1、热力学第一定律【教学目标】1认识物质的运动形式有多种,对应不同运动形式的运动有不同形式的能,各种形式的能在一定条件下可以相互转化。2进一步掌握能的转化规律。3运用公式UW+Q分析有关问题并具体进行计算。【教学重难点】热力第一定律。【教学过程】一、复习导入物体做什么样的运动具有机械能?机械能转化有什么规律?(由机械能的转化扩大到能量的转化)二、新课教学【投影】1一个物体,它既没有吸收热量也没有放出热量,那么:如果外界做的功为W,则它的内能如何变化?变化了多少?如果物体对外界做的功为W,则它的内能如何变化?变化了多少?2一个物体,如果外界既没有对物体做功,物体也没有对外界做功,那么:如果物体吸收热
2、量Q,它的内能如何变化?变化了多少?如果放出热量Q,它的内能如何变化?变化了多少?【学生解答思考题】教师总结:一个物体,如果它既没有吸收热量也没有放出热量,那么,外界对它做多少功,它的内能就增加多少;物体对外界做多少功,它的内能就减少多少。如果外界既没有对物体做功,物体也没有对外界做功,那么物体吸收了多少热量,它的内能就增加多少,物体放出了多少热量,它的内能就减少多少。【问】如果物体在跟外界同时发生做功和热传递的过程中,内能的变化与热量Q及做的功W之间又有什么关系呢?【板书】U=W+Q【介绍】该式表示的是功、热量跟内能改变之间的定量关系,在物理学中叫做热力学第一定律。【投影】定律中各量的正、负
3、号及含义物理量符号意义符号意义W+外界对物体做功物体对外界做功Q+物体吸收热量物体放出热量U+内能增加内能减少【投影】例题一定质量的气体,在被压缩的过程中外界对气体做功300J,但这一过程中气体的内能减少了300J,问气体在此过程中是吸热还是放热?吸收(或放出)多少热量?解:由题意知W=300J U=-300J,根据热力学第一定律可得:Q=U-W=-300J-300J=-600JQ为负值表示气体放热,因此气体放出600J的热量。【强化训练】1如图所示,用力F压缩气缸中的空气,力F对空气做了1800J的功,同时气缸向外放热2000J,空气的内能改变了多少?参考解答:由热力学第一定律:U=W+Q得
4、:1800J+(-2000)J=U U=-200J即空气内能减少了200J2关于物体内能的变化,以下说法中正确的是( )A物体吸收热量,内能一定增大B物体对外做功,内能一定减少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:根据热力学第一定律U=W+Q,物体内能的变化与外界对气体做功(或气体对外界做功),气体从外界吸热(或向外界放热)两种因素有关,物体吸收热量,但有可能同时对外做功,故内能有可能不变甚至减小,故A错,同理,物体对外做功的同时有可能吸热,故内能不一定减小,B错;若物体吸收的热量与对外做功相等,则内能不变,C正确。而放热与对外做功是使物体内
5、能减小,所以D错。所以本题正确答案为C。总结:运用热力学第一定律解决问题1根据符号法则写出各已知量(?、?、?)的正、负。2根据方程?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。【练习巩固】1用活塞压缩汽缸里的空气,对空气做了900J的功,同时汽缸向外散热210J,汽缸里空气的内能改变了多少?2如图,在汽缸内活塞左边封闭着一定量的空气,压强与大气压相同。把汽缸和活塞固定,使汽缸内空气升高一定的温度,空气吸收的热量为Q1。如果让活塞可以自由滑动(活塞与汽缸间无摩擦、不漏气),也使汽缸内空气温度升高相同温度,其吸收的热量为Q2。(1)Q1和Q2哪个大些?(2)气体在定容下的比热容与在定压下的比热容为什么会有不同?3某风景区有一处约20层楼高的瀑布,甚为壮观。请估计:瀑布上、下水潭的水温因瀑布的机械能转化成内能而相差多少?水的比热容c为4.2103J/(?)。