人教版高中物理选择性必修第三册第三章2热力学第一定律3能量守恒定律课件（56页ppt）+学案

(课件网) 2．热力学第一定律　 3．能量守恒定律 第三章　热力学定律 整体感知·自我新知初探 [学习任务]　任务1．理解热力学第一定律，并掌握其表达式ΔU＝Q＋W。 任务2．能运用热力学第一定律解和计算能量的转化、转移问题。 任务3．理解能量和能量守恒观念对世界统一性的意义。 任务4．理解能量守恒定律，知道能量守恒是自然界普遍遵从的基本规律。 任务5．知道什么是第一类永动机及其不可能制成的原因。 [问题初探]　问题1．若外界对系统做功，则系统的内能一定增加吗？ 问题2．热力学第一定律的适用范围是什么？ 问题3．能量守恒需要条件吗？ 问题4．能量守恒定律与热力学第一定律有什么关系？ [思维导图] 探究重构·关键能力达成 [链接教材]　如图所示，汽缸内有一定质量的气体，如果压缩气体的同时给汽缸加热。那么，气体内能的变化会比单一方式(做功或传热)更明显。请思考： 知识点一　热力学第一定律及应用 (1)这是为什么呢？ (2)如果压缩汽缸对气体做功为W，同时给汽缸传热为Q，则气体的内能怎么变化？ 提示：(1)因为压缩气体过程外界对气体做功，使气体的内能增加；同时给汽缸加热，也会使气体的内能增加，故气体内能的变化会比单一方式(做功或传热)更明显。 (2)气体的内能增加，ΔU＝Q＋W。 1．改变内能的两种方式 做功与____。两者在改变系统内能方面是_____。 2．热力学第一定律 (1)内容：一个热力学系统的内能变化量等于外界向它传递的____与外界对它_____的和。 (2)表达式：_____。 3．热力学第一定律的应用 对于公式ΔU＝Q＋W的理解：外界对系统做功，W取____；系统对外界做功，W取____。外界向系统传递的热量Q取____；系统向外界传递的热量Q取____。 传热 等价的 热量 所做的功 ΔU＝Q＋W 正值 负值 正值 负值 如图所示，某同学观察洒水车洒水的过程，发现洒水车的轮胎不断膨胀。 问题1．轮胎为什么不断膨胀？ 问题2．轮胎内的气体是吸热还是放热？(假设轮胎内气体温度不变) 提示：1．洒水车在缓慢洒水的过程中，轮胎内气体压强减小，所以气体膨胀。 2．气体膨胀，对外界做功，根据ΔU＝W，可知气体内能减小，但轮胎内气体温度不变，所以根据ΔU＝Q知，气体一定从外界吸热。 1．对公式ΔU＝Q＋W符号的规定 符号 W Q ΔU ＋ 体积减小，外界对热力学系统做功 热力学系统吸收热量 内能增加 － 体积增大，热力学系统对外界做功 热力学系统放出热量 内能减少 2．热力学第一定律的几种典型应用 (1)若过程是绝热的，即Q＝0，则W＝ΔU，外界对物体(或物体对外界)做的功等于物体内能的增加(或减少)量。 (2)若过程中不做功，即W＝0，则Q＝ΔU，物体吸收(或放出)的热量等于物体内能的增加(或减少)量。 (3)若过程中物体的始、末内能不变，即ΔU＝0，则W＋Q＝0或W＝－Q，外界对物体(或物体对外界)做的功等于物体放出(或吸收)的热量。 【典例1】　(热力学第一定律的应用)如图所示，一台四冲程内燃机，活塞在压缩冲程某段时间内移动的距离为0.1 m，这段过程活塞对气体的压力逐渐增大，其做的功相当于2×103 N的恒力使活塞移动相同距离所做的功(图甲)。内燃机工作时汽缸温度高于环境温度，该过程中压缩气体传递给汽缸的热量为25 J。 (1)求上述压缩过程中气体内能的变化量。 (2)燃烧后的高压气体对活塞做功，气体 推动活塞移动0.1 m，其做的功相当于9×103 N的恒力使活塞移动相同距离所做的功(图乙)，该做功过程气体传递给汽缸的热量为30 J，求此做功过程气体内能的变化量。 思路点拨：以汽缸内气体为研究对象，在第(1)问中，活塞压缩气体的过程是外界对系统做功，则外界对气体所做的功W1为正值；在第(2)问中，气体膨胀推动活塞的过程是系统对外界做功，则外界对气体 ... ...