第2节　热力学第一定律 第3节　能量守恒定律　 教学设计.doc

第2节热力学第一定律

第3节能量守恒定律

[学习目标]

1．掌握热力学第一定律及其表达式。

2．学会运用热力学第一定律解释自然界能量的转化、转移问题。

3．理解能量守恒定律，知道能量守恒定律是自然界普遍遵从的基本规律。

4．理解永动机是不可能制成的。

知识点1热力学第一定律

1．改变内能的两种方式

做功与传热。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。

知识点2热力学第一定律的应用

1．外界对系统做功，W0，即W为正值；系统对外界做功，也就是外界对系统做负功，W0，即W为负值；

2．外界对系统传递热量，也就是系统从外界吸收热量，Q0，即Q为正值；外界从系统吸收热量，也就是系统向外界放出热量，Q0，即Q为负值；

3．系统内能增加，ΔU0，即ΔU为正值；系统内能减少，ΔU0，即ΔU为负值。

[判一判]

1．(1)ΔU＝W＋Q，该式表示的是功、热量跟内能改变之间的定量关系，在物理学中叫作热力学第一定律。()

(2)物体吸收热量，其内能必然增加。()

提示：(1)√(2)×

知识点3探索能量守恒的足迹

1．俄国化学家盖斯的研究发现，任何一个化学反应，不论是一步完成，还是分几步完成，放出的总热量相同。

2．焦耳的实验精确地测量了做功与传热之间的等价关系，从而为能量守恒定律奠定了牢固的实验基础，也为能量守恒的定量描述迈出了重要的一步。

3．德国医生迈尔通过比对不同地区人血颜色的差异，认识到食物中化学能与内能的等效性，即生物体内能量的输入和输出是平衡的。另外，他还通过海水在暴风雨中较热的现象，猜想热与机械运动的等效性。迈尔是公认的第一个提出能量守恒思想的人。

4．德国科学家亥姆霍兹在不了解迈尔和焦耳研究的情况下，从永动机不可能制成这一事实出发，考察了自然界不同的“力”(指能量)之间的相互关系，提出了“张力”(势能)与“活力”(动能)的转化。

知识点4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

(1)各种形式的能可以相互转化。

(2)互不相关的物理现象可以用能量转化和守恒定律联系在一起。

知识点5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．永动机不可能制成的原因

违背了能量守恒定律。

[判一判]

2．(1)能量既可以转移又可以转化，故能的总量是可以变化的。()

(2)违背能量守恒定律的过程是不可能发生的。()

(3)永动机不能制成，因为它违背了能的转化和守恒定律。()

提示：(1)×(2)√(3)√

1．(对热力学第一定律的理解)做功和传热都可以改变物体的内能，以下说法正确的是()

A．物体放出热量，内能一定减少

B．物体对外做功，内能一定减少

C．物体吸收热量，同时对外做功，内能一定减少

D．物体放出热量，同时对外做功，内能一定减少

解析：选D。物体放出热量，若外界对物体做更多的功，则内能增加，故A错误；物体对外做功，但同时从外界吸收更多的热量，则内能增加，故B错误；物体吸收热量，同时对外做功，如二者相等，则内能不变，若QW，则内能增加，若WQ，则内能减少，故C错误；物体放出热量，同时对外做功，则内能一定减少，故D正确。

2.(对热力学第一定律的理解)美丽的氢气球是很多小孩喜欢的玩具，将一个氢气球释放，它就会在空中持续上升，环境温度会降低，气球体积变大，若氢气球不漏气，下列说法正确的是()

A．气体分子平均间距减小

B．气体的压强不会发生变化

C．外界将对氢气球内气体做正功

D．气体放出的热量小于内能的减少量

解析：选D。气球体积变大，气体的分子数不变，气体分子平均间距增大，故A错误；气球在上升的过程中，环境温度会降低，气球体积变大，由理想气体方程eq\f(pV,T)＝C知，气体压强减小，故B错误；气球体积变大，外界对气体做负功，W0，故C错误；根据ΔU＝W＋Q，因温度降低则ΔU0，外界对气体做负功，W0，故气体同时放出热量Q0，且放出的热量小于内能的减少量，故D正确。

3．(对能量守恒定律的理解)下列对能量守恒定律的认识不正确的是()

A．某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加

B．某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加

C．不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动机，是不可能制成的

D．石子从空中落下，最后停止在地面上，说明机械能消失了

解析：选D。选项A是指不同形式的能量间的转化，转化过程中能量是守恒的；选项B是指能量在不同的物体间发生转移，转移