2012【优化方案】精品课件：人教物理选修1-2第2章第二节
文档属性
| 名称 | 2012【优化方案】精品课件：人教物理选修1-2第2章第二节 |  | |
| 格式 | rar | ||
| 文件大小 | 400.1KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2011-12-21 08:00:52 | ||
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文档简介
(共22张PPT)
第二节 热力学第一定律
学习目标：
1.掌握热力学第一定律及其公式表达，能够从能量转化的观点理解这个定律．
2．会用表达式ΔU＝Q＋W分析和计算问题．
3．能运用能量守恒定律、热力学第一定律分析计算解决实际问题．
第二节
核心要点突破
课堂互动讲练
知能优化训练
课前自主学案
学习目标
课前自主学案
一、改变内能的两种方式
1．内能的改变有________和________两种方式．
2．在能的转化转移过程中，一个物体，如果没有吸收热量，也没有放出热量，那么外界对它做多少功，它的内能就________多少；如果它既没有对外做功，外界也没有对其做功，则它从外界吸收多少热量，它的内能就_______多少．
热传递
做功
增加
增加
二、热力学第一定律
1．内容：物体内能的增加等于物体从外界吸收的______与外界对物体所做的______的总和．
2．公式：用ΔU表示物体内能的增量，用Q表示吸收的热量，用W表示外界对物体所做的功，那么： ΔU＝__________.
热量
功
Q＋W
核心要点突破
一、对几个概念的理解
1．热量和内能
内能是由系统的状态决定的，状态确定，系统的内能也随之确定，要使系统的内能发生变化，可以通过热传递或做功两个过程来完成．而热量是热传递过程中的特征物理量，和功一样，热量只是反映物体在状态变化过程中所迁移的能量，是用衡量物体内能变化的．热传递的微观实质是在分子相互作用下，通过分子的微观运动来达到内能的改变的．有过程，才有变化，离开过程，毫无意义．就某一状态而言，只有“内能”，根本不存在什么“热量”和“功”，因此，不能说一个系统中含有“多少热量”或“多少功”．
2．做功和热传递——改变物体的内能有两种方式
做功：在绝热过程中，外力做功，物体内能增加；克服外力做功，物体内能减少．
热传递：热量从高温物体传到低温物体，或者从物体的高温部分传到低温部分的过程叫做热传递．热传递是通过热传导、热对流和热辐射三种方式来实现的．在实际的热传递过程中，这三种方式往往不是单独进行的．在单纯传热过程中，吸收热量，物体内能增加；放出热量，物体内能减少．
做功和热传递在改变物体的内能上是等效的，但有区别，做功是能量的转化，热传递是能量的转移．
二、对热力学第一定律的理解
1．由ΔU＝Q＋W，可知改变物体的内能有两种方式：做功和热传递，只知其一无法确定内能的变化．
2．在ΔU＝Q＋W中，W表示做功情况，说明内能和其他形式的能可以相互转化；Q表示吸热或放热的情况，说明内能可以从一个物体转移到另一个物体，而ΔU＝Q＋W是能量守恒定律的具体体现．
3．对公式ΔU＝Q＋W符号的规定
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
4.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，外界对物体做的功等于物体放出的热量．
特别提醒：
(1)应用热力学第一定律时要明确研究的对象是哪个物体或者是哪个热力学系统．
(2)应用热力学第一定律计算时，要依照符号法则代入数据．对结果的正、负也同样依照规则来解释其意义．
课堂互动讲练
热力学第一定律的计算
例1
(2010年高考广东理综卷)
图2－2－1
图2－2－1是密闭的汽缸，外力推动活塞P压缩气体，对缸内气体做功800 J，同时气体向外界放热200 J，缸内气体的( )
A．温度升高，内能增加600 J
B．温度升高，内能减少200 J
C．温度降低，内能增加600 J
D．温度降低，内能减少200 J
【精讲精析】 对一定质量的气体，由ΔU＝W＋Q可知，
ΔU＝800 J＋(－200 J)＝600 J
ΔU为正表示内能增加了600 J
对气体来说，分子间距较大，分子势能为零，内能等于所有分子动能的和，内能增加，气体分子的平均动能增加，温度升高，选项A正确．
【答案】 A
【方法总结】 分析此类问题必须弄清所经过的过程是单一的还是两种过程同时存在，再由ΔU＝Q＋W的符号分析判断．
变式训练1 气体膨胀对外界做功100 J，同时从外界吸收了120 J的热量，它的内能的变化可能是( )
A．减少20 J B．增大20 J
C．减少220 J D．增大220 J
解析：选B.由ΔU＝Q＋W得：ΔU＝120 J＋(－100 J)＝20 J，故B对．
热力学第一定律的定性分析
例2
(2011年高考重庆卷)某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置，它主要由汽缸和活塞组成．开箱时，密闭于汽缸内的压缩气体膨胀，将箱盖顶起，如图2－2－2所示．在此过程中，若缸内气体与外界无热交换，忽略气体分子间相互作用，则缸内气体( )
图2－2－2
A．对外做正功，分子的平均动能减小
B．对外做正功，内能增大
C．对外做负功，分子的平均动能增大
D．对外做负功，内能减小
【精讲精析】 气体膨胀，气体对外做正功，又因气体与外界无热交换，由热力学第一定律可知气体内能减小，因忽略气体分子间相互作用，没有分子势能，所以分子的平均动能减小，选项A正确．
【答案】 A
【方法总结】 (1)在没有特别说明的情况下，一般不考虑气体分子间的作用力和分子势能，物体的内能只有分子动能．
(2)气体体积减小时外界对气体做功，体积增大时气体对外做功．
变式训练2 在温度均匀的液体中，一个小气泡由液体的底层缓慢地升至液面，上升过程中气泡的体积不断增大，则气泡在浮起过程中( )
A．放出热量 B．吸收热量
C．不吸热也不放热 D．无法判断
解析：选B.气体分子之间的距离很大，相互作用力非常小，对气体来说，气体状态变化时，分子势能几乎不变，所以，一定质量的气体的内能变化，就是气体分子热运动的动能总和的变化，即由温度变化所决定．在温度均匀的液体中，一个小气泡由液体的底层缓慢地升至液面的过程中，小气泡温度不变，其内能增量ΔU＝0.上升过程中气泡体积不断增大，气体要对外做功，即W＜0，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W，可知Q＞0.所以气泡在浮起过程中，吸收热量．
知能优化训练
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第二节 热力学第一定律
学习目标：
1.掌握热力学第一定律及其公式表达，能够从能量转化的观点理解这个定律．
2．会用表达式ΔU＝Q＋W分析和计算问题．
3．能运用能量守恒定律、热力学第一定律分析计算解决实际问题．
第二节
核心要点突破
课堂互动讲练
知能优化训练
课前自主学案
学习目标
课前自主学案
一、改变内能的两种方式
1．内能的改变有________和________两种方式．
2．在能的转化转移过程中，一个物体，如果没有吸收热量，也没有放出热量，那么外界对它做多少功，它的内能就________多少；如果它既没有对外做功，外界也没有对其做功，则它从外界吸收多少热量，它的内能就_______多少．
热传递
做功
增加
增加
二、热力学第一定律
1．内容：物体内能的增加等于物体从外界吸收的______与外界对物体所做的______的总和．
2．公式：用ΔU表示物体内能的增量，用Q表示吸收的热量，用W表示外界对物体所做的功，那么： ΔU＝__________.
热量
功
Q＋W
核心要点突破
一、对几个概念的理解
1．热量和内能
内能是由系统的状态决定的，状态确定，系统的内能也随之确定，要使系统的内能发生变化，可以通过热传递或做功两个过程来完成．而热量是热传递过程中的特征物理量，和功一样，热量只是反映物体在状态变化过程中所迁移的能量，是用衡量物体内能变化的．热传递的微观实质是在分子相互作用下，通过分子的微观运动来达到内能的改变的．有过程，才有变化，离开过程，毫无意义．就某一状态而言，只有“内能”，根本不存在什么“热量”和“功”，因此，不能说一个系统中含有“多少热量”或“多少功”．
2．做功和热传递——改变物体的内能有两种方式
做功：在绝热过程中，外力做功，物体内能增加；克服外力做功，物体内能减少．
热传递：热量从高温物体传到低温物体，或者从物体的高温部分传到低温部分的过程叫做热传递．热传递是通过热传导、热对流和热辐射三种方式来实现的．在实际的热传递过程中，这三种方式往往不是单独进行的．在单纯传热过程中，吸收热量，物体内能增加；放出热量，物体内能减少．
做功和热传递在改变物体的内能上是等效的，但有区别，做功是能量的转化，热传递是能量的转移．
二、对热力学第一定律的理解
1．由ΔU＝Q＋W，可知改变物体的内能有两种方式：做功和热传递，只知其一无法确定内能的变化．
2．在ΔU＝Q＋W中，W表示做功情况，说明内能和其他形式的能可以相互转化；Q表示吸热或放热的情况，说明内能可以从一个物体转移到另一个物体，而ΔU＝Q＋W是能量守恒定律的具体体现．
3．对公式ΔU＝Q＋W符号的规定
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
4.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，外界对物体做的功等于物体放出的热量．
特别提醒：
(1)应用热力学第一定律时要明确研究的对象是哪个物体或者是哪个热力学系统．
(2)应用热力学第一定律计算时，要依照符号法则代入数据．对结果的正、负也同样依照规则来解释其意义．
课堂互动讲练
热力学第一定律的计算
例1
(2010年高考广东理综卷)
图2－2－1
图2－2－1是密闭的汽缸，外力推动活塞P压缩气体，对缸内气体做功800 J，同时气体向外界放热200 J，缸内气体的( )
A．温度升高，内能增加600 J
B．温度升高，内能减少200 J
C．温度降低，内能增加600 J
D．温度降低，内能减少200 J
【精讲精析】 对一定质量的气体，由ΔU＝W＋Q可知，
ΔU＝800 J＋(－200 J)＝600 J
ΔU为正表示内能增加了600 J
对气体来说，分子间距较大，分子势能为零，内能等于所有分子动能的和，内能增加，气体分子的平均动能增加，温度升高，选项A正确．
【答案】 A
【方法总结】 分析此类问题必须弄清所经过的过程是单一的还是两种过程同时存在，再由ΔU＝Q＋W的符号分析判断．
变式训练1 气体膨胀对外界做功100 J，同时从外界吸收了120 J的热量，它的内能的变化可能是( )
A．减少20 J B．增大20 J
C．减少220 J D．增大220 J
解析：选B.由ΔU＝Q＋W得：ΔU＝120 J＋(－100 J)＝20 J，故B对．
热力学第一定律的定性分析
例2
(2011年高考重庆卷)某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置，它主要由汽缸和活塞组成．开箱时，密闭于汽缸内的压缩气体膨胀，将箱盖顶起，如图2－2－2所示．在此过程中，若缸内气体与外界无热交换，忽略气体分子间相互作用，则缸内气体( )
图2－2－2
A．对外做正功，分子的平均动能减小
B．对外做正功，内能增大
C．对外做负功，分子的平均动能增大
D．对外做负功，内能减小
【精讲精析】 气体膨胀，气体对外做正功，又因气体与外界无热交换，由热力学第一定律可知气体内能减小，因忽略气体分子间相互作用，没有分子势能，所以分子的平均动能减小，选项A正确．
【答案】 A
【方法总结】 (1)在没有特别说明的情况下，一般不考虑气体分子间的作用力和分子势能，物体的内能只有分子动能．
(2)气体体积减小时外界对气体做功，体积增大时气体对外做功．
变式训练2 在温度均匀的液体中，一个小气泡由液体的底层缓慢地升至液面，上升过程中气泡的体积不断增大，则气泡在浮起过程中( )
A．放出热量 B．吸收热量
C．不吸热也不放热 D．无法判断
解析：选B.气体分子之间的距离很大，相互作用力非常小，对气体来说，气体状态变化时，分子势能几乎不变，所以，一定质量的气体的内能变化，就是气体分子热运动的动能总和的变化，即由温度变化所决定．在温度均匀的液体中，一个小气泡由液体的底层缓慢地升至液面的过程中，小气泡温度不变，其内能增量ΔU＝0.上升过程中气泡体积不断增大，气体要对外做功，即W＜0，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W，可知Q＞0.所以气泡在浮起过程中，吸收热量．
知能优化训练
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