高中物理《热力学第一定律 能量守恒定律 》优质教学课件.pptx

1、Network Optimization Expert Team10.3 热力学第一定律热力学第一定律能量守恒定律能量守恒定律高高中中物物理理选选修修 3-3 第十第十章章第第 三三节节Network Optimization Expert Team1.理理解和解和掌掌握握热热力学力学第第一一定定律，律，并并掌掌握握其表其表达达式式。2.能能运用运用热热力力学学第一第一定定律律解解释自释自然然界能界能量量的的转转化化、转转移移问问题题。3.理理解能解能量量守守恒恒定律定律，知知道道能量能量守守恒定恒定律律是是自自然然 界界普普遍遍遵从遵从的的基基本本规律规律。4.知知道第道第一一类类永永动机动

2、机是是不不可可能制能制成成的的。课标要课标要求求Network Optimization Expert Team【问问题题】：改改变变物物体体内内能能的的方方式式有有哪哪些些？情情景景切切入入给给你你一一段段铁丝铁丝，想想让让 它它的的温温度度升高升高，你你有有 哪哪些些方方法法？Network Optimization Expert Team改变内能的两种方改变内能的两种方式式做做功功热传热传递递对对内内对对外外吸吸热热放放热热内能增内能增加加内能增内能增加加内能减内能减少少内内能能减减少少（外外界界对对物物体体做做 功功）（物物体体对对外外界界做做 功功）（物物体体从从外外界界吸吸 热热）

3、（物物体对体对外外界界放放 热热）U=WU=QNetwork Optimization Expert Team一、热一、热力力学学第一定律第一定律问题问题 2一一根根金金属属丝丝经经过过某某一一物物理过理过程程，温度升温度升高高了，了，除除非事先知非事先知道道，否，否则则根本无法根本无法判判定是定是通通过过 做做功功的方的方法法，还，还是是使用使用了了传热传热的的方法方法使使它的内它的内能能增增加加.因为因为单单纯地纯地对对系统系统做功做功和和单单纯纯地地 对对系系统传统传热热都能都能改改变系变系统统的内的内能能.既然既然它它们在们在改改变系变系统统内能内能方方面是面是等等效的效的，那那么么当

4、当外外界界 对对系系统统做做功为功为 W，又对又对系系统统传传热为热为 Q 时，时，系系统统内内能的能的增增量量 U 应应该是该是多多少？少？知识探究知识探究Network Optimization Expert Team一个一个热热力力学学系统系统的的内内能能增增加加量等量等于于外外界界向它向它传传递递的的 热量热量与与外外界界对它对它所所做做的的功功的的和，和，这这个个关关系叫系叫做做热热力力 学学第第一定一定律律.U 物物体体内内能的能的增增加加量量W 外外界界对对物体物体做做的的功功Q 物物体吸体吸收收的的热热量量U W+QNetwork Optimization Expert Tea

5、m1热力学第一定热力学第一定律律探探究究点点【问问题题 3】：外外界对系界对系统统做功、传做功、传热热，这时系这时系统统的的内内 能增加了。反过能增加了。反过来来系统也可以对外界系统也可以对外界做做功或功或传传热热，那么这时那么这时系系统的内统的内能能将如何变化将如何变化呢呢？U Q WNetwork Optimization Expert Team 【讨论讨论 2】三三者遵者遵从从符号符号法法则则：做做功功 W热热量量 Q内能内能的的改改变变 U取正值取正值“”外界外界对对系统系统做做功功系系统从统从外外界界吸吸收热收热量量系统的内能增加系统的内能增加取负值取负值“”系统系统对对外界外界做做

6、功功系系统向统向外外界界放放出热出热量量系统的内能减少系统的内能减少1热力学第一定热力学第一定律律探探究究点点U Q WNetwork Optimization Expert Team例例 1一一定定量量的的气体气体从从外外界界吸收吸收了了2.2.6 6 10105 5J J 的的 热热 量量，内内 能能 增 加增 加 了了根根据据热热力力学学第第一一定定律律表表达达式式解解析析：Q 0U 0U W QW U Q 4.2105 J 2.6105 J 1.6105 J04.24.2 10105 5J J ，是气体对是气体对外外界做了界做了功功，还是外界对气体做了还是外界对气体做了功功?做了多做了

7、多少少 功功?外界对气体做外界对气体做功功Network Optimization Expert Team2.如图是封闭的汽缸，内部封有一定质量如图是封闭的汽缸，内部封有一定质量 的理想气体外力推动活塞的理想气体外力推动活塞 P 压缩气体压缩气体解解析析：，对缸内气体做功，对缸内气体做功 800 J，同时气体向，同时气体向外界放热外界放热 200 J，则缸内气体的，则缸内气体的 A()A 温温度度升升高高，内内能增能增加加 600 JB 温温度度升高升高，内内能能减减少少 200 JC 温温度度降降低低，内内能增能增加加 600 JD 温温度度降降低低，内内能减能减少少 200 J U W Q

8、 U 800 J (200 J)600 J分分子势子势能能为为零零 分分子子动动能能增增加加温温度度升升高高Network Optimization Expert Team2能量守恒定能量守恒定律律探探究究点点【讨讨论论 3】自然自然界中界中存在多存在多种种运运动动形形式式，每，每种种运运动动形形式式 都都对对应应一种一种能能量，量，请请同同学学们讨们讨论论下下列列运动运动各各对对应应的的是是什什 么么能能量量？机机械械运运动动分分子子的的热运热运动动 电电荷荷定定向运向运动动机械能：动能、势机械能：动能、势能能分分子子内内能能：分分子子动动能能和和分分子子势势能能电电能能Network Op

9、timization Expert Team2能量守恒定能量守恒定律律探探究究点点【问问题题 5】这这些些不不同同的能的能量量可可以以相互相互转转化化吗吗？你？你能能举举出出日日 常常生生活活中能中能量量相相互互转化转化的的例例子子吗吗？Network Optimization Expert Team 塔塔式式太太阳能阳能热热电电站站电电站有站有一一个个高高塔塔，塔塔顶顶上上装有装有锅锅炉炉，塔塔的的周周围装围装有有平平面面反反射射镜镜，它它把把阳阳光光 反反射射后后集集中中在在锅炉锅炉上上，把把锅炉锅炉内内的工的工作作物物质质水加水加热热成成高高温高温高压压蒸蒸汽汽。高。高温温高高压压蒸蒸汽

10、通汽通过过管管道道输送输送到到汽汽轮轮发发电电机机太阳能内能机械能电能Network Optimization Expert Team打打雷放雷放电电时时间间极极短短，但但电电流流异异常强常强大大。放。放电电时时产产ThTh的的强强光光，就是就是闪闪电电。闪闪电电时释时释放放出出的的大量大量热热能能，能使能使局局部空部空气气温温度度瞬间瞬间升升高高万万 2万万摄摄氏度氏度。电能光能、声能、内能Network Optimization Expert Team 光合作光合作用用光光能能化学化学能能化学能电能刚煮好的鸡蛋放入凉水刚煮好的鸡蛋放入凉水中中 内能：鸡内能：鸡蛋蛋凉凉水水Network O

11、ptimization Expert Team2能量守恒定能量守恒定律律探探究究点点大量的事实表明大量的事实表明：能量既不能量既不会会凭空产凭空产生生，也不也不会会凭凭空消空消失失，它只它只能能从一种形从一种形式式转转化化为另一种形为另一种形式式，或或者从者从一个一个物物体体转转移移到到别别 的物的物体体，在转化或在转化或转转移的过程中移的过程中其其总总量不变量不变，这这就是就是能量能量守守恒恒定定 律律能量守恒定律是一切自然现象都遵从的一条自然规律能量守恒定律是一切自然现象都遵从的一条自然规律。关关于它的确立过程及意义，请大家阅读课于它的确立过程及意义，请大家阅读课本本 54 页页到到 55

12、 页页相相 关内关内容并找出答案容并找出答案。Network Optimization Expert Team2能量守恒定能量守恒定律律探探究究点点【问题问题 6】能量守恒定律守恒定律是某一位科学家研究的成果吗？能量守恒定律守恒定律是某一位科学家研究的成果吗？从 18 世世纪末纪末到到 19 世世纪纪 40 年代年代，不不同同领域领域、不不同同角角度度【问问题题 7】他他的的发现被发现被认认为是为是能能量守恒量守恒定定律的律的先先驱的驱的人人和和被公被公认认为为的的第第一一 个提出能量守恒思想的人分别是谁？个提出能量守恒思想的人分别是谁？俄俄国国化化学学家家：盖盖斯斯（先先驱驱）德国德国医医生

13、生：迈迈尔尔（第一第一个个提提出出）【问问题题 8】哪两位哪两位科科学家利用学家利用能能量量守守恒定恒定律律预预言言了了中中微子微子的的存存在在并并在后在后 来来得到了证实？得到了证实？W.泡泡利利和和 E.费费米米Network Optimization Expert Team2能量守恒定能量守恒定律律探探究究点点能量转化和守恒定律能量转化和守恒定律的的发发现现是科学是科学史史上上的的重大重大事事 件件。能能量守量守恒恒定律定律与与细细胞胞学学说说、生、生物物进化进化论论一一起起列列为为 19 世纪的三大发现。世纪的三大发现。【问题问题 9】能量守恒定律的意义？能量守恒定律的意义？把把原来人

14、原来人们们认为认为互互不相关不相关的的各种现各种现象象（如（如力力学的、学的、热热学的学的、电学的电学的、磁磁 学的学的、光光学学的的、化学化学的的、生生物学物学的的、地地理学的等）理学的等）联联系在一起，把表系在一起，把表面面上上完完 全不同的各类运动统一在一个自然规律中。全不同的各类运动统一在一个自然规律中。Network Optimization Expert TeamA.秋千的机械能守恒秋千的机械能守恒B.秋千的能量正在消失秋千的能量正在消失C.只有动能和重力势能的相互转化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，但总能量守恒减少的机械能转化为内能，但总能量守恒解析解析：

15、整整个个过程中过程中只只有有机机械械能能和内和内能能之间之间的的相相互互转转化化，根根据能据能量量守守恒恒定定 律律 D 答答案案正正确确。即时即时检检测测2自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，下列说法正确的是自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，下列说法正确的是（D）Network Optimization Expert Team3永永动动机机探探究究点点【问问题题 10】既既然然一一切切过程过程都都遵遵从从能能量量守恒守恒，是是否否可可以以制制造如造如图图的的这这样样一一 类类装装置置（它它不不需需要要任任何动何动力力或或燃燃料料，却却能能不不断断地地对对外做功外做功）并并且且加加以以利利用用？（不

16、吃草的马（不吃草的马）概概念念：不需不需要动力要动力或或燃燃料料，却能却能源源源不断源不断对外做功对外做功的的 机机器器结结果果：制造制造永动机永动机的的千万次千万次努努力都以力都以失失败而告败而告终终Network Optimization Expert Team3永永动动机机探探究究点点【问问题题 11】永动机永动机是是在什在什么么样样的的历史历史背背景景下下产产 生的生的？17-18 世世纪纪，资资本本主主义义发发展展初初期期，为为满满足足生生产产对对动动 力力日益日益增加增加的需的需求求【讨讨论论 4】第一第一类类永动机永动机失失败败的的原原因因它它的思的思想想违违背背了了能能量守恒定

17、量守恒定律律Network Optimization Expert Team等等效效的的2 一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它它做做的的功功的和，这个关系叫的和，这个关系叫 热热力力学第学第一一定定律律表达式为：表达式为：U W Q.3 能量守恒定律可以表述为：能量守恒定律可以表述为：能量既不能量既不会会凭凭空空产产生生，它只它只能能 也也不不凭凭会会空空消消失失 小小 结结 1 改变系统的内能有两种方式改变系统的内能有两种方式：做做功功和和热热传传，递递这两种方式是这两种方式是从从一一种形种形式式转转化化为为另另一种

18、一种形形式式 或或者者 从一个物体转移到别的物体从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过，在转化或转移的过程中其总量程中其总量不不变变4.第一类永动机是不可能制成的第一类永动机是不可能制成的。Network Optimization Expert Team1.理理解解和和掌握掌握热热力力学学第一第一定定律，律，并并掌掌握握其表其表达达式式。2.能能运用运用热热力力学学第一第一定定律律解解释自释自然然界界能能量的量的转转化化、转移转移问问题题。3.理理解能解能量量守守恒恒定律定律，知知道道能量能量守守恒恒定定律是律是自自然然 界界普普遍遍遵遵从从的基的基本本规律规律。4.知知道第道第一一类类永

19、永动机动机是是不不可可能制能制成成的的。课课标标检检测测Network Optimization Expert Team达达标标检检测测1.如图如图所所示示，A、B 两两点点表示一表示一定定质量的质量的某某种理想气体的两个状态种理想气体的两个状态，当气体从状当气体从状态态 A 变化到状变化到状态态CB 时时（）A.气体内能一定增气体内能一定增加加B.气气体体压压强强变变大大C.气体对外界做气体对外界做功功D.气体对外界放气体对外界放热热解解析析 由由图图可可知知，理理想气想气体体的的变变化为化为等等温温膨膨胀胀，故故气气体压体压强强减减小小，内内能能不不 变变，气体对外做气体对外做功功；由热力

20、学第由热力学第一一定律可定律可知知，气体一定从气体一定从外外界吸收热界吸收热量量.综综 上上可可知知，C 对对，A、B、D 错错.Network Optimization Expert Team达达标标检检测测甲甲B 乙乙P程中程中（）A、外外力对力对乙乙做做功功，甲甲的内的内能能不不变变。B、外、外力力对对乙乙做功做功，乙乙的的内内能能不变不变。C、乙乙传传递递热量给热量给甲甲，乙乙的的内内能能增增加加。D、乙乙的的内内能增能增加加，甲甲的内的内能能不不变变。2.固定容器及固定容器及可可动活动活塞塞 P 都是绝都是绝热热的的，中间有中间有一一导热的固定导热的固定隔隔板板B，B 的两边分别盛的两边分别盛有有气体甲和气体气体甲和气体乙乙。现将活。现将活塞塞 P 缓慢地缓慢地向向 B 移移动动 一段距离一段距离，已知气体的温度已知气体的温度随随其其内内能能的的增增加而升加而升高高C，则则在在移移动动 P 的的过过