2024_2025学年新教材高中物理第三章热力学定律2_3热力学第一定律能量守恒定律学案新人教版选择性必修第三册.docx
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热力学第肯定律能量守恒定律
学问结构导图
核心素养目标
物理观念：了解能量的转化和守恒．
科学思维：知道能量在不同形式间转化总量不变．
科学探究：能够驾驭能量的转化过程和总量的变更状况．
科学看法与责任：体会科学探究中的挫折和失败对科学发觉的意义.
学问点一、热力学第肯定律
1．变更内能的两种方式
做功和______，两者在变更系统内能方面是____的．
2．热力学第肯定律
(1)内容：一个热力学系统的内能变更量等于外界向它传递的____________与外界对它所做的____________的和．
(2)表达式：________________________.
留意：
热力学第肯定律是能量守恒定律在热现象范围内的详细体现．只适用于热现象．
学问点二、能量守恒定律
1．探究能量守恒的踪迹
2．能量守恒定律
能量既不会凭空产生，也不会凭空消逝，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总量保持不变．
3．能量守恒定律的意义
(1)各种形式的能可以________．
(2)各种物理现象可以用__________________联系在一起．
4．永动机不行能制成
永动机的思想违反了__________，所以是不行能制成的．
能量存在的形式
热运动的内能
eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(分子平均动能,分子势能))
机械运动的机械能
eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(动能Ek＝\f(1,2)mv2,重力势能Ep＝mgh,弹性势能Ep＝\f(1,2)kx2))
电场的电势能：Ep＝qφ
光辐射的光能：E＝hν
要点一热力学第肯定律的应用
1．对公式ΔU＝Q＋W中ΔU、Q、W符号的规定
符号
Q
W
ΔU
＋
物体汲取热量
外界对物体做功
内能增加
－
物体放出热量
物体对外界做功
内能削减
2.几种特殊状况
(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汲取的热量．
3．推断是否做功的方法：一般状况下外界对物体做功与否，需看物体的体积是否变更．
(1)若物体体积增大，表明物体对外界做功，W0.
(2)若物体体积减小，表明外界对物体做功，W0.
题型1热力学第肯定律的理解与应用
【例1】(多选)以下过程可能发生的是()
A．对物体做功，物体的内能增加
B．对物体做功，同时物体吸热，物体的内能不变
C．物体对外做功，同时放热，物体的内能不变
D．物体对外做功，同时吸热，物体的内能不变
公式中符号的意义
①ΔU0，表示系统的内能增加；ΔU0，表示系统的内能削减．
②W0，表示外界对系统做功；W0，表示系统对外界做功．
③Q0，表示系统从外界吸热；Q0，表示系统向外界放热．
【例2】肯定质量的气体从外界汲取了4.2×105J的热量，同时气体对外做了6×105J的功，问：
(1)气体的内能是增加还是削减？变更量是多少？
(2)气体分子势能是增加还是削减？
(3)气体分子的平均动能是增加还是削减？
应用热力学第肯定律的解题思路
①首先应明确探讨对象是哪个物体或者是哪个热力学系统．
②其次要明确物体(或系统)汲取或放出的热量；外界对物体(或系统)所做的功或物体(或系统)对外界所做的功．
③最终依据热力学第肯定律ΔU＝Q＋W列出方程进行求解．
④特殊要留意的是物理量的正负号及其物理意义．
(3)若过程的始末状态系统的内能不变，即ΔU＝0，则W＝－Q，外界对系统做的功等于系统放出的热量；或Q＝－W系统汲取的热量等于系统对外界做的功．
变式训练1(多选)如图，一开口向上的导热汽缸内，用活塞封闭了肯定质量的志向气体，活塞与汽缸壁间无摩擦．现用外力作用在活塞上，使其缓慢下降．环境温度保持不变，系统始终处于平衡状态．在活塞下降过程中()
A．气体体积渐渐减小，内能增加
B．气体压强渐渐增大，内能不变
C．气体压强渐渐增大，放出热量
D．外界对气体做功，气体内能不变
变式训练2若将气泡内的气体视为志向气体，气泡从湖底缓慢上升到湖面的过程中，对外界做了0.6J的功．(设湖水的温度相等且保持不变)
(1)气泡上升过程中汲取的热量是多少？
(2)气泡到达湖面后，由于太阳的照耀，在温度上升的过程中对外界做了0.1J的功，同时汲取了0.3J的热量，则此过程中，气泡内气体内能增加了多少？
题型2热力学第肯定律与气体试验定律的综合应用
【例3】如图所示，圆柱形汽缸竖直放置，质量m＝2.0kg，横截面积S＝1.0×10－3m2的活塞封闭肯定质量的志向气体，活塞与汽缸壁封闭良好，不计摩擦