选修3-3热力学第一定律教案

热力学第一定律学习目标

1．知道热力学第一定律的内容及其表达式

2．理解能量守恒定律的内容

3．了解第一类永动机不可能制成的原因

自主学习

一、功和内能

1.什么样的过程叫绝热过程?

2.焦耳的实验说明了什么问题？

3.写出内能的定义。

4.内能的增加量与外界对系统所做的功有何关系？

二、热和内能

1.内能的增加量与外界向系统传递的热量有何关系？

2.做功和热传递在改变系统的内能上有何区别？

三、热力学第一定律

1.写出热力学第一定律的内容及其表达式。

2.写出能量守恒定律的内容。

3.第一类永动机不可能制成的原因是什么？

预习自检：

1、在下述各种现象中，不是由做功引起系统温度变化的是（）

A、在阳光照射下，水的温度升高

B、用铁锤不断捶打铅块，铅块的温度会升高

C、在炉火上烧水，水的温度升高

D、电视机工作一段时间，其内部元件温度升高

2、如图所示，活塞将汽缸分为甲、乙两室，汽缸、活塞（连同拉杆）是绝热的，且不漏气，以U甲、U乙分别表示甲、乙两气室中气体的内能，则在拉杆缓缓向外拉的过程中（）

A、U甲不变，U乙减小

B、U甲增大，U乙不变

C、U甲增大，U乙减小

D、U甲不变，U乙不变

3、如图所示，把浸有乙醚的一小块棉花放在厚玻璃筒内底部，当很快向下压活塞时，由于被压缩气体遽然变热，温度升高达到乙醚的燃点，使浸有乙醚的棉花燃烧起来，此实验的目的是要说明（）

A、对物体做功可以增加物体的热量

B、对物体做功可以改变物体的内能

C、对物体做功一定会升高物体的温度

D、做功一定会增加物体的

4、关于物体的内能和热量，下列说法中正确的有（）

A、热水的内能比冷水的内能大

B、温度高的物体其热量必定多，内能必定大

C、在热传递过程中，内能大的物体其内能将减少，内能小的物体其内能将增加，直到两物体的内能相等

D、热量是热传递过程中内能转移量的量度

5、下列关于物体的温度、内能和热量的说法中正确的是（）

A、物体的温度越高，所含热量越多

B、物体的内能越大，热量越多

C、物体的温度越高，它的分子热运动的平均动能越大

D、物体的温度不变，其内能就不变化

6、假设在一个完全密封绝热的室内，放一台打开门的电冰箱，然后遥控接通电源，令电冰箱工作一段较长的时间后再遥控断开电源，等室内各处温度达到平衡时，室内气温比接通电源前是( )

A、一定升高了

B、一定降低了

C、一定不变

D、可能升高，可能降低，也可能不变

课内探究

一、热力学第一定律

一定质量的气体，膨胀过程中是外界对气体做功还是气体对外界做功？如果膨胀时做的功是135J，同时向外放热85J，气体内能的变化量是多少？内能是增加了还是减少了？

请你通过这个例子总结ΔU、W、Q几个量取正、负值的意义。

例1.一定量的气体在某一过程中，外界对气体做了8×104J的功，气体的内能减少了1.2×105J，则下列各式中正确的是（）

A.W=8×104J，ΔU =1.2×105J ，Q=4×104J

B.W=8×104J，ΔU =－1.2×105J ，Q=－2×105J

C.W=－8×104J，ΔU =1.2×105J ，Q=2×104J

D.W=－8×104J，ΔU =－1.2×105J ，Q=－4×104J

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4.2×105J的热量，同时气体对外做了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？

二、能量守恒定律

⑴.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。如机械运动对应机械能；分子热运动对应内能；电磁运动对应电磁能。

⑵.不同形式的能量之间可以相互转化。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。

⑶.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).能量守恒定律适用于任何物理现象和物理过程。

(6).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，以为它违背了能量守恒定律。

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

3.一定量的气体从外界吸收热量3.85×105J ，它的内能增加2.43×105J ，气体对外界做了功还是外界对气体做了功，做了多少功？

课后拓展

1．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

2．在热力学第一定律的表达式ΔU=W+Q 中关于ΔU 、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ΔU 为正

B.物体对外界做功时W 为负，吸热时Q 为正，内能增加时ΔU 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ΔU 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ΔU 为负

3．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

4．一定质量的理想气体，从某一状态开始，经过一系列变化后又回到开始的状态，用W 1表示外界对气体做的功，W 2表示气体对外界做的功，Q 1表示气体吸收的热量，Q 2表示气体放出的热量，则在整个过程中一定是（ ）

A.Q 1—Q 2=W 2—W 1

B. Q 1=Q 2

C. W 2=W 1

D. Q 1＞Q 2

5．如图所示是一定质量的理想气体从状态A 经B 至C 的P —

1V 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

6.汽缸中的气体膨胀时推动活塞向外运动，若气体对活塞做的功是6×104J ，气体的内能减少8×104J ，

则在此过程中气体 热，吸收或放出的热量是 。

7．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=4.2×103J/（kg ·℃）]

8．一个透热良好的气缸，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？

1/V P . . . C B A