1、高考资源网（） 您身边的高考专家临清三中物理组编写人：王希波 审稿人：盛淑贞第十章第3节 热力学第一定律 能量守恒定律一、 教材分析前面学习的焦耳实验结果表明，在系统状态发生改变时，只要初末状态确定了，做功的数量或者热传递的数量就是确定的。而且，热功当量的测量结果表明，做功和热传递在改变内能上是等价的。从而得出热力学第一定律的数学表达式。又通过实例对表达式中物理量取值的正负意义进行了讨论。接着，讲述了能量守恒定律的确立。它具有重大的理论意义和实践意义。它对于制造永动机的不可能实现，给予了科学上的最后判决。二、教学目标知识与技能：1、 理解热力学第一定律。2、 能运用热力学第一定律解释自然界能量
2、的转化、转移问题。3、 理解能量守恒定律，知道能量守恒定律是自然界普遍遵从的基本规律。4、 通过能量守恒定律的学习，认识自然规律的多样性和统一性。5、 知道第一类永动机是不能实现的。过程与方法：能够得出热力学第一定律，并会应用。情感态度与价值观：通过学习能量守恒定律的得出过程，学习科学家的探索精神二、 教学重点难点重点：热力学第一定律难点：能量守恒定律四、学情分析由于热力学第一定律是教学的重点及难点，因此应利用教学的相当多的时间来进行热力学第一定律的教学，具体来说U=W+Q中各物理量的意义及正负号的确定对学生来讲是很困难的，以通俗易懂的语言来阐述；对于能量守恒定律的教学，调动学生相互讨论自然界
3、中的各种能量间的转化，分析得出能量守恒定律。五、教学方法自主阅读与思考、精讲精练六、课前准备七、课时安排1课时八、教学过程（一）预习检查、总结疑惑（二）情景引入、展示目标焦耳的实验表明：只要系统初末状态是确定的，所需做功数量就是确定的。另一方面，热功当量实验表明做功和热传递是等价的（三）合作探究、精讲点播1.热力学第一定律（1）.一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和。这个关系叫做热力学第一定律。其数学表达式为：U=W+Q（2）.与热力学第一定律相匹配的符号法则做功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
4、功系统向外界放出热量系统的内能减少（3）热力学第一定律说明了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，同时也进一步揭示了能量守恒定律。（4）应用热力学第一定律解题的一般步骤：根据符号法则写出各已知量（W、Q、U）的正、负；根据方程U=W+Q求出未知量；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。2.能量守恒定律.自然界存在着多种不同形式的能。举例说明。.不同形式的能量之间可以相互转化。举例说明。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。.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
5、到别的物体，在转化或转移的过程中其总量不变。这就是能量守恒定律。(4).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。(5). 能量守恒定律的重要意义第一，能量守恒定律是支配整个自然界运动、发展、变化的普遍规律，学习这个定律，不能满足一般理解其内容，更重要的是，从能量形式的多样化及其相互联系，互相转化的事实出发去认识物质世界的多样性及其普遍联系，并切实树立能量既不会凭空产生，也不会凭空消失的观点，作为以后学习和生产实践中处理一切实际问题的基本指导思想之一。第二，宣告了第一类永动机的失败。3.第一类永动机不可能制成任何机器运动时只能将能量从一种形式转化为另一种形式，而不可能无中生有地
6、创造能量，即第一类永动机是不可能制造出来的。典例探究例1.一定量的气体在某一过程中，外界对气体做了8104J的功，气体的内能减少了1.2105J，则下列各式中正确的是 （ ）A.W=8104J，U =1.2105J ，Q=4104J B.W=8104J，U =1.2105J ，Q=2105J C.W=8104J，U =1.2105J ，Q=2104J D.W=8104J，U =1.2105J ，Q=4104J解析：本题主要考查热力学第一定律的应用。因为外界对气体做功，W取正值，即W=8104J；内能减少，U取负值，即U=1.2105J；根据U=W+Q，可知Q=UW=1.21058104=210
7、5J，即B选项正确。答案：B友情提示：注意热力学第一定律关系式中各物理量的符号法则。例2.一定质量的气体，在压缩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？解析：由题意可知，W=300J，U=300J，根据热力学第一定律可得Q=UW=300J300J=600JQ为负值表示气体放热，因此气体放出600J的热量。友情提示：注意热力学第一定律关系式中各物理量的符号法则及其物理意义。例3. 一定质量的气体从外界吸收了4.2105J的热量，同时气体对外做了6105J的功，问：（1）物体的内能是增加还是减少？变化量是多少？（2
8、）分子势能是增加还是减少？（3）分子的平均动能是增加还是减少？解析：（1）气体从外界吸热为：Q=4.2105J气体对外做功：W=6105J由热力学第一定律：U=W+Q=（6105）+（4.2105J）=1.8105JU为负，说明气体的内能减少了。所以，气体内能减少了1.8105J。（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。友情提示：本题以热力学第一定律关系式为起点，结合分子动理论中内能的定义，分析得出：气体对外做功，体积膨胀，分子间的距离增大了，分子力做负功，
9、气体分子势能增加了气体内能减少，同时气体分子势能增加，说明气体分（四）反思总结、当堂检测（五）发导学案、布置作业九、板书设计1.热力学第一定律（1）内容：数学表达式为：U=W+Q（2）.与热力学第一定律相匹配的符号法则做功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（3）热力学第一定律说明了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，同时也进一步揭示了能量守恒定律。（4）应用热力学第一定律解题的一般步骤：根据符号法则写出各已知量（W、Q、U）的正、负；根据方程U=W+Q
10、求出未知量；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。2.能量守恒定律.自然界存在着多种不同形式的能。.不同形式的能量之间可以相互转化.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，在转化或转移的过程中其总量不变。这就是能量守恒定律。(4).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。(5). 能量守恒定律的重要意义3.第一类永动机不可能制成任何机器运动时只能将能量从一种形式转化为另一种形式，而不可能无中生有地创造能量，即第一类永动机是不可能制造出来的。十、教学反思各种能量在一定条件下可以相互转化，转化过程中总能
11、量守恒这是一个意识问题，或者说是悟性，从内心深处感觉到总能量不变这是很重要的物理思想板书设计：临清三中物理组编写人：王希波 审稿人：盛淑贞第十章第3节 热力学第一定律 能量守恒定律学案课前预习学案一、 预习目标理解热力学第一定律。能运用热力学第一定律解释自然界能量的转化、转移问题。二、预习内容自主阅读课本回答以下问题：一、热力学第一定律。1、 焦耳的实验表明什么问题？2、写出热力学第一定律的内容3、写出热力学第一定律的数学表达式。4、回答课本p55思考与讨论的问题。三、提出疑惑课内探究学案一、 学习目标理解能量守恒定律，知道能量守恒定律是自然界普遍遵从的基本规律。通过能量守恒定律的学习，认识自
12、然规律的多样性和统一性。知道第一类永动机是不能实现的。二、学习过程1、总结U，Q，W几个量取正、负的意义。做功W热量Q内能的改变U取正值“+”取负值“”2、认真阅读教材后，写出能量守恒定律的内容。3、能量守恒定律的历史意义？4、什么是第一类永动机？5、第一类永动机为什么不能制成？典例探究例1.一定量的气体在某一过程中，外界对气体做了8104J的功，气体的内能减少了1.2105J，则下列各式中正确的是 （ ）A.W=8104J，U =1.2105J ，Q=4104J B.W=8104J，U =1.2105J ，Q=2105J C.W=8104J，U =1.2105J ，Q=2104J D.W=8
13、104J，U =1.2105J ，Q=4104J例2.一定质量的气体，在压缩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？例3. 一定质量的气体从外界吸收了4.2105J的热量，同时气体对外做了6105J的功，问：（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）分子的平均动能是增加还是减少？三、反思总结四、当堂检测1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B.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
14、做功，内能可能不变2自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，下列说法正确的是 （ ）A.秋千的机械能守恒 B.秋千的能量正在消失C.只有动能和重力势能的相互转化 D.减少的机械能转化为内能，但总能量守恒3下列各物体在所经历的过程中，内能增加的有 ( )A.在光滑斜面上由静止释放而下滑的物体B.水平飞行并射穿木块的子弹C.在绝热的条件下被压缩的气体D.在光滑水平面上运动的两个小球，碰撞后以共同的速度运动4在热力学第一定律的表达式U=W+Q中关于U、W、Q各个物理量的正、负，下列说法中正确的是 （ ）A.外界对物体做功时W为正，吸热时Q为负，内能增加时U为正B.物体对外界做功时W为负，吸热时Q为正，内能增
15、加时U为负C.物体对外界做功时W为负，吸热时Q为正，内能增加时U为正D.外界对物体做功时W为负，吸热时Q为负，内能增加时U为负5对于在一个大气压下100的水变成100的水蒸气的过程中，下列说法正确的是 （ ）A.水的内能增加，对外界做功，一定是吸热B.水的内能不变，对外界做功，从外界吸热C.水的内能减少，对外界不做功，向外界放热D.水的内能增加，对外界做功，向外界放热6为使一个与外界保持良好热交换状态的物体的内能能够明显变化，以下方法可行的是（）A.以较大的功率对物体做功B. .以较小的功率对物体做功C.该物体以较大的功率对外做功D. 该物体以较小的功率对外做功1/VP.CBA7图10.3-1
16、所示是一定质量的理想气体从状态A经B至C的P图线，则在此过程中（）A.气体的内能改变B.气体的体积增大C.气体向外界放热D.气体对外界做功 图10.3-18从10m高空由静止开始下落的水滴，在下落的过程中，水滴重力势能的40转化为水的内能使水的温度升高，则水滴落下后温度升高多少？水的比热容c=4.2103J/（kg）课后练习与提高1、请填写下列现象中，能量转换的方式：水轮机带动发电机发电；水沸腾后，水壶盖被顶起；电动机带动机器运转；植物吸收太阳光进行光合作用；煤炭燃烧发热2、一定质量的理想气体由状态(p1，V1，T1)被压缩至状态(p2，V2，T2)，已知T2 T1，则该过程中 ( )A气体的
17、内能一定是增加的B气体可能向外界放热C气体一定从外界吸收热量D气体对外界做正功3、永动机是不可制成的，这是因为永动机 ( )A不符合机械能守恒定律B违背了能的转化和守恒定律C制造永动机的技术不过关D无法解决机械摩擦问题4、汽车关闭发动机后恰能沿斜坡匀速下滑，在这过程中 ( )A汽车的机械能守恒B汽车的动能和势能相互转化C机械能转化为内能，总能量守恒D机械能和内能之间没有转化5对于在一个大气压下1100的水变为1100的水蒸气的过程中，下列说法中正确的是 （ ）A.水的内能增加，对外界做功，一定是吸热过程B.水的内能不变，对外界做功，向外界吸热C.水的内能减少，对外界不做功，向外界放热D.水的内
18、能增加，对外界做功，向外界放热6一个透热良好的气缸，缸壁浸在盛水的容器中，迅速下压活塞，压缩中对气体做了2000J的功，稳定后使容器中2千克的水温度升高了0.2，假设盛水容器绝热。问：压缩前后缸内气体的内能变化了多少？参考答案例1.：本题主要考查热力学第一定律的应用。因为外界对气体做功，W取正值，即W=8104J；内能减少，U取负值，即U=1.2105J；根据U=W+Q，可知Q=UW=1.21058104=2105J，即B选项正确。答案：B友情提示：注意热力学第一定律关系式中各物理量的符号法则。例2：由题意可知，W=300J，U=300J，根据热力学第一定律可得Q=UW=300J300J=60
19、0JQ为负值表示气体放热，因此气体放出600J的热量。友情提示：注意热力学第一定律关系式中各物理量的符号法则及其物理意义。例3：（1）气体从外界吸热为：Q=4.2105J气体对外做功：W=6105J由热力学第一定律：U=W+Q=（6105）+（4.2105J）=1.8105JU为负，说明气体的内能减少了。所以，气体内能减少了1.8105J。（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。友情提示：本题以热力学第一定律关系式为起点，结合分子动理论中内能的定义，分析得出
20、：气体对外做功，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当堂检测答案1.解析：由热力学第一定律易知B、C正确。答案：B、C2.解析：由能的转化和守恒定律及能量守恒定律，显然D正确。答案：D3.解析：子弹在射穿木块的过程中，摩擦生热内能增加；在绝热的条件下被压缩的气体，外界对气体做功气体内能增加；运动的两个小球碰撞时损失的机械能转化为内能，故B、C、D正确。答案：B、C、D4.解析：外界对物体做功时W为正，反之为负；吸热时Q为正，反之为负；内能增加时U为正，反之为负。故C正确。答案：C5.解析：在一个大气压下10
21、0的水变成100的水蒸气的过程中，温度不变但要吸收热量，体积增大，对外做功；由于温度不变，体积增大，所以分子的动能不变，分子势能增加，内能增加。故A正确。答案：A6.解析：由热力学第一定律和WPt知，以较大的功率对物体做功就会使物体增加的内能大于物体由于热交换减小的内能，从而使物体的内能能够明显增加；该物体以较大的功率对外做功就会使物体减小的内能大于物体由于热交换增加的内能，从而使物体的内能能够明显减小。答案：A.C7.解析：由图象可知该气体发生的等温变化，故气体的内能不变，U0；但气体的体积在减小，故外界对气体做功，W0；由热力学第一定律UWQ知，Q0，气体放热。故C正确。答案：C8.解析：由题意得：mgh=cmt代入数值得：t0.01答案：0.01课后练习与提高答案1机械能转换为电能；内能转换为机械能；电能转换为机械能；光能转换为化学能；化学能转换为内能2AB 3B 4C 5A6.解析：活塞对气体做功W=2000J，气体向水放出热量，其绝对值为：Q=cmt=4.210320.2J=1680J由于压缩中气体向外界放热，所以代入热力学第一定律表达式时，Q取负号，内能变化为U=WQ=2000J1680J=320J即气体内能增加了320 J 。.精品资料。欢迎使用。高考资源网w。w-w*k&s%5￥u高考资源网w。w-w*k&s%5￥u 版权所有高考资源网
