粤教版高中物理选修3-3能量守恒定律.ppt

能量守恒定律 课标定位 学习目标： 1.理解热力学第一定律的内容及物理意义。 2.会用热力学第一定律分析、解释有关的物理问题。 3.理解能量守恒定律及其重要意义。 4.知道第一类永动机不可能制成的原因。 重点难点： 1.运用ΔU＝W＋Q分析有关物理问题。 2.会用能量转化与守恒的观点分析解决有关问题。 课前自主学习 一、热力学第一定律 1．改变内能的方式：_______和___________。 2．功和内能的关系：若物体不存在热传递，当_______对它做功时，它的内能_______ ，关系式为W＝ _______ ；若物体对外做功，则W＜0，ΔU＜0，表明内能_______ 。 做功 热传递 外界 增加 ΔU 减少 3．热传递和内能的关系：若物体既不对外做功，外界对物体也不做功，当物体从外界吸收热量Q时，它的内能_______。关系式为Q＝______；若物体向外放出热量，则Q＜0，ΔU＜0，表明内能_________。 4．热力学第一定律 如果物体跟外界同时发生做功和热传递的过程，那么，物体内能的增加ΔU就等于物体_______的热量Q和_________做的功W之和。 增加 ΔU 减少 吸收 外界对物体 思考感悟 下列现象中能量是怎样转化的？ A.水电站发电时，水轮机被水流冲击转动，带动发电机发电。 B.利用地热发电。 提示： A.机械能转化为电能。 B.热能转化为电能。 二、热力学第一定律应用举例 1.理想气体的微观模型忽略了分子之间的__________，忽略了__________，所以理想气体的内能等于分子热运动的____总和。 2.理想气体的内能只跟______和物质的量有关，与体积____。 作用力 分子势能 动能 温度 无关 三、能量守恒定律 1．大量事实证明：各种形式的能都可以相互转化，并且在转化过程中_________。 2．能量守恒定律：能量既不会凭空________，也不会凭空_______，它只能从一种形式______为另一种形式，或者从一个物体________到别的物体；在转化和转移的过程中其总量_______。 守恒 产生 消失 转化 转移 不变 3．能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的规律之一。它和细胞学说、达尔文的生物进化论一起称为19世纪自然科学的三大发现。 四、第一类永动机是不可能造成的 1．第一类永动机： 不需要任何_______或____却能不断对外________的机器。 2．第一类永动机的设想由于违背了_______________，所以不可能制成。 动力 燃料 做功 能量守恒定律 核心要点突破 一、对热力学第一定律的理解 1．热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种改变内能的过程是等效的，而且给出了内能的变化量和做功与热传递之间的定量关系，此定律应用时各量的单位应统一。 注：一般情况下外界对物体做不做功，需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)若物体体积变小，外界对物体做功，W＞0。 符号 W Q ΔU ＋ 外界对物体做功 物体吸收热量 内能增加 － 物体对外界做功 物体放出热量 内能减少 2．公式ΔU＝Q＋W中的有关问题 3．几种特殊情况 (1)若过程是绝热的，则Q＝0，W＝ΔU，外界对物体做的功等于物体内能的增加。 (2)若过程中不做功，即W＝0，则Q＝ΔU，物体吸收的热量等于物体内能的增加。 (3)若过程的始末状态物体的内能不变，即ΔU＝0，则： W＋Q＝0或W＝－Q。 4．应用热力学第一定律解题的思路与步骤 (1)首先应明确研究对象是哪个物体或者是哪个热力学系统。 (2)分别列出物体(或系统)吸收或放出的热量；外界对物体(或系统)所做的功或物体(或系统)对外所做的功。 (3)根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W列出方程进行求解。 (4)特别注意的就是物理量的正、负号及其物理意义。 二、利用热力学第一定律判断理想气体的状态变化 1．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。 2．理想气体状态变化过程中，存在着能量的转化与转移，应用热力学第一定律解决理想气体状态变化过程中的能量转换问题时要明确： (1)一定质量的理想气体的内能只与温度有关。 (2)一般情况下外界对理想气体做功与否，要看气体的体积是