选修3-3第十章 第三节热力学第一定律能量守恒定律课件
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人教版选修3-3 第10章 第3节 热力学第一定律 能量守恒定律 课件(22张)
3．能量守恒的两种表达 (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．
3．汽车关闭发动机后恰能沿斜坡匀速运动，在这一过程中 ()
A．汽车的机械能守恒 B．汽车的动能和势能相互转化 C．机械能逐渐转化为内能，总能量逐渐减小 D．机械能逐渐转化为内能，总能量不变 解析：选 D 汽车在关闭发动机后能匀速运动，说明汽车 和斜坡之间一定有摩擦力作用，所以汽车的机械能不守恒，有
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(3)判断是否做功的方法：一般情况下看物体的体积是否变 化．
①若物体体积增大，表明物体对外界做功，W<0. ②若物体体积减小，表明外界对物体做功，W>0.
1．(2019·全国卷Ⅰ)某容器中的空气被光滑活塞封住，容器
和活塞绝热性能良好，空气可视为理想气体．初始时容器中空
气的温度与外界相同，压强大于外界．现使活塞缓慢移动，直
解析：选 B 抽去隔板，加热气体，使两部分气体均匀分 布，其重心升高，重力势能增加．由能量守恒定律知，增加的 重力势能由内能转化而来，所以内能的增量小于吸收的热量， 故选项 B 正确．
要点三 永动机不可能制成
1．第一类永动机：不需要任何动力或燃料，却能不断地 9 _对__外__做__功__的机器．
3．热力学第一定律的理解
(1)对公式 ΔU＝Байду номын сангаас＋W 中 ΔU、Q、W 符号的规定
符号
Q
W
ΔU
＋ 物体吸收热量 外界对物体做功 内能增加
－ 物体放出热量 物体对外界做功 内能减少
(2)几种特殊情况 ①若过程是绝热的，即 Q＝0，则 ΔU＝W，物体内能的增 加量等于外界对物体做的功． ②若过程中不做功，即 W＝0，则 ΔU＝Q，物体内能的增 加量等于物体从外界吸收的热量． ③若过程的始末状态物体的内能不变，即 ΔU＝0，则 W＝ －Q(或 Q＝－W)，外界对物体做的功等于物体放出的热量(或物 体吸收的热量等于物体对外界做的功)．
物理(人教版选修3-3)课件第十章第3节 热力学第一定律能量守恒定律
(3)在公式ΔU＝Q＋W中，ΔU＞0，物体内能增加； ΔU ＜0，物体内能减少。Q ＞0，物体吸热；Q＜0，物体放 热。W＞0，外界对物体做功；W＜0，物体对外界做功。
[答案] (1)外界对气体做了1.6×105 J的功。 (2)说明气体对外界做功。 (3)见解析
1．一定量的气体在某一过程中，外界对气体做了8×104 J的 功，气体的内能减少了1.2×105 J，则下列各式中正确的是 () A．W＝8×104 J，ΔU＝1.2×105 J，Q＝4×104 J B．W＝8×104 J，ΔU＝－1.2×105 J，Q＝－2×105 J C．W＝－8×104 J，ΔU＝1.2×105 J，Q＝2×104 J D．W＝－8×104 J，ΔU＝－1.2×105 J，Q＝－4×104 J
即ΔU＝W＋Q。 将Q＝2.6×105 J，ΔU＝4.2×105 J代入上式得： W＝ΔU－Q＝4.2×105 J－2.6×105 J ＝1.6×105 J。 W＞0，说明外界对气体做了1.6×105 J的功。
(2)如果吸收的热量Q＝2.6×105 J，内能ΔU增加了 1.6×105 J，计算结果为W＝－1.0×105 J，说明气体对外界 做功。
[重点诠释]
(1)自然界中能量的存在形式：物体运动具有动能、分 子运动具有分子动能、电荷具有电能、原子内部的运动具 有原子能等。可见，在自然界中不同的能量形式与不同的 运动形式相对应。
(2)不同形式的能量之间可以相互转化，且这一转化过 程是通过做功来完成的。
(3)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。
第
第
十
3
章
节
理解 教材 新知
把握 热点 考向
应用 创新 演练
[答案] (1)外界对气体做了1.6×105 J的功。 (2)说明气体对外界做功。 (3)见解析
1．一定量的气体在某一过程中，外界对气体做了8×104 J的 功，气体的内能减少了1.2×105 J，则下列各式中正确的是 () A．W＝8×104 J，ΔU＝1.2×105 J，Q＝4×104 J B．W＝8×104 J，ΔU＝－1.2×105 J，Q＝－2×105 J C．W＝－8×104 J，ΔU＝1.2×105 J，Q＝2×104 J D．W＝－8×104 J，ΔU＝－1.2×105 J，Q＝－4×104 J
即ΔU＝W＋Q。 将Q＝2.6×105 J，ΔU＝4.2×105 J代入上式得： W＝ΔU－Q＝4.2×105 J－2.6×105 J ＝1.6×105 J。 W＞0，说明外界对气体做了1.6×105 J的功。
(2)如果吸收的热量Q＝2.6×105 J，内能ΔU增加了 1.6×105 J，计算结果为W＝－1.0×105 J，说明气体对外界 做功。
[重点诠释]
(1)自然界中能量的存在形式：物体运动具有动能、分 子运动具有分子动能、电荷具有电能、原子内部的运动具 有原子能等。可见，在自然界中不同的能量形式与不同的 运动形式相对应。
(2)不同形式的能量之间可以相互转化，且这一转化过 程是通过做功来完成的。
(3)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。
第
第
十
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章
节
理解 教材 新知
把握 热点 考向
应用 创新 演练
人教版高中物理选修3-3课件《10.3热力学第一定律-能量守恒定律》
3.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 ΔU 与热量 Q 及做的功 W 之间又有什么关系呢?
答案:ΔU=Q+W。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。
迁移与应用 1 一定质量的气体从外界吸收了 4.2×105J 的热量,同时气体对外界做 了 6×105J 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? 答案:见解析 解析:(1)气体从外界吸热为:Q=4.2×105J 气体对外界做功为:W=-6×105J 由热力学第一定律知: ΔU=W+Q=(-6×105J)+(4.2×105J)=-1.8×105J ΔU 取负值,说明气体的内能减少,减少了 1.8×105J。
答案:D 解析:由热力学第一定律 ΔU=Q+W,气体吸收热量 Q>0,体积膨胀对 外做功 W<0,但不能确定 Q 与 W 值的大小,所以不能判断 ΔU 的正负, 则气体内能的增减也就不能确定,选项 D 正确。
预习导引
一、热力学第一定律
1.内容:一个热力学系统的内能的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。
2.数学表达式:ΔU=W+Q。
二、能量守恒定律
1.各种能量: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。如机械运动对应着机械能;分子的热运动对应着内 能。
迁移与应用 2 如图所示,一演示用的“永动机”转轮由 5 根轻杆和转轴构成,轻杆的 末端装有用形状记忆合金制成的叶片。轻推转轮后,进入热水的叶片因 伸展而“划水”,推动转轮转动。离开热水后,叶片形状迅速恢复,转轮因此 能较长时间转动。下列说法正确的是( )
人教版高中物理选修3-3课件第10章第3节热力学第一定律能量守恒定律
A．尾气的温度越低，柴油机越节能
B．尾气的温度越高，柴油机越节能
C．尾气的温度高低与柴油机是否节能无关
D．以上说法均不正确
A
解析：高温高压的燃气推动活塞向下运动，对活塞做功，燃气的内能大部分转化为活塞的机械能， 在做功的过程中，内能转化为活塞的机械能越多，尾气的温度越低，柴油机越节能，故A正确，BCD错误。
『想一想』 有一种所谓“全自动”机械手表，既不需要上发条，也不用任何电源，却能不停地走下去。这是不 是一种永动机？如果不是，你知道维持表针走动的能量是从哪儿来的吗？
答案：不是永动机，手表戴在手上，手运动的能量一部分转化为手表的能量(动能)。
课内互动探究
探究 一
对热力学第一定律的理解
思考讨论 1
C．转动的叶片不断搅动热水，水温升高 D．叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量
解析：形状记忆合金进入水后受热形状发生改变而搅动热水，由能量守恒知能量来源于热水，故A、 B、C错；由能量守恒知，叶片吸收的能量一部分转化成叶片的动能，一部分释放于空气中，故D对。
归纳总结
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
Hale Waihona Puke 2．守恒条件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，它是一切自然界现象都遵守的基本规律。
(3)具有重大实践意义，即彻底粉碎了永动机的幻想。
【物理】10.3-热力学第一定律-能量守恒定律(人教版选修3-3)课件
开尔文表述揭示机械能与内能转化方向性 ——机械能可以全部转化为内能，而内能无法全 部用来做功以转换成机械能。
定律的两种表述
不可能将热量从低温物体 传到高温物体而不引起其它变化（即热量不会 自发地从低温物体传到高温物体）。
不可能从单一热源吸取热 量并使它完全变为有用的功而不引起其它变化。
对热力学第二定律的理解
请你通过这个例子总结ΔU、 Q、 W几个量取正、 负值的意义。
定律中各量的正、负号及含义
物理量 符号 W Q ΔU + + + 意义 符 号 意义 系统对外 界做功 系统放出 热量 内能减少
外界对系 － 统做功 系统吸收 － 热量 内能增加 －
三、应用
例题：一定量的气体从外界吸收了2.6×105J 的热量，内能增加了4.2 ×105J。
学以致用
例1、一定量的气体，从外界吸收热量2.7×105J，
内能增加4.3×105J。在这一过程中，是气体对外做 功，还是外界对气体做功？做了多少功？
解析：Q=+2.7×105J
ΔU＝W + Q
得： W=1.6×105J ＞0
﹀
ΔU=+4.3×105J
四、能量守恒定律
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不变， 这就是能量守恒定律.
Q2
低温热库
二.热力学第二定律的另一种表述
（ 2 ）开尔文表述：不可能从单一热源吸取热 量，使之完全变成功，而不产生其他影响。
例如，利用热机循环，吸热可对外作出功来．但实际 热机的循环除了热变功外，还必定有一定的热量从高 温热源传给低温热源，即产生了其它效果。 热全部变为功的过程也是有的，如，理想气体等 温膨胀。但在这一过程中除了气体从单一热源吸热完 全变为功外，还引起了其它变化，即过程结束时，气 体的体积增大了。
第10章-第3节《热力学第一定律、能量守恒定律》ppt课件
答案：B
解析：因为外界对气体做功，W取正值，即W＝8×104J， 内能减少， ΔU 取负值，即 ΔU ＝－ 1.2×105J ，根据 ΔU ＝ Q ＋ W ，可得 Q ＝ ΔU － W ＝－ 1.2×105J － 8×104J ＝－ 2×105J ， B 正确。
二、对能量守恒定律的理解
1．能量的存在形式及相互转化
对热力学第一定律的含义，没有充分理解
正确解答：物体吸热热量的同时，物体有可能对外做功，
所以内能不一定增加，A错；物体放出热量的同时，有可能外 界对物体做功，所以内能不一定减少，B错；当，物体内能不变，C
正确；当物体对外界做功，同时吸收热量，且吸收的热量比对 外界做功多时，内能就有可能增加，D正确。 正确答案：CD
－
答案：4.5×10－3℃
如图所示，一木箱静止于水平面上，现在用一个 80 N的 水平推力推动木箱前进 10 m，木箱受到的摩擦力为60 N，则 转化为木箱与地面系统的内能U和转化为木箱的动能Ek分别是 ( ) A．U＝200 J，Ek＝600 J
B．U＝600 J，Ek＝200 J
C．U＝600 J，Ek＝800 J D．U＝800 J，Ek＝200 J
重点难点突破
一、对热力学第一定律的理解 1．对ΔU＝W＋Q的理解
热力学第一定律将单纯的绝热过程和单纯的热传递过程中
内能改变的定量表述推广到一般情况，既有做功又有热传递的 过程，其中ΔU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．与热力学第一定律相匹配的符号法则 做功W 取正值“ ＋” 取负值“ －” 外界对系 统做功 系统对外 界做功 热量Q 系统从外界 吸收热量 系统向外界 放出热量 内能的改变ΔU 系统的内 能增加 系统的内 能减少
人教版物理选修3-3第十章第3节10.3热力学第一定律 能量守恒定律(共26张PPT)[优秀课件资料]
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小结
• 热力学第一定律：U = Q ＋W ． • 能量在转化或转移过程中遵守能量
守恒定律．
• 第一类永动机不可能制成．
当你的才华还撑不起你的野心时，你就该努力。心有猛虎，细嗅蔷薇。我TM竟然以为我竭尽全力了。能力是练出来的，潜能是逼出来的，习惯是养成的，我的 成功是一步步走出来的。不要因为希望去坚持，要坚持的看到希望。最怕自己平庸碌碌还安慰自己平凡可贵。
根据热力学第一定律 U = Q ＋W 得：
W为正值，表明外界对物体做功．
4.一定质量的．气体在保持压强恒等于1.0×105Pa
的状况下，体积从20L膨胀到30L，这一过程中气
体从外界吸热4×103J，则气体内能的变化为(
)
C
A．增加了5×103J
B．减少了5×103J
C．增加了3×103J
D．减少了3×103J
其中Q 表示热量，物体从外界吸热Q 取 正，物体向外界放热Q 取负．
3．热力学第一定律：物体内能的增加等 于外界对物体所做的功与从外界吸收的 热量之和．
Q2.6105J0,U 4.2105J0
（l）热力学第一定律反映了功、热量跟内能改 变之间的定量关系．
（2）式中Q 、 U、 W的正负及含义如下所
8.一定质量的理想气体，从某一状态开始，经过 一系列变化后又回到开始的状态，用W1表示外界 对气体做的功，W2表示气体对外界做的功，Q1表 示气体吸收 的热量，Q2表示气体放出的热量．则在整个过程 中一定有( ) A．Q1－Q2＝W2－W1 B．Q1－Q2＝W1－W2 C．W1＝W2 D．Q1＝Q2
其中U表示内能的增量，内能U增加取正， 内能U减少取负；W表示功，外界对物体做 功W取正．物体对外界做功，W取负．做功 的过程，物体的体积必发生变化．
人教版高二下物理选修3-3：10.3热力学第一定律 能量守恒定律 (共51张PPT)
27
解析
28
热力学第一定律的理解和应用
1.关于内能的变化，以下说法正确的是 ( ) 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
29
解析
解析 根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，物体内能的变化与做功及热传递两个因素均有关，物体吸收热 量，内能不一定增大，因为物体可能同时对外做功，故内能有可能不变或减少，A错； 物体对外做功，还有可能吸收热量，内能可能不变或增大，B错，C正确； 物体放出热量，同时对外做功，内能一定减少，D错误.
22
解析
答案 由a状态变化到b状态，气体体积变大，因此气体对外界做功，即W<0. 答案 由p－V图象知从a状态变化到b状态，温度升高，故ΔU>0.由ΔU＝W＋Q得Q>0，即气体吸热，内 能增加.
23
[知识深化]
对于理想气体，常把热力学第一定律与理想气体状态方程结合起来分析其状态变化规律，常见的分析思 路如下： (1)利用体积的变化分析做功问题.气体体积增大，对外做功；气体体积减小，外界对气体做功. (2)利用温度的变化分析理想气体内能的变化.一定质量的理想气体的内能仅与温度有关，温度升高，内 能增加；温度降低，内能减小. (3)利用热力学第一定律判断是吸热还是放热. 由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，则Q＝ΔU－W，若已知气体的做功情况和内能的变化情况，即可判断气 体状态变化是吸热过程还是放热过程.
32
热力学第一定律的理解和应用
3.(多选)用密封性好、充满气体的塑料袋包裹易碎品，如图8所示，充气袋四周被挤压时，假设袋内气体 与外界无热交换，则袋内气体( ) A.体积减小，内能增大 B.体积减小，压强减小 C.对外界做负功，内能增大 D.对外界做正功，压强减小
解析
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热力学第一定律的理解和应用
1.关于内能的变化，以下说法正确的是 ( ) 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
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解析
解析 根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，物体内能的变化与做功及热传递两个因素均有关，物体吸收热 量，内能不一定增大，因为物体可能同时对外做功，故内能有可能不变或减少，A错； 物体对外做功，还有可能吸收热量，内能可能不变或增大，B错，C正确； 物体放出热量，同时对外做功，内能一定减少，D错误.
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解析
答案 由a状态变化到b状态，气体体积变大，因此气体对外界做功，即W<0. 答案 由p－V图象知从a状态变化到b状态，温度升高，故ΔU>0.由ΔU＝W＋Q得Q>0，即气体吸热，内 能增加.
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[知识深化]
对于理想气体，常把热力学第一定律与理想气体状态方程结合起来分析其状态变化规律，常见的分析思 路如下： (1)利用体积的变化分析做功问题.气体体积增大，对外做功；气体体积减小，外界对气体做功. (2)利用温度的变化分析理想气体内能的变化.一定质量的理想气体的内能仅与温度有关，温度升高，内 能增加；温度降低，内能减小. (3)利用热力学第一定律判断是吸热还是放热. 由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，则Q＝ΔU－W，若已知气体的做功情况和内能的变化情况，即可判断气 体状态变化是吸热过程还是放热过程.
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热力学第一定律的理解和应用
3.(多选)用密封性好、充满气体的塑料袋包裹易碎品，如图8所示，充气袋四周被挤压时，假设袋内气体 与外界无热交换，则袋内气体( ) A.体积减小，内能增大 B.体积减小，压强减小 C.对外界做负功，内能增大 D.对外界做正功，压强减小
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1.第一类永动机：人们把设想的不消耗 能量 的 机器称为第一类永动机。 2.第一类永动机违背了 所以不可能制成。
能量守恒定律
，
针 对 训 练 如图所示的绝热容器，把隔板抽掉，让左侧气体 自由膨胀到右侧直至平衡（ ） A．气体对外做功，内能减少，温度降低 B．气体对外做功，内能不变，温度不变 C．气体不做功，内能不变， 温度不变，压强减小 D．气体不做功，内能减少， 压强减小
针 对 训 练 一定质量的理想气体由状态Ⅰ(p1，V1，T1)被 压缩至状态Ⅱ(p2，V2，T2)，已知T2＞T1，则 该过程中（ ） A.气体的内能一定是增加的 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
作业
课后练习：1,3,4,5题
二、能量守恒定律
能量既不会 凭空产生 ，也不能 凭空消失 ， 它只能从一种形式 转化 过程中其总量 保持不变 成另一种形式，或者
从一个物体 转移 到别的物体，在转化和转移的
。
能量守恒定律是自然界中最普遍重要的规律之一。
三、第一类永动机 有一种所谓“全自动”机 械手表，既不需要上发条，也 不用任何电源，却能不停地走 下去，这是不是一种永动机？ 如果不是，维持表针走动的能 量是从哪儿来的？
2.公式：△U= W+Q
回答课本54页思考与讨论的问题，并总结ΔU、 Q、W几个量取正、负的意义 ΔU＝W + Q
针 对 训 练
下列说法中正确的是（ ） A.物体吸收热量，其内能必增加 B.外界对物体做功，物体内能必增加 C.物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能减少 D.物体温度不变，其内能也一定不变
第十章 热力学定律
第三节 热力学第一定律 能量守恒定律
自 主 学 习
明 确 标
快速阅读教材，在课文中迅速找到： 1.热力学第一定律。
2.能量守恒定律。
3.第一类永动机。
一、热力学第一定律 一、改变内能有两种方式：做功 和 热传递 两者在改变系统内能方面是 等效 的。 二、热力学第一定律： 1.内容：一个热力学系统的内能增量等于外界向 它传递的 热量 和外界对它所 做的功 的和。