高中物理教案 热力学第一定律 能量守恒定律

1、热力学第一定律 能量守恒定律一、热力学第一定律一、热力学第一定律1内容：一个热力学系统内容：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的的内能增量等于外界向它传递的热量功_与外界对它所做的与外界对它所做的_的和的和2表达式：表达式：U_.3对公式的理解对公式的理解(1)公式也适用于系统对外公式也适用于系统对外界做功、向外界放热和内能减少界做功、向外界放热和内能减少的情况的情况QW(2)W：外界对物体做功，：外界对物体做功，W 取正值；系统对外界做功，取正值；系统对外界做功，W取负值取负值(3)Q：系统吸热，：系统吸热，Q 为正值；系统放热，为正值；系统放热，Q 为负值为负值(4)U：为正值：为正

2、值时表示系统内能增加，为负值时表示系统内时表示系统内能增加，为负值时表示系统内能减少能减少二、能量守恒定律二、能量守恒定律1内容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另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中其总量保持不变化或转移的过程中其总量保持不变2理解及应用理解及应用(1)各种形式的能量可各种形式的能量可以相互转化以相互转化(2)宣告第宣告第_类永动机不能类永动机不能实现实现一(3)适用于任何物理现象和物理过程适用于任何物理现象和物理过程三、

3、永动机不可能制成三、永动机不可能制成1第一类永动机第一类永动机人们设想中的无需任何动力或燃料，无需消耗能源，却能人们设想中的无需任何动力或燃料，无需消耗能源，却能源源不断地对外做功的机器源源不断地对外做功的机器2第一类永动机的失败第一类永动机的失败通过能量守恒定律，机器做功必定伴随着某种能量的减少，通过能量守恒定律，机器做功必定伴随着某种能量的减少，而这些能量来源于能源、燃料，因此第一类永动机违反了能量而这些能量来源于能源、燃料，因此第一类永动机违反了能量守恒定律，不可能制成守恒定律，不可能制成)C1第一类永动机违反了什么而不能制成第一类永动机违反了什么而不能制成(A违反了热力学第一定律违反了

4、热力学第一定律B违反了机械能守恒定律违反了机械能守恒定律C违反了能量守恒定律违反了能量守恒定律D以上说法都不对以上说法都不对2(双选双选)下列设想中，符合能量转化和守恒定律的是下列设想中，符合能量转化和守恒定律的是()A利用永磁铁和软铁的相互作用，做成一架机器，永远地利用永磁铁和软铁的相互作用，做成一架机器，永远地转动下去转动下去BDB制造一架飞机，不携带燃料，只需利用太阳能就能飞行制造一架飞机，不携带燃料，只需利用太阳能就能飞行C做成一只船，利用流水的能量，逆水行驶，不用其他动做成一只船，利用流水的能量，逆水行驶，不用其他动力力D利用核动力使地球离开太阳系利用核动力使地球离开太阳系3(双选)

5、关于物体内能的变化，以下说法正确的是()A物体吸热，内能一定增大BCB物体对外做功，内能可能增大C物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变D物体放出热量，同时对外做功，内能可能不变解析：由热力学第一定律易知 B、C 正确做功 W热量 Q内能的改变U取正值“”外界对系统做功系统从外界吸收热量系统的内能增加取负值“”系统对外界做功系统向外界放出热量系统的内能减少要点1热力学第一定律1热力学第一定律(1)表达式：UWQ.(2)符号法则(3)定律说明做功和热传递是系统内能改变的量度，没有做功和热传递就不可能实现能量的转化或转移2特殊情况(1)若过程是绝热的，则 Q0，WU，外界对物体做的功(或物体对外

6、界做功)等于物体内能的改变(2)若过程中不做功，即 W0，则 QU，物体吸收(或放出)的热量等于物体内能的改变(3)若过程的始末状态物体的内能不变，即U0，则 WQ0 或 WQ，外界对物体做的功等于物体放出的热量(或物体对外界做的功等于物体吸收的热量)3解题的一般步骤(1)根据符号法则写出各已知量(W、Q、U)的正、负(2)根据方程UWQ 求出未知量(3)再根据未知量结果的正、负来确定吸热、放热情况或做功情况例 1一定质量的气体从外界吸收了 4.2105 J 的热量，同时气体对外做了 6105 J 的功，解答：(1)物体的内能是增加还是减少？变化量是多少？(2)分子势能是增加还是减少？(3)分

7、子的平均动能是增加还是减少？思路点拨：本题考查热力学第一定律关系式，并要理解分子动理论中内能的定义应注意热力学第一定律关系式中各物理量的符号法则答题规范：(1)气体从外界吸热为：Q4.2105 J气体对外做功：W6105 J由热力学第一定律得：UWQ6105 J4.2105 J1.8105 JU 为负，说明气体的内能减少了，减少了 1.8105 J.(2)因为气体对外做功，所以气体的体积膨胀，分子间的距离增大了，分子力做负功，气体分子势能增加了(3)因为气体内能减少，同时气体分子势能增加，说明气体分子的平均动能一定减少了1一定量的气体在某一过程中，外界对气体做了 8104 J 的)功，气体的内

8、能减少了 1.2105 J，则下列各式中正确的是(AW8104 J，U1.2105 J，Q4104 JBBW8104 J，U1.2105 J，Q2105 JCW8104 J，U1.2105 J，Q2104 JDW8104 J，U1.2105 J，Q4104 J解析：因为外界对气体做功，W 取正值，即 W8104 J；内能减少，U 取负值，即U1.2105 J；根据UWQ，可知 QUW(1.21058104) J2105 J.要点要点2 2能量守恒定律能量守恒定律1理解理解(1)自然界存在着多种不同形式的运动，每种运动对应着一自然界存在着多种不同形式的运动，每种运动对应着一种形式的能量如机械运动

9、对应机械能；分子热运动对应内能；种形式的能量如机械运动对应机械能；分子热运动对应内能；电磁运动对应电磁能电磁运动对应电磁能(2)不同形式的能量之间可以相互转化摩擦可以将机械能不同形式的能量之间可以相互转化摩擦可以将机械能转化为内能；炽热电灯发光可以将电能转化为光能转化为内能；炽热电灯发光可以将电能转化为光能(3)热力学第一定律、机械能守恒定律都是能量守恒定律的热力学第一定律、机械能守恒定律都是能量守恒定律的具体体现具体体现(4)能量守恒定律适用于任何物理现象和物理过程能量守恒定律适用于任何物理现象和物理过程2应用方法应用方法(1)某种形式的能减少，一定有其某种形式的能减少，一定有其他形式的能增加，且减少他形式的能增加，且减少量和增加量一定相等量和增加量一定相等(2)某一物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，某一物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等且减少量和增加量一定相等例 2下列对能量的转化和守恒定律的认识，不正确的是()A某种形式的能量减少，一定存在其他形式能量的增加B某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加C不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器永动机是不可能制成