人教版 (2019)选择性必修 第三册2 热力学第一定律教课课件ppt

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第三册2 热力学第一定律教课课件ppt，共60页。PPT课件主要包含了目标体系构建，课前预习反馈，等价的，所做的功，ΔU＝Q＋W，能量守恒，对外做功，课内互动探究，探究，探究等内容，欢迎下载使用。
2. 热力学第一定律3. 能量守恒定律
1．通过有关史实，了解热力学第一定律和能量守恒定律的发现过程，体会科学探索中的挫折和失败对科学发现的意义。2．理解能量守恒定律，能用能量守恒的观点解释自然现象。3．体会能量守恒定律是最基本、最普遍的自然规律之一。1．理解并会运用能量守恒定律。2．知道什么是第一类永动机及其不可能制成的原因。
1．改变内能的两种方式做功与_______。两者在改变系统内能方面是_________。2．热力学第一定律(1)内容：一个热力学系统的内能变化量等于外界向它传递的______与外界对它___________的和。(2)表达式：_______________。注意：热力学第一定律的数学表达式也适用于物体对外界做功、向外界传热和内能减少的情况。
『判一判』(1)ΔU＝W＋Q。该式表示的是功、热量跟内能改变之间的定量关系，在物理学中叫作热力学第一定律。(　　)
『选一选』关于做功、传热与内能变化的说法，正确的是(　　) A．不通过做功的过程，物体的内能也可以改变B．不对物体做功，物体的内能会保持不变C．外力对物体做2 J的功，物体就一定增加2 J的内能D．物体吸收热量，内能一定增加解析： 做功和传热都可以改变物体的内能，故A正确，B错误；外力对物体做2 J的功，若物体与外界没有热交换，则内能一定增加2 J，故C错误；物体吸收热量时，如果对外做功，内能不一定增加，故D错误。
能量守恒定律(1)内容：能量既不会凭空_______，也不会凭空_______，它只能从一种形式_______为其他形式，或者从一个物体_______到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的_______保持不变。(2)意义：①各种形式的能可以相互_______。②各种互不相关的物理现象可以用___________定律联系在一起。
『判一判』(2)某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加。(　　)(3)石子从空中落下，最后停止在地面上，说明机械能消失了。(　　)(4)能量既可以转移又可以转化，故能的总量是可以变化的。(　　)(5)违背能量守恒定律的过程是不可能发生的。(　　)
1．永动机：不需要任何动力或燃料，却能不断地___________的机器。2．永动机不可能制成的原因：违背了___________定律。3．意义：正是历史上设计永动机的_______，才使后人的思考走上了正确的道路。
『选一选』(多选)下列关于第一类永动机的说法，正确的是(　　)A．第一类永动机是不消耗任何能量却能源源不断地对外做功的机器B．第一类永动机不能制成的原因是违背了热力学第二定律C．第一类永动机不能制成的原因是技术问题D．第一类永动机不能制成的原因是违背了能量守恒定律解析： 第一类永动机是不消耗任何能量却能源源不断地对外做功的机器，这是人们的美好愿望，但它违背了能量守恒定律，这是它不能制成的原因。
『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)。
对热力学第一定律的理解
要|点|提|炼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
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)。
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。
(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。
典|例|剖|析　　　　　如图所示是封闭的气缸，内部封有一定质量的理想气体．用外力推动活塞 P压缩气体，对缸内气体做功 800 J，同时气体向外界放热200 J，则缸内气体的(　　)A．温度升高，内能增加600 JB．温度升高，内能减少200 JC．温度降低，内能增加600 JD．温度降低，内能减少200 J
解析： 由热力学第一定律ΔU＝W＋Q得，ΔU＝800 J＋(－200 J)＝600 J，一定质量的理想气体的内能大小只与温度有关，ΔU＝600 J>0，故温度升高，A选项正确。
　　　　　　　　一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再变化到状态C，其状态变化过程的p－V图像如图所示，已知A→B过程放出热量Q，TA＝TC，则B→C 过程气体吸收还是放出热量？热量是多少？答案：吸收热量　Q＋p2(V2－V1)
解析：由图可知，B→C过程气体的压强不变，气体的体积增大，气体对外做功，温度升高，则内能增大，由热力学第一定律知气体吸收热量。B→C过程，气体对外做的功为W＝－p2(V2－V1)。A→B过程，气体的体积不变，不对外做功，由A→C过程气体内能不变，根据ΔU＝W总＋Q总得0＝W＋(－Q＋QBC)，可得QBC＝Q－W＝Q＋p2(V2－V1)，即B→C过程气体吸收的热量为Q＋p2(V2－V1)。
要|点|提|炼1．能量的存在形式及相互转化各种运动形式都有对应的能：机械运动有机械能，分子的热运动有内能，还有诸如电磁能、化学能、原子能等。各种形式的能，通过做功可以相互转化，例如：利用电炉取暖或烧水，电能转化为内能；煤燃烧，化学能转化为内能；列车刹车后，轮子温度升高，机械能转化为内能
2．守恒条件与某种运动形式对应的能是否守恒是有条件的，例如，物体的机械能守恒，必须是只有重力做功；而能量守恒定律是没有条件的，它是一切自然界现象都遵守的基本规律。
3．能量守恒定律的重要意义(1)找到了各种自然现象的公共量度——能量，从而把各种自然现象用能量规律联系起来，揭示了自然规律的多样性和统一性。(2)突破了人们关于物质运动的机械观念的范围，从本质上表明了各种运动形式之间相互转化的可能性。能量守恒定律比机械能守恒定律更普遍，它是物理学中解决问题的重要思维方法。能量守恒定律与电子的发现、达尔文的进化论并称19世纪自然科学中三大发现，其重要意义由此可见。(3)具有重大实践意义，即彻底粉碎了永动机的幻想。
(1)能量守恒定律是一个自然界中普遍适用的规律，凡是遇到涉及能量的转化和转移问题时可优先考虑使用其解决。(2)层出不穷的永动机设计方案，由于违背了能量守恒定律，无一例外地宣布失败，人类制造永动机的企图是没有任何成功希望的。
典|例|剖|析　　　　　如图所示，密闭绝热容器内有一绝热的具有一定质量的活塞，活塞的上部封闭着气体，下部为真空，活塞与器壁间的摩擦忽略不计。置于真空中的轻弹簧一端固定于容器的底部，另一端固定在活塞上，弹簧被压缩后用绳扎紧，此时弹簧的弹性势能为Ep(弹簧处在自然长度时的弹性势能为零)。现绳突然断开，弹簧推动活塞向上运动，经过多次往复运动后活塞静止，气体达到平衡状态。经过此过程(　　)
A．Ep全部转换为气体的内能B．Ep一部分转换成活塞的重力势能，其余部分仍为弹簧的弹性势能C．Ep全部转换成活塞的重力势能和气体的内能D．Ep一部分转换成活塞的重力势能，一部分转换为气体的内能， 其余部分仍为弹簧的弹性势能解题指导：利用能量守恒定律解决问题时，首先应明确题目中涉及哪几种形式的能量，其次分析哪种能量增加了，哪种能量减少了，确定研究的系统后，用能量守恒的观点求解。
解析：当绳子突然断开时，活塞受弹簧的弹力F、活塞的重力G、封闭气体对活塞向下的压力F′共同作用，如图所示，其合力向上，经多次往复运动后活塞静止时， 活塞处于三力平衡状态，气体体积必减小，外力对气体做正功，由于绝热，气体的内能增加，而活塞最终的静止位置比初始位置高，其重力势能增加，最终弹力与另外两个力的合力平衡，弹簧仍有形变。设最终弹簧的弹性势能为Ep′，由能量守恒定律得Ep＝Ep′＋活塞增加的重力势能＋气体增加的内能，所以D选项正确。
　　　　　　　　(多选)空调市场上有很多变频空调，据专家介绍变频空调比定频的要节能，因为定频空调开机时就等同于汽车启动时，很耗能，是正常运行的5～7倍。空调在工作时达到设定温度就停机，等温度高了再继续启动。这样的频繁启动，耗电多，而变频空调启动时有一个由低到高的过程，运行过程是自动变速来保持室内温度，从开机到关机中间不停机，而是达到设定温度后就降到最小功率运行，所以比较省电。阅读上述介绍后，以下说法合理的是(　　)A．变频空调节能，运行中不遵守能量守恒定律B．变频空调运行中做功少，转化能量多C．变频空调在同样工作条件下运行效率高，省电D．变频空调与定频空调做同样功时，消耗同样电能
解析： 自然界的一切过程都遵守能量守恒定律，A错误；功是能量转化的量度，做同样的功，消耗同样电能，B错误，D正确；由变频空调的工作特点可知省电的原因是效率高，C正确。
永动机不可能制成1．第一类永动机人们把设想中的不消耗能量的机械叫作第一类永动机，第一类永动机是不可能制成的。2．第一类永动机失败的原因分析如果没有外界热源供给热量，则有U2－U1＝W，就是说，如果系统内能减少，即U2