物理3-3人教版10.3《熱力學(xué)第一定律 能量守恒定律 》課件5

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歡迎進(jìn)入物理課堂 第3節(jié) 理解教材新知 把握熱點(diǎn)考向 知識(shí)點(diǎn)一 知識(shí)點(diǎn)二 考向一 考向二 第十章 應(yīng)用創(chuàng)新演練 隨堂基礎(chǔ)鞏固 課時(shí)跟蹤訓(xùn)練 1 熱力學(xué)第一定律 一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界向它傳遞的熱量與外界對(duì)它所做的功的和 2 熱力學(xué)第一定律的表達(dá)式 U Q W 3 能量守恒定律 能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生 也不會(huì)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(gè)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(xué)教材 1 改變內(nèi)能的兩種方式和 2 熱力學(xué)第一定律 1 內(nèi)容 一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界向它傳遞的與外界對(duì)它所的和 2 數(shù)學(xué)表達(dá)式 U 做功 熱傳遞 熱量 做的功 Q W 重點(diǎn)詮釋 1 對(duì)熱力學(xué)第一定律的理解熱力學(xué)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(biāo)量式 應(yīng)用時(shí)熱量的單位應(yīng)統(tǒng)一為國(guó)際單位制中的焦耳 2 公式 U Q W中符號(hào)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(duì)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(duì)物體做的功等于物體放出的熱量 1 某氣體初態(tài)時(shí)有100J內(nèi)能 膨脹過程中對(duì)外做功30J 同時(shí)吸收了20J的熱量 在這個(gè)過程中內(nèi)能 填 增加 或 減少 J 解析 由熱力學(xué)第一定律 U U2 U1 W Q 結(jié)合符號(hào)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(xué)教材 1 能量守恒定律 1 內(nèi)容 能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生 也不會(huì)憑空消失 它只能從一種形式為另一種形式 或者從一個(gè)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(dòng)機(jī)不可能制成 1 第一類永動(dòng)機(jī) 不需要任何動(dòng)力或燃料 卻能不斷地的機(jī)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(duì)外做功 能量守恒 重點(diǎn)詮釋 1 自然界中能量的存在形式 物體運(yùn)動(dòng)具有動(dòng)能 分子運(yùn)動(dòng)具有分子動(dòng)能 電荷具有電能 原子內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)形式相對(duì)應(yīng) 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(gè)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(duì)能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律的認(rèn)識(shí)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(gè)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(dòng)力而持續(xù)對(duì)外做功的機(jī)器 永動(dòng)機(jī)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(jī)械能消失了 解析 A選項(xiàng)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(xiàng)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(gè)方面 轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)移 任何第一類永動(dòng)機(jī)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(xiàng)中石子的機(jī)械能在變化 比如受空氣阻力作用 機(jī)械能可能減少 但機(jī)械能并沒有消失 能量守恒定律表明能量既不會(huì)創(chuàng)生 也不會(huì)消失 只是從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式 故D是錯(cuò)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(duì)外界做了功 還是外界對(duì)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(jì)算結(jié)果W 1 0 105J 是負(fù)值 怎樣解釋這個(gè)結(jié)果 3 在熱力學(xué)第一定律 U Q W中 W Q和 U的正值 負(fù)值各代表什么物理意義 思路點(diǎn)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(shí)發(fā)生 遵從熱力學(xué)第一定律 應(yīng)用時(shí)注意 正 負(fù) 號(hào)的意義 解析 1 由熱力學(xué)第一定律 如果物體跟外界同時(shí)發(fā)生做功和熱傳遞的過程 那么 外界對(duì)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(duì)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(jì)算結(jié)果為W 1 0 105J 說明氣體對(duì)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(duì)物體做功 W 0 物體對(duì)外界做功 答案 1 外界對(duì)氣體做了1 6 105J的功 2 說明氣體對(duì)外界做功 3 見解析 1 一定量的氣體在某一過程中 外界對(duì)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?yàn)橥饨鐚?duì)氣體做功 W取正值 即W 8 104J 內(nèi)能減少 U取負(fù)值 即 U 1 2 105J 根據(jù)熱力學(xué)第一定律 U W Q 可知Q U W 1 2 105J 8 104J 2 105J 即B選項(xiàng)正確 答案 B 例2 如圖10 3 1所示 一個(gè)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?fàn)顟B(tài)時(shí)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(shì)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(dǎo)熱性能良好且過程緩慢 表示過程有熱傳遞發(fā)生且及時(shí)充分 保持溫度不變 2 用 能量守恒 觀點(diǎn)解題方便 快捷 2 如圖10 3 2所示容器中 A B各有一個(gè)可自由移動(dòng)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(gè)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(dá)到平衡 在這個(gè)過程中 下面說法正確的是 圖10 3 2 A 大氣壓力對(duì)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(duì)水不做功 水的內(nèi)能不變D 大氣壓力對(duì)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(duì)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(shì)能減小 由能量守恒定律可知水的內(nèi)能增加 D對(duì) 答案 D 隨堂基礎(chǔ)鞏固 點(diǎn)擊此圖片進(jìn)入 課時(shí)跟蹤訓(xùn)練 點(diǎn)擊此圖片進(jìn)入 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全