人教版高中物理选择性必修第三册精品课件 第三章 2.热力学第一定律.ppt

重难探究?能力素养全提升探究一热力学第一定律情境探究1.如图甲所示,该实验为做机械功改变系统内能的实验,该实验与外界没有热量交换,如果外界对系统做的功为W(物块重力所做的功),则它的内能怎样改变?变化了多少?要点提示一个系统,如果它既没有吸收热量也没有放出热量,那么外界对它做功W,则内能增加量为W。2.图乙为做电功改变系统内能的实验,该系统如果电阻发热量为Q,液体的内能怎样变化?变化了多少?要点提示如果外界没有对系统做功,液体从外界吸收热量Q,则内能的增加量为Q。3.如果某一过程中,物体跟外界同时发生了做功和传热,那么,该物体内能的变化ΔU与热量Q及做的功W之间又满足怎样的关系呢?要点提示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。方法突破1.意义热力学第一定律不仅反映了做功和传热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传热之间的定量关系。2.表达式ΔU=W+Q,此式是标量式,应用时单位应统一为国际单位制中的焦耳(J)。3.符号法则正负值做功W热量Q内能的变化ΔU取正值“+”外界对系统做功系统从外界吸收热量系统的内能增加取负值“-”系统对外界做功系统向外界放出热量系统的内能减少4.几种特殊情况(1)若过程是绝热的,即Q=0,则ΔU=W,物体内能的增加量等于外界对物体做的功。(2)若过程中不做功,即W=0,则ΔU=Q,物体内能的增加量等于物体从外界吸收的热量。(3)若过程的初、末状态物体的内能不变,即ΔU=0,则W=-Q(或Q=-W),外界对物体做的功等于物体放出的热量(或物体吸收的热量等于物体对外界做的功)。应用体验典例1(2022江苏徐州高二期末)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0.1m,这段过程活塞对气体的压力逐渐增大,其做的功相当于2×103N的恒力使活塞移动相同距离所做的功,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25J,则压缩冲程气体内能的变化量为J。做功冲程,燃烧后的高压气体对活塞做功,气体推动活塞移动0.1m,其做的功相当于9×103N的恒力使活塞移动相同距离所做的功,若做功冲程气体内能减少量为930J,则该做功冲程气体传递给汽缸的热量为J。?审题突破读取题干获取信息压缩冲程外界对气体做功某段时间内移动的距离为0.1m,其做的功相当于2×103N的恒力使活塞移动相同距离所做的功外界对气体做功的大小压缩气体传递给汽缸的热量为25J气体向外界放热高压气体对活塞做功,气体推动活塞移动0.1m,其做的功相当于9×103N的恒力使活塞移动相同距离所做的功外界对气体做功和做功的大小答案17530解析压缩冲程中,外界对气体做功,W1=F1s=2×103×0.1J=200J,气体向外放热,Q1=-25J,可得气体内能的变化量为ΔU1=W1+Q1=175J。做功冲程,气体对外界做功,W2=-F2s=-9×103×0.1J=-900J,气体内能的减少量为ΔU2=W2+Q2=-930J,解得Q2=-30J,所以气体传递给汽缸的热量为30J。考题点睛针对训练1一个密闭汽缸封闭着一部分空气,用活塞压缩汽缸里的空气,对空气做了900J的功,同时汽缸向外散热200J,则汽缸中空气的内能()A.减少了1100JB.增加了1100JC.减少了700JD.增加了700J答案D解析内能增加量ΔU=Q+W,代入已知数据ΔU=900J-200J=700J,所以汽缸里的空气的内能增加了700J,故D正确,A、B、C错误。探究二热力学第一定律在理想气体状态变化中的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,气球内氦气的压强随外部气压减小而逐渐减小,其温度因启动加热装置而保持不变,高空气温为-7.0℃,球内氦气可视为理想气体。若在此高空,关闭加热装置后:(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?要点提示(1)根据=C可知,气球体积减小,外界对氦气做功。(2)在此高空,ΔU0,W0,根据热力学第一定律ΔU=W+Q可知,Q0,即氦气对外放热。方法突破理想气体做功、传热与内能的变化1.理想气体做功的判断:当气体的体积始终增大(或减少)时,气体对外(或外界对气体)做功。2.理想气体做功的计算:(1)若气体发生等压膨胀(或压缩),则气体对外(或外界对气体)做功W=p·ΔV,ΔV为体积的变化量。(2)若气体发生等容变化,则