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1、2022年高中物理 熱力學第一定律 能量守恒定律教案 新人教版選修3
一、習引入
【 問】改變物體的內(nèi)能有那些？改變內(nèi)能的效果怎樣？
【分析】做功和熱傳遞，改變內(nèi)能的效果是等效的，
【問】這兩種方式的實質(zhì)一樣嗎？如果不一樣分別是什么呢？
【分析】但這兩種方式改變內(nèi)能的實質(zhì)是不一樣的。做功的過程是其他形式的能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，
例如：一物體從10m高處往下落，到地面的速度為5m/s,物體的機械能減少了多少
減少的機械能到那里去了？
而熱傳遞是物體間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移過程，能量的形式?jīng)]有發(fā)生變化。只是熱量從一物體
轉(zhuǎn)移到另一物體。
這節(jié)課我們具體來研究功
2、、熱量和內(nèi)能之間的關系。
二、熱力學第一定律
【問】一物體，它既沒有吸收熱量，也沒有放出熱量，那么：如果外界對它做了W的功，
則它的內(nèi)能如何改變？改變了多少？如果它對外界做了W的功，則它的內(nèi)能又如何改變呢？改變的又是多少？
【分析】外界對它做功，則內(nèi)能增加，做了多少功，內(nèi)能增加多少，它對外界做功，內(nèi)能減少，對外做多少功，內(nèi)能就減少多少。W=△U(外界對物體做功，W為正；物體對外界做功，W為負；內(nèi)能增加，△U為正，內(nèi)能減少，△U為負)
【問】一物體，外界沒有對它做功，它也沒有對外界做功，那么：如果物體吸收熱量Q,則物體內(nèi)能如何變化，如果物體放出熱量Q，則物體的內(nèi)能如何
3、變化？
【分析】物體吸收熱量，則內(nèi)能增加，吸收了多少，內(nèi)能增加多少；物體放出熱量，則內(nèi)能減少，放出多少，則內(nèi)能減少多少。Q=△U( 物體吸收熱量，Q為正；物體放出熱量，Q為負；內(nèi)能增加，△U為正，內(nèi)能減少，△U為負)
如果物體和外界同時發(fā)生做功和熱傳遞，則物體內(nèi)能的增加等于物體所做功和從外界吸收的熱量之和，這就是熱力學第一定律 。
數(shù)學表達式：△U＝W+Q
學生閱讀思考和討論：說明W、Q、和△U的正值、負值各代表什么意義？
【分析】W為正值，表示外界對物體做功；W為負值表示物體對外做功
Q為正值，表示物體吸收熱量； Q為負值表示物體放出熱量
4、 △U為正值，表示內(nèi)能增加； △U為負值表示內(nèi)能減少
總結：熱力學第一定律說明了做功和熱傳遞是能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的量度。沒有做功和熱傳遞過程，就不可能實現(xiàn)能的轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移。而且還揭示了能量在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移中守恒。
例如：在摩擦生熱的現(xiàn)象中，物體克服摩擦力做了多少功，就有多少機械能轉(zhuǎn)化成等量的內(nèi)能。一個物體從外界吸收多少熱量，就有多少內(nèi)能從外界轉(zhuǎn)移給物體。在這轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移中能量守恒。
三、能量守恒定律
而大量事實都可以證明，能量之間可以轉(zhuǎn)化，如機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；化學能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能等，而在這轉(zhuǎn)化的過程中守恒。
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)化為別形式，
5、或者從一個物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中其總量不變。
能量守恒定律和機械能守恒的關系：機械能守恒有嚴格的條件，只有重力做功，所以它只是能量守恒的一個特例。
意義：能量守恒定律被恩格斯，把這一定律稱為“偉大的運動基本規(guī)律”，認為它的發(fā)現(xiàn)是19世紀自然科學的三大發(fā)現(xiàn)之一。
宣告了第一類永動機不可能制成。
四、永動機不可能制成
第一類永動機：不消耗能量的機器。
【問】第一類永動機為什么失??？
【分析】它持續(xù)運動不可能的原因是：雖然右邊每個球產(chǎn)生的力矩大，但球的個數(shù)少，左邊每個球產(chǎn)生的力矩小，但球的個數(shù)多，于是輪子不會持續(xù)轉(zhuǎn)動下去而對外做功，最終肯定要停下來。
根據(jù)能量守恒定律：任何一部機器，只能使能量從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，而不可能無中生有地制造能量，因此第一類永動機違背了能量守恒定律。是不可能制成的。
人類利用自然必須遵循自然規(guī)律，而不是去研制永遠無法實現(xiàn)的永動機。
鞏固練習：課本練習五
作業(yè)：練習卷《熱力學第一定律 能量守恒定律》
2022年高中物理 熱力學第一定律 能量守恒定律教案 新人教版選修3
