2 热力学第一定律 3 能量守恒定律 定位·学习目标 1.阅读教材,知道热力学第一定律、能量守恒定律及永动机不可能制成,形成物理观念。 2.理解热力学第一定律的公式,并能进行相关的分析、计算;能根据能量守恒定律解释永动机不可能制成的原因,培养科学思维和科学探究精神。 3.通过有关史实,了解热力学第一定律和能量守恒定律的发现过程,学习科学家执着探索的科学精神,培养科学态度与责任。 知识点一 热力学第一定律 探究新知 1.改变内能的两种方式 做功和传热,两者在改变系统内能方面是等价的。 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热量与外界对它所做的功的和。 (2)表达式:ΔU=Q+W。 3.热力学第一定律的应用 (1)外界对系统做功有助于系统内能的增加,因此,外界对系统做功时,W取正值;而系统对外界做功时,W取负值。 (2)外界对系统传递热量有助于系统内能的增加,因此,外界对系统传递的热量Q取正值;而系统向外界传递的热量Q就取负值。 新知检测 [判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”] (1)外界对系统做功,系统的内能一定增加。( × ) (2)系统内能增加,一定是系统从外界吸收了热量。( × ) (3)系统内能减少,一定是系统对外界做了功。( × ) (4)一定质量的理想气体,吸收热量后温度一定升高。( × ) 知识点二 能量守恒定律 探究新知 1.人类对能量的认识 (1)能量的概念是人类在对物质运动规律进行长期探索中建立起来的。 (2)能量具有不同的形式。 (3)我们可以用能量的观念把热、电、光、磁等都统一起来描述。 2.能量守恒观念的形成 (1)能量守恒思想的萌芽及产生并不是一蹴而就的。 (2)人类对能量的认识过程,体现了科学前辈们对“守恒”这一科学思想的追寻。从18世纪末到19世纪中叶,不同领域的科学家从不同角度都提出过能量守恒的思想。 3.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其他形式,或者从一个物体转移到别的物体,在转化或转移的过程中,能量的总量保持不变。 (2)意义:能量守恒是自然界的普遍规律。根据能量守恒定律,物理学发现和解释了很多科学现象。 (3)地位:能量守恒定律的发现是科学史上的重大事件。它是自然科学长期发展和进步的结果,是普遍、和谐、可靠的自然规律之一。 4.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,却能不断地对外做功的机器。 (2)不可能制成的原因:任何动力机械的作用都是把其他形式的能转化为机械能。永动机的思想违背了能量守恒定律。 (3)意义:正是历史上设计永动机的失败,才使后人的思考走上了正确的道路。 新知检测 [判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”] (1)各种能量之间可以转移或转化,但总量保持不变。( √ ) (2)运动的物体在阻力作用下会停下来,说明机械能凭空消失了。( × ) (3)违背能量守恒定律的过程是不可能发生的。( √ ) (4)随着人类设计思想的进步,以后可能使动力机械只输出机械能而不消耗其他形式的能。( × ) 要点一 对热力学第一定律的理解与应用 情境探究 气象探测气球内充有常温常压的氦气,从地面上升至某高空的过程中,气球会随着环境条件的变化,其体积随之增大或减小,而压强随外部气压减小而逐渐减小,温度因启动加热装置而保持不变,球内氦气可视为理想气体。若在某高空,外部温度为-7 ℃,关闭加热装置。 探究:(1)氦气对外界做功还是外界对氦气做功 (2)氦气吸热还是放热 答案:(1)关闭加热装置后,气球内氦气压强不变,温度降低,根据 =C可知,气球内氦气温度降低,体积减小,外界对氦气做功。 (2)在此高空,温度降低,内能减小,则ΔU<0,而W>0,根据热力学第一定律ΔU=W+Q,可知Q<0,即氦气对外放热。 要点归纳 1.对热力学第一定律的理解 热力学第一定律描述了一个热力学系 ... ...
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