1、第四章 能量守恒与热力学定律 1 能量守恒定律的发现2 热力学第一定律1理解能量守恒定律，会用能量守恒的观点分析解决有关问题理解第一类永动机是不可能制成的原因2理解物体跟外界做功和热传递的过程及W、Q、U的物理定义3理解热力学第一定律，并能运用热力学第一定律分析和计算有关问题一、能量守恒定律1大量事实证明：各种形式的能可以相互转化，并且在转化过程中总量_2能量守恒定律：能量既不会凭空_，也不会凭空_，它只能从一种形式_为另一种形式，或者从一个物体_到别的物体，在转化或转移的过程中其总量_不变 产生 消失 转化 转移 保持不变 3定律表明：(1)各种形式的能可以互相_(2)各种互不相关的物理现象
2、可以用_联系在一起转化 能量转化和守恒定律 二、热力学第一定律1功和热：改变系统的内能，_和_这两种方法是等效的，即一定数量的功与_相对应2内容：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的_与外界对它所做的_的和3表达式：_做功 热传递 确定数量的热 热量 功 UQW(多选)行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下；流星在夜空中坠落并发出明亮的火焰；降落伞在空中匀速下降；条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈，线圈中产生电流上述不同现象中包含的相同物理过程是()A物体克服阻力做功B物体的动能转化为其他形式的能量C物体的势能转化为其他形式的能量D物体的机械能转化为内能探究一 能量守恒定律的应用解析：这
3、四个现象中，物体运动过程都受到阻力，汽车主要是制动阻力，流星坠落和降落伞降落受到空气阻力，条形磁铁下落过程受到磁场阻力，因而物体克服阻力做功，A选项对四个物体运动过程中，汽车是动能转化为内能，流星、降落伞、条形磁铁是重力势能转化为内能或其他形式的能，总之是机械能转化为其他形式的能，D选项正确答案：AD1.一颗子弹以某一水平速度击中静止在光滑水平面上的木块，并从中穿出，对于这一过程，下列说法中正确的是()A子弹减小的机械能等于木块增加的机械能B子弹减少的能量等于木块增加的能量C子弹减少的机械能等于木块增加的动能与木块增加的内能之和D子弹减少的动能等于木块增加的动能与子弹和木块增加的内能之和解析：
4、子弹射穿木块的过程中，由于相互间摩擦力的作用使得子弹的动能减少，木块获得动能，同时产生热量，且系统产生的热量在数值上等于系统机械能的损失A选项漏考虑系统增加的内能，C选项应考虑的是系统(子弹、木块)内能的增加答案：D1热力学第一定律中U、Q、W的符号如何规定的？提示：对公式U、Q、W符号的规定探究二 热力学第一定律的应用符号WQU正号外界对物体做功物体吸收热量内能增加负号物体对外界做功物体放出热量内能减少2几种特殊情况(1)若过程是绝热的，则Q0，WU，外界对物体做的功等于物体内能的增加(2)若过程中不做功，即W0，则QU，物体吸收的热量等于物体内能的增加(3)若过程的始末状态物体的内能不变，
5、即U0，则WQ0或WQ，外界对物体做的功等于物体放出的热量(多选)如图所示，用绝热活塞把绝热容器隔成容积相同的两部分，先把活塞锁住，将质量和温度相同的氢气和氧气分别充入容器的两部分(氢气和氧气都可看做是理想气体)，然后提起销子S，使活塞可以无摩擦地滑动当活塞平衡时，下面说法正确的是()A氢气的温度升高 B氢气的压强减小C氧气的内能增大D氢气的体积减小解析：氢气和氧气的质量虽然相同，但由于氢气的摩尔质量小，故氢气物质的量多，又体积和温度相同，所以氢气产生的压强大当拔掉销子后，由于氢气物质的量多，压强大，会推动活塞向氧气一方移动，这时氢气对外做功，又无热传递，由UWQ可知，氢气内能减少，温度降低对
6、氧气而言，外界对它做功，体积减小，由UWQ可知，无热传递的情况下，氧气内能增加，温度升高答案：BC绝热容器是指与外界不发生热交换的容器；一定质量的理想气体的内能只与温度有关，温度升高，内能增加，温度降低，内能减少2.一个气泡从恒温水槽的底部缓慢向上浮起，若不计气泡内空气分子势能的变化，则()A气泡对外做功，内能不变，同时放热B气泡对外做功，内能不变，同时吸热C气泡内能减少，同时放热D气泡内能不变，不吸热也不放热解析：在气泡缓慢上升的过程中，气泡外部的压强逐渐减小，气泡膨胀，对外做功，故气泡中空气分子的内能减小，温度降低但由于外部恒温，且气泡缓慢上升，故可以认为上升过程中气泡内空气的温度始终等于
7、外界温度，内能不变，故须从外界吸收热量，且吸收的热量等于对外界所做的功答案：B如图是用导热性能良好的材料制成的气体实验装置，开始时封闭的空气柱长度为20 cm，人用竖直向下的力F压活塞，使空气柱长度变为原来的一半，人对活塞做功10 J，大气压强为p01105 Pa，不计活塞的重力问：(1)若用足够长的时间缓慢压缩，求压缩后气体的压强多大？探究三 热力学第一定律与气体状态方程的综合应用(2)若以适当的速度压缩气体，此过程气体向外散失的热量为2 J，则气体的内能增加多少？(活塞的横截面积S1 cm2)解析：(1)设压缩后气体的压强为p，活塞的横截面积为S，L020 cm，L10 cm，V0L0S，
8、VLS缓慢压缩，气体温度不变，由玻意耳定律：p0V0pV解得p2105 Pa(1)设压缩后气体的压强为p，活塞的横截面积为S，L020cm，L10 cm，V0L0S，VLS缓慢压缩，气体温度不变，由玻意耳定律：p0V0pV解得p2105 Pa(2)大气压力对活塞做功W1p0S(L0L)1 J，人做功W210 J，由热力学第一定律得UW1W2Q将Q2 J代入，解得U9 J答案：(1)2105 Pa(2)9 J(1)根据WpV确定做功情况(2)明确公式UWQ中各量的符号法则3.一个水平放置的气缸，由两个截面积不同的圆筒连接而成活塞A、B用一长为4L的刚性细杆连接，L0.5 m，它们可以在筒内无摩擦
9、地左右滑动A、B的截面积分别为SA40 cm2，SB20 cm2，A、B之间封闭着一定质量的理想气体，两活塞外 侧(A的左 方和 B的 右方)是压 强为 P01.0105 Pa的大气当气缸内气体温度为T1525 K时两活塞静止于如图所示的位置(1)现使气缸内气体的温度缓慢下降，当温度降为多少时活塞A恰好移到两圆筒连接处？(2)若在此变化过程中气体共向外放热500 J，求气体的内能变化了多少？解析：(1)对活塞受力分析，活塞向右缓慢移动过程中，气体发生等压变化由盖吕萨克定律有3LSALSBT14LSBT2代入数值，得 T2300 K 时活塞 A 恰好移到两筒连接处(2)活塞向右移动过程中，外界对
10、气体做功Wp03L(SASB)110530.5(41032103)J300 J由热力学第一定律得UWQ300 J500 J200 J即气体的内能减少200 J答案：(1)300 K(2)减少200 J1对能量守恒定律的理解(1)某种形式的能减少，一定有其他形式的能增加，且减少量和增加量一定相等(2)某个物体的能量减少，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2热力学第一定律(1)对UWQ的理解：热力学第一定律是对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达，推广到一般情况，既有做功又有热传递的过程，其中U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)对公式UQW符号的规定符号WQU外界对物体做功物体吸收热量内能增加物体对外界做功物体放出热量内能减少(3)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若物体体积增大，表明物体对外界做功，W0点击进入WORD链接点击进入WORD链接课下作业(十一)谢谢观看！