10.1-10.3 热力学第一定律—人教版高中物理选修3-3课件(共25张PPT)

(共25张PPT)
每日一题
14
如图所示，在质量为m、长度为L1的匀质细金属棒MN的中点处通过一绝缘挂钩与一竖直
悬挂的弹簧相连，弹簧的劲度系数为k。在矩形区域abcd内有匀强磁场，磁感应强度大小
为B，方向垂直纸面向外。与MN的右端N连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的示数，MN
的长度大于ab，ab＝cd＝L2。当MN中没有电流通过且处于平衡状态时，MN与矩形区域
的cd边重合，且指针指到刻度尺的0刻度位置，重力加速度为g。
(1)若要使该电流表能正常工作，则待测电流必须从金属棒的哪一端流入?
(2)刻度尺上距0刻度为x处对应的电流大小是多少?
(3)若弹簧在弹性限度内的最大伸长量为xm，则该电流表的最大量程为多少?
10.1
功和内能
10.2
热和内能
学习目标
1.知道做功与内能改变的数量关系；
2.知道热传递的热量与内能变化的关系；
3.知道做功和热传递是改变内能的两种方式，且是等效的；
4.理解内能、功、热量、温度四个物理量的区别和联系。
链接高考—通常结合第三节以选择题形式考察
问题导学
1.什么是绝热过程？
2.做功与内能变化的关系？
3.什么是热传递？
4.
热传递的三种方式？
5.传递的热量与内能改变量的关系？
1.什么是绝热过程？
绝热过程
系统只通过对外界做功或外界对它做功而与外界交换能量，它不从外界吸热，也不向外界放热。
2.做功与内能变化的关系？
在绝热过程中，外界对系统做的功等于系统内能的增加量。
表达式：ΔU＝W
说明：
1.系统内能的改变量，只与初末状态的内能U1、U2有关，与做功的过程、方式无关；
2.
外界对系统做功时w为正；系统对外界做功时w为负。
外界对系统做功系统内能增加；系统对外界做功系统内能减小。
3.功是过程量，内能是状态量。
3.什么是热传递？
1.定义：
热量从高温物体传递到低温物体，或从物体的高温部分传递到低温部分叫做热传递。
2.条件：物体的温度不同。
3.方向性：高温
低温。（自发）
4.
热传递的三种方式？
热传递的三种方式：
热传导、热对流、热辐射。
5.传递的热量与内能改变量的关系？
内能的增量等于外界向系统传递的热量。
表达式：ΔU＝Q。
说明：
Q是指外界向系统传递的热量，
系统从外界吸收热量Q>0,系统内能增加;
系统向外界放出热量Q<0,系统内能减小。
下列关于热现象的描述正确的是（　　）
A．根据热力学定律，热机的效率可以达到100%
B．做功和热传递都是通过能量转化的方式改变系统内能的
C．温度是描述热运动的物理量，一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同
D．物体由大量分子组成，其单个分子的运动是无规则的，大量分子的运动也是无规律的
C
链接高考—2016新课标1
关于热力学定律，下列说法正确的是（　
　）
A．气体吸热后温度一定升高
B．对气体做功可以改变其内能
C．理想气体等压膨胀过程一定放热
D．热量不可能自发地从低温物体传到高温物体
E．如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡
BDE
链接高考—山东理综2013
做功与热传递的比较
相同点：做功和热传递在改变物体的内能上是等效的；
不同点：
1.
做功是其他形式的能与内能之间的转化；
热传递是不同物体间或同一物体间不同部分之间内能的转移；
2.发生条件：
做功：无条件；
热传递：高温到低温。
10.3
热力学第一定律
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.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。
链接高考—通常以选择题、计算题形式考察
一、热力学第一定律
1．改变内能的两种方式
做功和热传递
等效的
2．热力学第一定律
(1)内容：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所做的功的和。
(2)表达式：ΔU＝Q＋W。
ΔU＝Q＋W
一、热力学第一定律
符号法则：
外界对系统做功：W>0
系统对外界做功：W<0
系统从外界吸收热量：Q>0
系统向外界放出热量：Q<0
系统内能增加：ΔU
>0
系统内能减少：ΔU
<
0
空气压缩机在一次压缩中，活塞对空气做了2×105J的功，同时空气的内能增加了1.5×105J．空气从外界吸收了热量还是向外界放出了热量？传递的热量是多少？
基础夯实
链接高考-热力学第一定律与气体实验定律的综合应用
热力学第一定律与气体实验定律的结合量是气体的体积和温度：
当温度变化时，气体内能变化；当体积变化时，气体将伴随着做功。
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。
3.
利用热力学第一定律判断是吸热还是放热。
如图，一定质量的理想气体从状态a开始，经历过程①、②、③、④到达
状态e。对此气体，下列说法正确的是（　　
）
A．过程①中气体的压强逐渐减小
B．过程②中气体对外界做正功
C．过程④中气体从外界吸收了热量
D．状态c、d的内能相等
E．状态d的压强比状态b的压强小
BDE
链接高考—2018新课标1
如图所示，a、b、c、d表示一定质量的理想气体状态变化过程中的四个
状态，图中ad平行于横坐标轴，dc平行于纵坐标轴，ab的延长线过原点，
以下说法正确的是（　
　）
A．从状态d到c，气体不吸热也不放热
B．从状态c到b，气体放热
C．从状态a到d，气体对外不做功
D．从状态b到a，气体吸热
BD
巩固提升
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另一种形式，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)各种物理现象可以用能量守恒定律联系在一起。
三、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．不可制成的原因：违背了能量守恒定律。
二、能量守恒定律
考察选择题
一定质量的理想气体从状态A经过状态B变化到状态C，其V﹣T图象如图
所示。下列说法正确的有（
　　）
A．A→B的过程中，气体对外界做功
B．A→B的过程中，气体放出热量
C．B→C的过程中，气体压强不变
D．A→B→C的过程中，气体内能增加
BC
巩固提升
4.A、B汽缸的水平长度均为45cm、截面积均为10cm2，C是可在汽缸内无摩擦滑动的、体积不计的活塞，D为阀门．整个装置均由导热材料制成．起初阀门关闭，A内有压强PA＝2.8×105Pa的理想气体．B内有压强PB＝1.4×105Pa的理想气体．忽略连接气缸的管道体积，室温不变，求阀门打开后：
（1）活塞C向右移动平衡后活塞C移动的距离及平衡后B中气体的压强
（2
）自打开阀门到平衡,B内气体是吸热还是放热？简要说明理由。
链接高考
如图所示，体积为V、内壁光滑的圆柱形导热汽缸顶部有一质量和厚度均
可忽略的活塞；汽缸内密封有温度为2.4T0、压强为1.2P0的理想气体。P0
和T0分别为大气的压强和温度。已知气体内能U与温度T的关系为U＝aT，
a为正的常量；汽缸内气体的所有变化过程都是缓慢进行的。求：
（i）缸内气体与大气达到平衡时的体积V1；
（ii）在活塞下降过程中，汽缸内气体放出的热量Q。
课后练习
作业
1.完成前三节大小本习题；
2.预习后三节课本内容。