物理3-3人教版10.3《熱力學第一定律 能量守恒定律 》課件5

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歡迎進入物理課堂 第3節(jié) 理解教材新知 把握熱點考向 知識點一 知識點二 考向一 考向二 第十章 應用創(chuàng)新演練 隨堂基礎(chǔ)鞏固 課時跟蹤訓練 1 熱力學第一定律 一個熱力學系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界向它傳遞的熱量與外界對它所做的功的和 2 熱力學第一定律的表達式 U Q W 3 能量守恒定律 能量既不會憑空產(chǎn)生 也不會憑空消失 它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式 或者從一個物體轉(zhuǎn)移到別的物體 在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中 能量的總量保持不變 自學教材 1 改變內(nèi)能的兩種方式和 2 熱力學第一定律 1 內(nèi)容 一個熱力學系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界向它傳遞的與外界對它所的和 2 數(shù)學表達式 U 做功 熱傳遞 熱量 做的功 Q W 重點詮釋 1 對熱力學第一定律的理解熱力學第一定律不僅反映了做功和熱傳遞這兩種改變內(nèi)能的過程是等效的 而且給出了內(nèi)能的變化量和做功與熱傳遞之間的定量關(guān)系 此定律是標量式 應用時熱量的單位應統(tǒng)一為國際單位制中的焦耳 2 公式 U Q W中符號的規(guī)定 3 幾種特殊情況 1 若過程是絕熱的 則Q 0 W U 外界對物體做的功等于物體內(nèi)能的增加 2 若過程中不做功 即W 0 則Q U 物體吸收的熱量等于物體內(nèi)能的增加 3 若過程的始末狀態(tài)物體的內(nèi)能不變 即 U 0 則W Q 0或W Q 外界對物體做的功等于物體放出的熱量 1 某氣體初態(tài)時有100J內(nèi)能 膨脹過程中對外做功30J 同時吸收了20J的熱量 在這個過程中內(nèi)能 填 增加 或 減少 J 解析 由熱力學第一定律 U U2 U1 W Q 結(jié)合符號法則及其物理意義有W 30J Q 20J 故 U U2 U1 10J 因而內(nèi)能減少了10J 答案 減少10 自學教材 1 能量守恒定律 1 內(nèi)容 能量既不會憑空產(chǎn)生 也不會憑空消失 它只能從一種形式為另一種形式 或者從一個物體到別的物體 在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中保持不變 能量的總量 轉(zhuǎn)化 轉(zhuǎn)移 2 意義 各種形式的能可以 各種物理現(xiàn)象可以用聯(lián)系在一起 2 永動機不可能制成 1 第一類永動機 不需要任何動力或燃料 卻能不斷地的機器 2 不可制成的原因 違背了定律 相互轉(zhuǎn)化 能量守恒定律 對外做功 能量守恒 重點詮釋 1 自然界中能量的存在形式 物體運動具有動能 分子運動具有分子動能 電荷具有電能 原子內(nèi)部的運動具有原子能等 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 不同形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化 且這一轉(zhuǎn)化過程是通過做功來完成的 3 某種形式的能減少 一定有其他形式的能增加 且減少量和增加量一定相等 4 某個物體的能量減少 一定存在其他物體的能量增加 且減少量和增加量一定相等 2 下列對能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律的認識不正確的是 A 某種形式的能量減少 一定存在其他形式能量的增加B 某個物體的能量減少 必然有其他物體的能量增加C 不需要任何外界的動力而持續(xù)對外做功的機器 永動機是不可能制成的D 石子從空中落下 最后停止在地面上 說明機械能消失了 解析 A選項是指不同形式的能量間的轉(zhuǎn)化 轉(zhuǎn)化過程中能量是守恒的 B選項是指能量在不同的物體間發(fā)生轉(zhuǎn)移 轉(zhuǎn)移過程中是守恒的 這正好是能量守恒定律的兩個方面 轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)移 任何第一類永動機都是不可能制成的 它違背了能量守恒定律 所以A B C正確 D選項中石子的機械能在變化 比如受空氣阻力作用 機械能可能減少 但機械能并沒有消失 能量守恒定律表明能量既不會創(chuàng)生 也不會消失 只是從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式 故D是錯的 答案 D 例1 一定量的氣體從外界吸收了2 6 105J的熱量 內(nèi)能增加了4 2 105J 1 是氣體對外界做了功 還是外界對氣體做了功 做了多少焦耳的功 2 如果氣體吸收的熱量仍為2 6 105J不變 但是內(nèi)能增加了1 6 105J 計算結(jié)果W 1 0 105J 是負值 怎樣解釋這個結(jié)果 3 在熱力學第一定律 U Q W中 W Q和 U的正值 負值各代表什么物理意義 思路點撥 做功和熱傳遞是改變內(nèi)能的兩種方式 但二者不是孤立的 往往同時發(fā)生 遵從熱力學第一定律 應用時注意 正 負 號的意義 解析 1 由熱力學第一定律 如果物體跟外界同時發(fā)生做功和熱傳遞的過程 那么 外界對物體所做功W加上物體從外界吸收的熱量Q等于物體內(nèi)能的增加 U 即 U W Q 將Q 2 6 105J U 4 2 105J代入上式得 W U Q 4 2 105J 2 6 105J 1 6 105J W 0 說明外界對氣體做了1 6 105J的功 2 如果吸收的熱量Q 2 6 105J 內(nèi)能 U增加了1 6 105J 計算結(jié)果為W 1 0 105J 說明氣體對外界做功 3 在公式 U Q W中 U 0 物體內(nèi)能增加 U 0 物體內(nèi)能減少 Q 0 物體吸熱 Q 0 物體放熱 W 0 外界對物體做功 W 0 物體對外界做功 答案 1 外界對氣體做了1 6 105J的功 2 說明氣體對外界做功 3 見解析 1 一定量的氣體在某一過程中 外界對氣體做了8 104J的功 氣體的內(nèi)能減少了1 2 105J 則下列各式中正確的是 A W 8 104J U 1 2 105J Q 4 104JB W 8 104J U 1 2 105J Q 2 105JC W 8 104J U 1 2 105J Q 2 104JD W 8 104J U 1 2 105J Q 4 104J 解析 因為外界對氣體做功 W取正值 即W 8 104J 內(nèi)能減少 U取負值 即 U 1 2 105J 根據(jù)熱力學第一定律 U W Q 可知Q U W 1 2 105J 8 104J 2 105J 即B選項正確 答案 B 例2 如圖10 3 1所示 一個質(zhì)量為20kg的絕熱汽缸豎直放置 絕熱活塞的質(zhì)量為5kg 處于靜止狀態(tài)時被封閉氣體的高度為50cm 現(xiàn)在在活塞上方加一15kg的物體 待穩(wěn)定后 被封閉氣體的高度變?yōu)?0cm 求在這一過程中氣體的內(nèi)能增加多少 g取10m s2 不考慮活塞的大氣壓力及摩擦阻力 圖10 3 1 解析 由能量的轉(zhuǎn)化與守恒定律可知 內(nèi)能的增加等于活塞和物體重力勢能的減少 U E M m gh 15 5 10 50 40 10 2J 20J 答案 20J 借題發(fā)揮 1 絕熱過程表示不吸熱 也不放熱 導熱性能良好且過程緩慢 表示過程有熱傳遞發(fā)生且及時充分 保持溫度不變 2 用 能量守恒 觀點解題方便 快捷 2 如圖10 3 2所示容器中 A B各有一個可自由移動的輕活塞 活塞下是水 上為空氣 大氣壓恒定 A B底部由帶有閥門K的管道相連 整個裝置與外界絕熱 原先A中水面比B中高 打開閥門 使A中的水逐漸向B中流 最后達到平衡 在這個過程中 下面說法正確的是 圖10 3 2 A 大氣壓力對水做功 水的內(nèi)能增加B 水克服大氣壓力做功 水的內(nèi)能減少C 大氣壓力對水不做功 水的內(nèi)能不變D 大氣壓力對水不做功 水的內(nèi)能增加解析 由W P S h P v可知大氣壓力對A B兩管中水做功代數(shù)和為零 但由于水的重心下降 重力勢能減小 由能量守恒定律可知水的內(nèi)能增加 D對 答案 D 隨堂基礎(chǔ)鞏固 點擊此圖片進入 課時跟蹤訓練 點擊此圖片進入 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全