2019_2020学年高中物理第10章热力学定律第3节热力学第一定律能量守恒定律课件新人教版选修3_3

解题指导：根据理想气体状态方程判定各过程中体积和温度如何变化，结 合热力学第一定律解答。
解析：根据气态方程：pTV＝C 可知：T 与 pV 成正比，气体由状态 A 沿直 线 AB 变化到状态 B，由图看出，pV 先增大后减小，则温度 T 先升高后降低， 则分子平均动能先增大后减小，分子平均速率也先增大后减小，故 A 正确；根 据理想气体状态方程得pTAVAA＝pTBVBB，可得 TA＝TB，所以由状态 A 到状态 B，温 度不变，内能增加 ΔU＝0，从 A 到 B 体积变大，气体对外界做功，W<0，
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课后课时作业
课前预习反馈
知识点 1 热力学第一定律
1．改变内能的两种方式 __做__功____和__热__传__递____。 2．热力学第一定律 (1)内容：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。 (2)表达式：__Δ_U__＝__Q_＋__W______
第十章
热力学定律 第三节 热力学第一定律 能量守恒定律
素养目标定位
理解和掌握热力学第一定律表达式，并能用于分析有关问题并进 ※※
行具体的计算 ※※ 理解和掌握能量守恒定律，明确定律的重要意义
※ 了解第一类永动机及其不能制成的原因
素养思维脉络
பைடு நூலகம் 1
课前预习反馈
2
课内互动探究
3
核心素养提升
4
课内随堂达标
知识点 2 能量守恒定律
1．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)__互__不__相__关____的物理现象可以用__能__量__转__化__和__守__恒__定__律____联系在一起。
根据热力学第一定律知 ΔU＝W＋Q，知 Q>0，气体吸热且吸收的热量等于气体 对外做的功，故 B 错误；在 BC 过程中，根据理想气体状态方程得：pTBVBB＝pTCVCC， 可得 TB＝4TC，所以气体的内能减小，故 C 错误；在 C 到 A 过程中体积不变， 气体对外界不做功，故 D 正确；经过 ABCA 一个循环过程，气体的温度不变， 内能不变，根据热力学第一定律，知 ΔU＝W＋Q，气体对外做的功等于从外界 吸收的热量，故 E 正确。所以 ADE 正确，BC 错误。
典例 1 (2018·云南师范大学附中高三检测)如图所示，一定质量的理想 气体，由状态A沿直线AB过程变化到状态B，再由B沿直线BC过程变化到状态 C，然后由C沿直线CA过程变化到状态A，在此循环过程中，下列说法正确的是 __A_D__E__(填正确答案标号)。
A．在AB过程中，气体分子的平均速率先增大后减小 B．在AB过程中，气体对外做的功大于气体吸收的热量 C．在BC过程中，气体的内能增大 D．在CA过程中，气体对外不做功 E．经过ABCA一个循环过程，气体对外做的功等于从外界吸收的热量
知识点 3 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。
辨析思考
『判一判』 (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)能量既可以转移又可以转化，故能的总量是可以变化的。( × ) (4)违背能量守恒定律的过程是不可能发生的。( √ ) (5)ΔU＝W＋Q。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。( √ )
4．判断是否做功的方法： 一般情况下外界对物体做功与否，需看物体的体积是否变化。 (1)若物体体积增大，表明物体对外界做功，W＜0。 (2)若物体体积减小，表明外界对物体做功，W＞0。
特别提醒：(1)当做功和热传递同时发生时，物体的内能可能增加，也可能 减小，还可能保持不变。
(2)物体内能发生变化可能是由做功引起的，也可能是由热传递引起的，还 可能是两者共同作用的结果。
『选一选』 如图所示是古人锻造铁器的过程，关于改变物体内能的方式，下列说法正 确的是( C ) A．加热和锻打属于热传递，淬火属于做功 B．加热属于热传递，锻打和淬火属于做功 C．加热和淬火属于热传递，锻打属于做功 D．加热和淬火属于做功，锻打属于热传递 解析：用铁锤锻打铁器，铁器会发热，属于做功改变物体内能；用火对铁 器加热，铁器从火中吸收热量，把铁器放在水中淬火，铁器向水中放热，所以 加热和淬火属于热传递改变物体内能，故选项C正确。
(1)在变化过程中气体对外做功，还是外界对气体做功？ (2)在变化过程中气体吸热，还是向外放热？气体内能增加了，还是减少 了？ 提示：(1)气体对外做功 (2)吸热；内能增加
1．对ΔU＝W＋Q的理解 热力学第一定律将单纯的绝热过程和单纯的热传递过程中内能改变的定量 表述推广到一般情况，既有做功又有热传递的过程，其中ΔU表示内能改变的数 量，W表示做功的数量，Q表示外界与物体间传递的热量。 2．与热力学第一定律相匹配的符号法则
做功W
热量Q
内能的改变ΔU
取正值“＋ 外界对系统做 系统从外界吸收热 系统的内能增
”
功
量
加
取负值“－ 系统对外界做 系统向外界放出热 系统的内能减
3.几种特殊情况： (1)若过程是绝热的，即Q＝0，则ΔU＝W，物体内能的增加量等于外界对物 体做的功。 (2)若过程中不做功，即W＝0，则ΔU＝Q，物体内能的增加量等于物体从外 界吸收的热量。 (3) 若 过 程 的 始 末 状 态 物 体 的 内 能 不 变 ， 即 ΔU ＝ 0， 则 W ＝ － Q( 或 Q ＝ －W)，外界对物体做的功等于物体放出的热量(或物体吸收的热量等于物体对外 界做的功)。
『想一想』 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，手表戴在手上，手运动的 能量一部分转化为手表的能量(动能)。
课内互动探究
探究一 对热力学第一定律的理解
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如图所示，一定质量的理想气体由a状态变化到b状态，请在图象基础上思 考以下问题：