做10J功，物体放热4J物体内能又如何变化？又物体对外界

做了10J功，物体吸热4J，物体放热4J物体内能又如何变化？

综上所述：

在能的转化转移过程中，一个物体，如果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；如果它既没有对外做功，外界也没有对其做功，则它从外界吸收多少热量，它的内能就增加多少。

用△U表示物体内能的增量，用Q表示吸收的热量，用W表示外界对物体所做的功，那么：△U＝Q＋W

上式就是热力学第一定律。

［例］一定量的气体从外界吸收了2.6×105J的热量，内能增加了4.2×105J，外界对物体做了多少功？

解：根据热力学第一定律得，

W＝△U－Q＝4.2×105J－2.6×105J＝1.6×105J

二．能的转化

课件展示，举例说明物体的每一种运动形式都有一种对应的能

机械运动――机械能热运动――内能

电荷运动――电能化学运动――化学能

生物运动――生物能原子核内部的运动――原子能

各种形式的能可以相互转化：

机械能中的动能和势能可互相转化（自由落体运动）

机械能可以与内能相互转化（摩擦生热，消耗了机械能通过做功的形式转化为内能；热机中的气体推动活塞做功把气体内能转化为机械能）

其它形式有能也可以转化为内能，如电流通过导体时，把电能转化为内能；炽热的灯丝发光，又把内能转化成光能；燃烧时，把化学能转化成内能）

三.能量守恒定律

内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能众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。

四．永动机不可能制成

指导学生阅读课本P81第七自然段，讨论：第一类永动机是否真的能永远运动下去？

分析课本图11－11提供的一种永动机的设计方案，指出它不可能持续运动的原因：虽然右边每个球的力矩大，但球的个数少，左边的每个球产生的力矩虽然小，但是球的个数多，于是轮子不会持续转动下去对外做功，只会摆动几下便停在图中所画的位置上。

通过课件展示历史上几种永动机的设计图，指出：不消耗能量的机器从来没有制成功过。

能量不能创生，工程技术的任务在于设法找出合理利用能源途径和减少能量损耗，而不是去研制永动机。