人教版（2019）选择性必修第三册高二下学期物理新教材 第3章 2.热力学第一定律 3.能量守恒定律讲义

这是一份人教版（2019）选择性必修第三册高二下学期物理新教材 第3章 2.热力学第一定律 3.能量守恒定律讲义，共9页。
2.热力学第一定律3.能量守恒定律学习目标：1．[物理观念]知道热力学第一定律及其符号法则，了解能量守恒定律及永动机不可能制成。　2.[科学思维]理解热力学第一定律的公式并能进行相关的分析计算，能根据能量守恒定律解释永动机不可能制成的原因。　3.[科学探究]通过热力学第一定律的应用，养成与他人合作探究的习惯，体验科学家探究规律的艰辛与执着。　4.[科学态度与责任]学习科学家执着探索的科学精神，实事求是的严谨的科学态度，培养探究科学的兴趣。阅读教材，并梳理必要的知识点。一、热力学第一定律1．改变内能的两种方式做功与传热。两者在改变系统内能方面是等价的。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热量与外界对它所做的功的和。(2)表达式：ΔU＝Q＋W。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。二、能量守恒定律及永动机不可能制成1．能量守恒定律(1)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其他形式，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各种互不相关的物理现象可以用能量守恒定律联系在一起。2．永动机不可能制成(1)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)永动机不可能制成的原因：违背了能量守恒定律。(3)意义：正是历史上设计永动机的失败，才使后人的思考走上了正确的道路。1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)热力学系统对外界做功时，W取负值，吸收热量时Q取正值。 (√)(2)物体与外界不发生热交换，物体的内能也可能增加。 (√)(3)各种能量之间可以转移或转化，但总量保持不变。 (√)(4)运动的物体在阻力作用下会停下来，说明机械能凭空消失了。 (×)2．一定质量的理想气体在某一过程中，外界对气体做了8×104 J的功，气体的内能减少了1.2×105 J，则下列各式中正确的是(　　)A．W＝8×104 J，ΔU＝1.2×105 J，Q＝4×104 JB．W＝8×104 J，ΔU＝－1.2×105 J，Q＝－2×105 JC．W＝－8×104 J，ΔU＝1.2×105 J，Q＝2×104 JD．W＝－8×104 J，ΔU＝1.2×105 J，Q＝－4×104 JB　[由符号法则可知，外界对气体做功W取正，气体内能减少，ΔU为负值，代入热力学第一定律表达式得Q＝－2×105 J。故选项B正确。]3．(多选)下列关于能量转化现象的说法中，正确的是(　　)A．用太阳灶烧水是光能转化为内能B．电灯发光是电能转化为光能C．核电站发电是电能转化为内能D．生石灰放入盛有凉水的烧杯里，水温升高是动能转化为内能 AB　[A选项中是光能转化为内能，B选项中是电能转化为光能，C选项中是核能转化为电能，D选项中是化学能转化为内能，选项A、B正确。](教师用书独具)教材P51“思考与讨论”答案提示：气体对外界做功，ΔU＝W＋Q＝－135 J－85 J＝－220 J，内能减少了，减少了220 J。如图所示，气象探测气球内充有常温常压的氦气，从地面上升至某高空的过程中，气球内氦气的压强随外部气压减小而逐渐减小，其温度因启动加热装置而保持不变，高空气温为－7.0 ℃，球内氦气可视为理想气体。试探究：若在此高空，关闭加热装置后：(1)氦气对外界做功还是外界对氦气做功？(2)氦气吸热还是放热？提示：(1)根据eq \f(pV,T)＝C可知，体积减小，外界对氦气做功。(2)在此高空，ΔU＜0，W＞0，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，Q＜0，即氦气对外放热。1．符号法则热力学第一定律的数学表达式也适用于物体对外做功、向外界放热和内能减少的情况，因此在使用ΔU＝Q＋W时，为了区别两种不同的情况，在应用ΔU＝Q＋W进行计算时，它们的正、负号规定如下：(1)外界对系统做功，W>0，即W为正值；系统对外界做功，也就是外界对系统做负功，W0，即Q为正值；外界从系统吸收热量，也就是系统向外界放出热量，Q0，即ΔU为正值；系统内能减少，ΔU