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,-,#,-,一、能量守恒定律,二、热力学第一定律,一、能量守恒定律二、热力学第一定律,一、能量守恒定律二、热力学第一定律,1,.,知道各种形式的能量可以相互转化,理解能量守恒定律的基本内容。,2,.,知道能量守恒定律是自然界普遍遵从的基本规律,会用能量守恒定律的观点解释一些常见的物理现象。,3,.,了解第一类永动机不可能实现的原因。,4,.,知道热力学第一定律的内容及表达式,明确表达式中各物理量及其正、负值代表的物理意义。,5,.,使用热力学第一定律分析和计算与热现象有关的一些简单问题。,6,.,了解热力学第一定律的发现过程及其对人类文明的促进作用。,1.知道各种形式的能量可以相互转化,理解能量守恒定律的基本内,一,二,三,四,一、能量的转化,1,.,能的形式,自然界中的物质做着各种形式的运动,与机械运动对应的是,机械能,与物体中分子热运动对应的是,内能,与电磁运动对应的是,电磁能,。,2,.,能的转化,热运动与机械运动、电磁运动等其他运动都有联系,各种运动都可以转化为,热运动,。各种形式的能都可以相互转化。,一二三四一、能量的转化,一,二,三,四,二、能量守恒定律,1,.,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,在转化和转移过程中其总量保持,不变,。这就是能量守恒定律。,2,.,意义,能量守恒定律把各种自然现象,统一,起来,描绘出一幅自然界普遍联系的清晰图景。,一二三四二、能量守恒定律,一,二,三,四,三、永动机,1,.,不需要,动力,可以源源不断地对外,做功,的机械叫永动机。,2,.,任何一部机器,只能使能量从一种形式转化为另一种形式,而不能无中生有地制造,能量,。因此,不能,造出永动机。,一二三四三、永动机,一,二,四,三,四、热力学第一定律,1,.,物体内能的,增加,等于物体从外界,吸收,的热量与,外界,对物体所做的功的总和,这就是热力学第一定律。,2,.,热力学第一定律是,能量守恒,定律在涉及热现象的宏观过程中的具体表述。,一二四三四、热力学第一定律,一,二,一、能量守恒定律的理解,1,.,能量的存在形式及相互转化,各种运动形式都有对应的能,:,机械运动有机械能,分子的热运动有内能,还有诸如电磁能、化学能、原子能等。,各种形式的能,通过某种力做功可以相互转化,例如,:,利用电炉取暖或烧水,电能转化为内能,;,煤燃烧,化学能转化为内能,;,列车刹车后,轮子温度升高,机械能转化为内能。,特别提醒,与某种运动形式对应的能是否守恒是有条件的,例如,物体的机械能守恒,必须是只有重力做功,;,而能量守恒定律是没有条件的,它是一切自然现象都遵守的基本规律。,一二一、能量守恒定律的理解,一,二,2,.,能量守恒定律的重要意义,(1),找到了各种自然现象的公共量度,能量,从而把各种自然现象用定量规律联系起来,揭示了自然规律的多样性和统一性。,(2),突破了人们关于物质运动的机械观念的范围,从本质上表明了各种运动形式之间相互转化的可能性。能量守恒定律比机械能守恒定律更普遍,它是物理学中解决问题的重要思维方法。能量守恒定律是,19,世纪自然科学的三大发现之一,其重要意义由此可见。,(3),具有重大实践意义,即彻底粉碎了永动机的幻想。,特别提醒,层出不穷的永动机设计方案,由于违背了能量守恒定律,无一例外地宣告失败,人类制造永动机的企图是没有任何成功希望的。,一二2.能量守恒定律的重要意义,一,二,二、对热力学第一定律的理解,1,.,对热力学第一定律的理解,在能的转化转移过程中,一个物体如果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,;,如果它既没有对外做功,外界也没有对其做功,则它从外界吸收多少热量,它的内能就增加多少。用,U,表示物体内能的增量,用,Q,表示吸收的热量,用,W,表示外界对物体所做的功,那么,U=Q+W,就是热力学第一定律的表达式。,一二二、对热力学第一定律的理解,一,二,2,.,与热力学第一定律相匹配的符号,法则,3,.,热力学第一定律的意义,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,。,一二2.与热力学第一定律相匹配的符号法则,一,二,4,.,应用热力学第一定律解题的一般步骤,(1),根据符号法则写出各已知量,(,W,、,Q,、,U,),的正负,;,(2),根据方程,U=W+Q,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。,一二4.应用热力学第一定律解题的一般步骤,类型一,类型二,类型三,【例题,1,】,一定量的气体在某一过程中,外界对气体做了,8,10,4,J,的功,气体的内能减少了,1,.,2,10,5,J,则下列各式正确的是,(,),A.,W=,8,10,4,J,U=,1,.,2,10,5,J,Q=,4,10,4,J,B.,W=,8,10,4,J,U=-,1,.,2,10,5,J,Q=-,2,10,5,J,C.,W=-,8,10,4,J,U=,1,.,2,10,5,J,Q=,2,10,4,J,D.,W=-,8,10,4,J,U=-,1,.,2,10,5,J,Q=-,4,10,4,J,点拨,:,热力学第一定律的表达式为,U=W+Q,。熟悉各物理量的符号法则,。,类型一类型二类型三【例题1】一定量的气体在某一过程中,外界,类型一,类型二,类型三,解析,:,因为外界对气体做功,W,取正值,即,W=,8,10,4,J;,内能减少,U,取负值,即,U=-,1,.,2,10,5,J;,根据热力学第一定律,U=W+Q,可知,Q=,U-W=-,1,.,2,10,5,J,-,8,10,4,J,=-,2,10,5,J,即选项,B,正确。,答案,:,B,题后反思,注意热力学第一定律关系式中各物理量的符号法则。,类型一类型二类型三解析:因为外界对气体做功,W取正值,即W=,类型一,类型二,类型三,【例题,2,】,一定质量的气体从外界吸收了,4,.,2,10,5,J,的热量,同时气体对外做了,6,10,5,J,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,?,点拨,:,物体的内能是所有分子动能和势能的总和,分子势能是由分子间相互作用的距离决定的,温度是分子平均动能的标志。,类型一类型二类型三【例题2】一定质量的气体从外界吸收了4.,类型一,类型二,类型三,解析,:,(1),气体从外界吸热为,Q=,4,.,2,10,5,J,气体对外做功,W=-,6,10,5,J,由热力学第一定律,:,U=W+Q=-,6,10,5,J,+,4,.,2,10,5,J,=-,1,.,8,10,5,J,U,为负,说明气体的内能减少了,所以气体内能减少了,1,.,8,10,5,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,气体分子间的作用力表现为引力,克服分子力做功,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。,答案,:,见解析,类型一类型二类型三解析:(1)气体从外界吸热为Q=4.21,类型一,类型二,类型三,题后反思,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,克服分子力做功,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减少了。,类型一类型二类型三题后反思本题以热力学第一定律关系式为起点,类型一,类型二,类型三,【例题,3,】,如图所示,直立容器内部有被隔板隔开的,A,、,B,两部分气体,A,的密度小,B,的密度大,抽去隔板,加热气体使两部分气体均匀混合,设在此过程中气体吸热,Q,气体的内能增加为,U,则,(,),A.,U=Q,B.,UQ,D,.,无法比较,点拨,:,解题的关键是弄清参与转化和,转移,的,各种能量哪些增加、哪些减少。,解析,:,A,、,B,两部分气体开始的合重心在中线以下,混合均匀后,合重心在中线上,所以系统的重力势能增大,根据能量守恒定律可得,气体吸收的热量应等于气体增加的重力势能与增加的内能之和,即,Q=,E,p,+,U,显然,Q,U,。,答案,:,B,类型一类型二类型三【例题3】如图所示,直立容器内部有被隔板,类型一,类型二,类型三,题后反思,应用能量守恒定律解决问题时,首先应明确有哪几种能量参与转化或转移,哪些增加、哪些减少,然后利用能量守恒观点列出方程求解。,类型一类型二类型三题后反思应用能量守恒定律解决问题时,首先应,1 2 3 4,1,关于物体内能的变化,下列说法正确的是,(,),A.,物体吸收热量,内能一定增大,B.,物体对外做功,内能一定减小,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,A,选项不知做功情况,故不正确,;B,选项不知吸热情况,也不正确,;D,选项做功和热传递均耗费内能,不正确。所以正确选项为,C,。,答案,:,C,1 2 3 41关于物体,1 2 3 4,2,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,答案,:,D,1 2 3 42自由摆动,1 2 3 4,3,气体膨胀对外做功,100 J,同时从外界吸收了,120 J,的热量。它的内能的变化情况是,(,),A.,减小,20 JB.,增大,20 J,C.,减小,220 JD.,增大,220 J,解析,:,研究对象为气体。依符号规则,对外做功,W=-,100,J,吸收热量,Q=,120,J,。由热力学第一定律有,U=W+Q=-,100,J+120,J=20,J,。,U,0,说明气体的内能增加。,答案,:,B,1 2 3 43气体膨胀,1 2 3 4,4,一木块沿粗糙的曲面下滑的过程中,系统的,(,),A.,机械能是守恒的,B.,机械能逐渐增加,内能逐渐减少,C.,总能量是守恒的,D.,机械能逐渐减少,内能逐渐增加,解析,:,木块下滑的过程中,机械能逐渐减少,内能逐渐增加,减少的机械能转化为内能,机械能不守恒,但总能量守恒,所以,C,、,D,正确。,答案,:,CD,1 2 3 44一木块沿,
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