(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
本部分内容讲解结束
点此进入课件目录
按ESC键退出全屏播放
谢谢使用(共4张PPT)
第四节 裂变和聚变
第四节
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
知能优化训练
本部分内容讲解结束
点此进入课件目录
按ESC键退出全屏播放
谢谢使用
27纪
21世纪教育(w.21cmiy.com)全国最大的中小学教育资源网菇
21世纪教育网普通教学资源模版
击链接
b入阳以,空校父业们因6
北阴学感国公a
国给(共19张PPT)
本章优化总结
高考真题赏析
章末综合检测
本章优化总结
知识体系构建
知识体系构建
高考真题赏析
能量守恒定律
1．能量守恒定律：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，在能的转化或转移过程中其总量不变．
2．不同形式能量之间可以相互转化
(1)自然界中能量存在形式：物体运动具有机械能，分子运动具有内能、电荷的运动具有电能、原子核内部的运动具有原子能等．可见，在自然界中不同的能量形式与不同的运动形式相对应．
(2)不同形式能量之间的转化：摩擦生热是通过克服摩擦做功将机械能转化为内能；水壶中的水沸腾时水蒸气对壶盖做功将壶盖顶起，表明内能转化为机械能；电流通过电热丝做功可将电能转化为内能等．这些实例说明了不同形式的能量之间可以相互转化，且这一转化过程是通过做功来完成的．
3．对能量守恒定律可从以下两方面理解
(1)某种形式的能减少，一定有其他形式的能增加，且减少量和增加量一定相等．
(2)某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等．
例1
在高h＝0.8 m的光滑水平桌面上放着一个质量M＝2 kg的木块，一颗质量m＝10 g的铅弹从水平方向射中木块，把木块打落在地面上，落地点与桌边的水平距离s＝0.4 m．铅弹射中木块后留在木块内，铅的比热容c＝1.3×102 J/(kg·℃)，g取10 m/s2.设增加的内能有η＝60%使铅弹温度升高，铅弹的温度升高多少摄氏度？
【答案】 93 ℃
热力学第一定律
1．在一般情况下，如果物体跟外界同时发生做功和热传递的过程，外界对物体所做的功W加上物体从外界吸收的热量Q等于物体内能的增加ΔU，即ΔU＝Q＋W.
利用ΔU＝Q＋W讨论问题时，必须弄清其中三个量的符号法则，外界对物体做功，W取正值，反之取负值；物体从外界吸收热量，Q取正值，反之取负值；物体内能增加，ΔU取正值，反之取负值．
特别提醒：热力学第一定律是包括内能和机械能在内的能量守恒定律，公式ΔU＝Q＋W本身很简单，关键是要正确使用规定的符号．对于气体做功问题一定要清楚，若压缩气体，则外界对气体做功；若气体膨胀，则气体对外界做功．对于吸热放热问题应是比较直观的．
例2
一定量的气体从外界吸收了2.6×105 J 的热量，内能增加了4.2×105 J.
(1)是气体对外界做了功，还是外界对气体做了功？做了多少焦耳的功？
(2)如果气体吸收的热量仍为2.6×105 J不变，但是内能增加了1.6×105 J，计算结果W＝－1.0×105 J，是负值，怎样解释这个结果？
(3)在热力学第一定律ΔU＝Q＋W中，W、Q和ΔU的正值、负值各代表什么物理意义？
【精讲精析】 依据热力学第一定律分析该类问题，同时应明确热力学第一定律所描述的过程及各物理量的含义．
(1)由热力学第一定律知：ΔU＝W＋Q，
将Q＝2.6×105 J．ΔU＝4.2×105 J代入上式得：
W＝ΔU－Q＝4.2×105 J－2.6×105 J＝1.6×105 J，
W＞0，说明外界对气体做了1.6×105 J的功．
(2)如果吸收的热量Q＝2.6×105 J，内能ΔU增加了1.6×105 J，计算结果为W＝－1.0×105 J，说明气体对外界做功1.0×105 J.
(3)在公式ΔU＝Q＋W 中，ΔU＞0，物体内能增加；ΔU＜0，物体内能减少．
Q＞0，物体吸热；Q＜0，物体放热．
W＞0，外界对物体做功；W＜0，物体对外界做功．
【答案】 (1)外界对气体做了1.6×105 J的功
(2)说明气体对外界做功 (3)见精讲精析
热力学第二定律
1．热力学第二定律的两种表述
(1)按热传递的方向性表述为：热量不能自发地从低温物体传到高温物体，这是热力学第二定律的克劳修斯表述．
(2)按照机械能与内能转化的方向性表述为：不可能从单一热源吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响．这是热力学第二定律的开尔文表述．
2．热力学第二定律的微观意义
(1)一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行．
(2)用熵来表示热力学第二定律：在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小．
3．宏观自然过程的方向性
自然过程指没有外来干扰自然进行的过程．
在自然界中，无论有无生命，所有宏观的自发的过程都具有单向性，都是不可逆过程．如河水向下游流，重物向下落，房屋由新到旧直到倒塌，人要从婴儿到老年直至死亡等．
例3
对热力学第二定律，下列理解正确的是( )
A．自然界进行的一切宏观过程都是可逆的
B．自然界进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，是不可逆的
C．热量不可能由低温物体传递到高温物体
D．第二类永动机违背了能量守恒定律，因此不可能制成
【精讲精析】 由热力学第二定律知自然界一切与热现象有关的宏观过程都是不可逆的，故A错B对．热量可能从低温物体传递到高温物体，如冰箱，故C错，第二类永动机不违背能量守恒定律，违背了热力学第二定律，故D错．
【答案】 B
章末综合检测
本部分内容讲解结束
点此进入课件目录
按ESC键退出全屏播放
谢谢使用(共28张PPT)
第三节 固体和液体
学习目标：
1.知道固体可分为晶体和非晶体，知道晶体和非晶体在物理性质上的差异．
2．知道晶体又可分为单晶体和多晶体，并知道它们之间的区别．
3．知道液体的表面张力，能解释有关现象．
第三节
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、固体
1．固体可分为_____和_______两类．晶体和非晶体的区别主要表现在三个方面
(1)晶体有_______的几何形状，而非晶体则不具有_______的几何形状．
晶体
非晶体
规则
规则
(2)晶体在不同的方向上的物理性质具有
_________，
而非晶体在不同的方向上的物理性质具有
___________．
各向异性
各向同性
(3)晶体熔解时有一定的______，非晶体则没有一定的_______．
2．晶体又可分为_______和_______两类．它们的异同点主要表现在：单晶体在物理性质上表现为_________，而多晶体在物理性质上表现为______
____．单晶体和多晶体都有一定的_______．
熔点
熔点
单晶体
多晶体
各向异性
各向同
性
熔点
二、液体
1．宏观性质：液体的宏观性质介于_____和_____之间，它一方面象固体，具有一定的______，不易压缩；另一方面它又像气体，没有一定的形状，具有____________．
固体
气体
体积
流动性
2．微观结构：液体分子间的作用力比气体分子间的作用力____，比固体分子间的作用力____，因此液体分子在很小区域内呈现暂时的____规则排列，这种小区域杂乱无章地分布且随时变化，因而液体表现出_________；由于液体分子没有固定的平衡位置，所以液体具有_________．
强
弱
有
各向同性
流动性
三、液体的表面张力
1．定义：液体表面层各部分之间的相互吸引力，这种吸引力叫做表面张力
2．效应：液体的表面具有________的趋势．
3．原因：液体表面层的分子比液体内部的分子稀疏，分子间的作用力表现为____力，因而表面层各部分之间相互吸引力，即表面张力．
收缩
引
核心要点突破
一、晶体和非晶体、单晶体和多晶体的比较
1．常见单晶体、多晶体和非晶体举例
单晶体：如石英、云母、食盐、明矾等．
多晶体：一般金属．
非晶体：如玻璃、橡胶、松香、沥青等．
2．晶体和非晶体、单晶体和多晶体的比较
类别 固定的熔点 物理性质的方向性 固定的
熔点
特点 原因 特点 原因
单晶体 有 物质微粒排
列有规则 各向
异性 物质微粒排
列有规则 有
多晶体 无 内部结构
无规则 各向
同性 内部结构
无规则 有
非晶体 无 物质微粒排
列无规则 各向
同性 物质微粒排
列无规则 无
特别提醒：
非晶体的微观结构跟液体非常相似，所以严格地说，只有晶体才叫真正的固体．
二、液体的表面张力
1．表面层
(1)液体跟气体接触的表面存在一个薄层，叫做表面层．
(2)表面层里的分子要比液体内部稀疏些，分子间的距离要比液体内部分子间的距离大些．
在液体内部，分子间既存在着引力，又存在着斥力，引力和斥力的数量级相等，在通常情况下可认为他们是相等的．
在表面层内，分子间的距离比较大，分子间的相互作用力表现为引力．
2．表面张力
液面各部分间这种相互吸引的力，叫做表面张力．
表面张力的作用效果：液体的表面张力使液面具有收缩的趋势．
特别提醒：在体积相等的各种形状的物体中，球形物体的表面积最小，故草叶上的露珠、小水滴要收缩成球形．
三、液晶
1．液晶
有些化合物像液体一样具有流动性，而其物理性质与某些晶体相似，具有各向异性，人们把处于这种状态的物质叫液晶．
2．液晶的特点
位置无序使它像液体，而排列有序使它像晶体，所以液晶是有晶体结构的液体．
特别提醒：液晶物质都具有较大的分子，分子形状通常是棒状、碟状和平板状．
3．液晶的用途
液晶可用作显示元件：有一种液晶，受外加电压的影响，会由透明状态变成混浊状态而不再透明，去掉电压，又恢复透明．当输入电信号，加上适当电压，透明的液晶变得混浊，从而显示出设定的文字或数码．
液晶在生物医学、电子工业、航空工业中都有重要应用．
课堂互动讲练
单晶体、多晶体、非晶体的判断
关于晶体和非晶体，下列说法正确的是( )
A．可以根据各向导性或各向同性来鉴别晶体和非晶体
B．一块均匀薄片，沿各个方向对它施加拉力，发现其强度一样，则此薄片一定是非晶体
例1
C．一个固体球，如果沿其各条直径方向的导电性不同，则该球体一定是单晶体
D．一块晶体，若其各个方向的导热性相同，则这块晶体一定是多晶体
【精讲精析】 判定固体是否为晶体的标准是看是否有固定的熔点．多晶体和非晶体都具有各向同性和无规则的形状，单晶体具有各向异性和规则的形状．
【答案】 CD
【方法总结】 只有单晶体才具有各向异性．
变式训练1 下列说法中正确的是( )
A．只要是具有各向异性的物体必定是晶体
B．只要是不显示各向异性的物体必定是非晶体
C．只要是具有确定的熔点的物体必定是晶体
D．只要是不具有确定的熔点的物体必定是非晶体
解析：选ACD.晶体分成单晶体和多晶体，多晶体和非晶体都具有各向同性，只有单晶体各向异性，故B错，A对；晶体，不管是单晶体还是多晶体，都具有确定的熔点，而非晶体无确定的熔点，故C、D正确．
液体的表面张力
下列有关表面张力的说法中，正确的是( )
A．表面张力的作用是使液体表面伸张
B．表面张力的作用是使液体表面收缩
C．有些小昆虫能在水面自由行走，这是由于有表面张力
D．用滴管滴液滴，滴的液滴总是球形，这是由于表面张力而收缩成球形
例2
【精讲精析】 表面张力的作用效果是使液体表面收缩，由于表面张力，被压弯的液面收缩，使小昆虫浮在液面上；由于表面张力使液滴收缩成球形．
【答案】 BCD
【方法总结】 知道液体表面张力和表面张力的作用效果，熟悉现实中的一些现象就能做出正确的选择．
变式训练2 下列哪些现象主要与液体的表面张力有关( )
A．木块飘浮在水面上
B．雨滴几乎呈球形
C．液体流不过网眼很密的筛子
D．肥皂水的水面能托住小的硬币
解析：选BCD.A选项是由于浮力和重力相平衡，其余的都与表面张力有关．
对液晶的认识
下列叙述中正确的是( )
A．棒状分子、碟状分子和平板状分子的物质呈液晶态
B．利用液晶在温度变化时由透明变混浊的性质可制作电子手表、电子计算器的显示元件
C．有一种液晶，随温度的逐渐升高，其颜色按顺序改变，利用这种性质，可用来探测温度
D．利用液晶可检测肿瘤，还可以检查电路中的短路点
例3
【精讲精析】 通常棒状分子、碟状分子和平板状分子的物质容易具有液晶态，但不是任何时候都呈液晶态，故A错．
【答案】 BCD
【方法总结】 明确液晶的微观结构和特性是解题关键．
变式训练3 下列有关液晶的一些性质的说法中，正确的是( )
A．液晶分子的空间排列是稳定的
B．液晶的光学性质随温度的变化而变化
C．液晶的光学性质随所加电场的变化而变化
D．液晶的光学性质随所加压力的变化而变化
答案：BCD
知能优化训练
本部分内容讲解结束
点此进入课件目录
按ESC键退出全屏播放
谢谢使用(共35张PPT)
第五节 核能的利用
学习目标
1.知道裂变、链式反应及链式反应的条件，能根据裂变方程计算裂变放出的能量．
2 .知道聚变和聚变反应的特点、条件．
3 .会写聚变方程，能根据聚变方程计算放出的能量．
4 .知道什么是核反应堆，了解核电站放射性物质的处理方法
第五节
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、核裂变
1．定义：使重核分裂成_____质量的原子核的核反应．
2．链式反应：由重核裂变产生的中子继续与其他重核发生_______ ，使核裂变反应一代接一代继续下去的过程．
3．临界体积和临界质量：裂变物质能够发生链式反应的_____体积叫做它的临界体积，相应的_____叫做临界质量．
中等
核裂变
最小
质量
二、核聚变和受控热核反应
1．核聚变
(1)定义：由两个_____结合成质量较大的核的反应.
(2)条件：核聚变反应必须在_____(达到几百万摄氏度)下进行，因此聚变也叫热核反应．
(3)特点：①产能效率高；②聚变燃料储量丰富；③安全、清洁．
2．受控热核反应：实现受控热核反应的实验方案,目前有_______聚变和_________聚变两种．
轻核
高温
磁约束
惯性约束
三、核电站
核电站主要组成部分是常规岛和核岛，其热源是_______.
四、核电站的常规岛与核岛
1．由于核电站的发电系统与通常的热电厂相同，所以安装这些设备的区域叫做常规岛．
2．核反应堆：用来释放核燃料中的_____的装置叫核反应堆，安装反应堆的建筑称为核岛．
反应堆
核能
五、核电的安全
1．核电引起的安全问题主要有两个方面：一是:核反应失控，引起_______物质外泄；二是:放射性_____处理不当，会产生环境污染．
2．为了防止核电站事故的发生，现有的反应堆都有四道安全屏障：第一道是耐高温耐腐蚀的陶瓷体燃料芯块，第二道是燃料元件包壳，第三道是_______ ，第四道是_______.
放射性
废料
压力壳
安全壳
3．对核电站放射性废物的处理，固体要先在核电站内专用的废物库暂存，然后送到人烟稀少、地质稳定、地下水位低又远离天然水源的处置场永久贮存，一般要存放几百年；对气态废物和液态废物的处理，主要是采取_________等方法进行稀释，然后排放到指定的区域．
六、核能的多种用途
1．利用核能的主要途径是_____.
2．在能源结构上，用于供暖等低温用热占总热耗量的50%左右．
3．核能源可以低功率长期供电，作为航天器的电源．
4．核动力已经广泛应用于海洋舰艇．
贮存衰变
发电
核心要点突破
一、重核的裂变
1．发现：1938年德国物理学家哈恩与斯特拉斯曼利用中子轰击铀核时，发现了铀核的裂变，向核能的利用迈出了第一步．
3．裂变的解释：当中子进入铀235后，便形成了处于激发状态的复核，复核中由于核子的激烈运动，使核变成不规则的形状，核子间的距离增大，因而核力迅速减弱，使得核由于质子间的斥力作用而不能恢复原状，这样就分裂成几块，同时放出2～3个中子．
这些中子又引起其他铀核裂变，这样，裂变就会不断地进行下去，释放出越来越多的核能，这就叫链式反应，如图3－4－1所示．
图3－4－1
4．裂变的条件：首先要利用中子轰击铀核，使铀核分裂，分裂过程中，又会放出更多中子，这些中子再去轰击更多铀核，产生更多中子，就形成了链式反应．这个反应速度很快，若不加以控制，能量会在很短的时间内急剧释放(原子弹)；如果采用其他方法对反应速度加以控制的话，能量就会缓慢释放(核电站)．
二、轻核的聚变
1．聚变
把轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应，称为聚变．聚变反应又称为热核反应．
2．聚变方程
3．轻核发生聚变的条件
要使轻核发生聚变，就必须使轻核接近核力发生作用的距离10－15 m，但是原子核是带正电的，要使它们接近10－15 m就必须克服电荷间很大的
斥力作用，这就要求使核具有足够大的动能．要使原子核具有足够大的动能，就要给核加热，使物质达到几百万度的高温．综上所述，核聚变只有在超高温条件下才能发生．
三、聚变与裂变的区别
重核的裂变、轻核的聚变都能释放出巨大的核能，但两者是有区别的．
1．原理不同
重核的裂变是重核裂变成几个中等质量的原子核，放出巨大的能量，而聚变是几个轻核聚变(结合)成一个中等质量的原子核，放出巨大的能量．
2．放出能量的大小不同
重核裂变时，平均每个核子释放的能量约为1兆电子伏，而轻核聚变时，平均每个核子释放出的能量在3兆电子伏以上，即聚变比裂变放出更多的能量．
3．废料处理难度不同
裂变产生的废料处理起来比较困难，而热核反应的废料处理要简单得多．
4．“燃料”的丰富程度不同
热核反应所需要的“燃料”——氘在地球上非常丰富，1升海水中大约有0.03克氘，如果用来进行热核反应，放出的能量约和燃烧300升汽油相当．而裂变燃料——铀在地球上储量有限，尤其是用于核裂变的铀235，在铀矿中仅占0.7%，相比起来聚变的燃料——氘要丰富得多．我国是一个“贫铀”的国家，贮藏量不多．
5．两种反应的可控制性不同
裂变反应速度可以比较容易地进行人工控制，因此，现在国际上的核电站都是利用裂变放出能量，而聚变反应的可控制性比较困难，世界上许多国家都积极研究可控热核反应的理论和技术．我国可控热核反应的研究情况：1984年9月，我国自行研制的可控热核反应实验装置“中国环流器一号”顺利启动.1994年，具有国际先进水平的可控热核反应实验装置“HT－7超导托卡马克”已安装调试成功，我国在研究可控热核反应方面已经具有一定的实力．
课堂互动讲练
例1
对重核裂变的认识
关于重核的裂变，以下说法正确的是( )
A．核裂变释放的能量等于它俘获中子时得到的能量
B．中子从铀块中通过时，一定发生链式反应
C．重核裂变时释放出大量能量，产生明显的质量亏损，所以核子数要减小
D．铀核裂变为中等质量的原子核时，要发生质量亏损，放出核能
【精讲精析】 根据重核发生裂变的条件和裂变放能的原理，分析可知裂变时因铀核俘获中子即发生核反应，是核能转化为其他形式能的过程．因其释放的能量是远大于其俘获中子时吸收的能量的．链式反应是有条件的，即铀块的体积必须大于其临界体积．如果体积小，中子从铀块中穿过时，碰不到原子核，则链式反应就不会发生．在裂变反应中核子数是不会减少的，因此选项A、B、C均错．铀核裂变为中等质量的原子核时，由于平均质量减少，还会再发生质量亏损，从而释放出核能．
【答案】 D
【方法总结】 重核发生裂变的条件是：(1)要俘获慢中子；(2)铀块体积大于临界体积．重核裂变时都发生质量亏损，放出核能．
变式训练1
关于铀核裂变，下述说法正确的是( )
A．铀核裂变的产物是各种各样的，但只能裂变成两种不同的核
B．铀核裂变时还能同时释放出多个中子
C．为了使裂变的链式反应容易进行，最好用纯铀235
D．铀块的体积对产生链式反应无影响
解析：选BC.铀核受到中子的轰击，会引起裂变，裂变的产物是各种各样的，具有极大的偶然性，但裂变成两块的情况多，也有的分裂成多块，并放出几个中子，铀235受中子的轰击时，裂变的概率大，而铀238只有俘获能量在1 MeV以上的中子才能引起裂变，且裂变的几率小．而要引起链式反应，需使铀块体积超过临界体积．故选项B、C正确．
对核聚变的理解
关于聚变，以下说法正确的是( )
A．两个轻原子核聚变为一个质量较大的原子核放出的能量比一个重核分裂成两个中等质量的原子核放出的能量大很多倍
B．一定质量的聚变物质聚变时放出的能量比相同质量的裂变物质裂变时释放的能量大很多倍
C．聚变发生的条件是聚变物质的体积大于临界体积
D．发生聚变反应时，原子核必须有足够大的动能
例2
【精讲精析】 一个重核裂变释放的能量大于两个轻核聚变时释放的能量．如一个铀235核裂变成锶和氙，释放141 MeV能量，一个氘核和一个氚核聚变成一个氦核，只释放17.6 MeV能量，但轻核的每个核子平均释放的能量(3.52 MeV)大于重核每个核子平均释放的能量(0.6 MeV)．一定质量的轻核数目远大于同质量的重核的数目．所以一定质量的轻核聚变释放的能量远大于同质量的重核裂变释放的核能．
只有在几百万摄氏度高温下，原子核获得足够大的动能，才能克服相互间库仑力而互相靠近，当两原子核距离靠近到小于10－15 m时，在核力的作用下聚合成一个新原子核．
【答案】 BD
变式训练2
据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界第一套全超导核聚变实验装置(又称“人造太阳”)已完成了首次工程调试．下列关于“人造太阳”的说法正确的是( )
答案：AC
核能的计算
例３
【答案】 见精讲精析
【方法总结】 在原子核发生裂变时，往往有中子参与裂变反应，有的同学在计算核能时，认为中子不是原子核，从而忽略了中子的质量，造成错解．解决办法是严格按照质量亏损的步骤、方法计算．
变式训练3
答案：2.64×1027MeV
知能优化训练
本部分内容讲解结束
点此进入课件目录
按ESC键退出全屏播放
谢谢使用(共30张PPT)
第三节 新能源的开发
学习目标：
1.知道什么是传统能源，什么是能源危机．
2．知道有哪些新能源和新能源开发的意义．
3．知道太阳能、风能、生物质能、地热能、氢能的优点和应用．
第三节
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、能源的分类
常规能源有____、_______、________等，而新能源主要包括核能、太阳能、风能、生物质能、地热能、氢能等．
煤
石油
天然气
二、新能源
1．太阳能
利用太阳能主要有三种方式：(1)光热转换——是指把太阳的光能转换为_____能的过程；
(2)光电转换——是指把太阳辐射的能量直接转换为______能的过程；
(3)光化学转换——是指将太阳能转换为_______能的过程．
内
电
化学
2．风能：风是流动的空气，所以风具有能量．风能的利用主要有两种方式
(1)将风能直接转变为_______能，如风车带动水泵抽水；
(2)将风能转化为_____能，如风力发电机．
3．生物质能：是由生物体产生的能量，是以____能的形式存在于生物体中的太阳能，来源于植物的______作用．
机械
电
化学
光合
4．地热能：地热能是由地球内部释放出来的能量．地热水的利用分直接利用和地热发电．
5．氢能：利用氢气燃烧放出的能量．氢能的利用有两个关键：一是廉价的制氢方法(利用聚焦______能获得高温来分解水，从而得到氢)；二是氢的储存，目前公认最有前途的方法是
“___________”．
太阳
金属储氢
核心要点突破
一、能源和能源危机
1．能源的分类
一次能源 二次能源
常规能源 燃料能源 煤、石油、天然气、植物秸秆 煤气、焦炭、汽油、柴油
液化石油气、酒精
非燃料能源 水能 电力、蒸汽、热水、余热
新
能
源 燃料能源 核燃料 沼气、氢气
非燃料能源 太阳能、风能、地热能、潮汐能 激光
2.能源危机
地球上可供使用的传统能源是有限的，是不可再生的．煤和石油是地球在几十亿年中积攒下来的不可再生能源，它们是有限的．按20世纪末的消费量估算，已经探明的可供开采的石油和天然气，也许只能维持几十年，即使是储量最多的煤炭，也不过维持开采200多年．自从煤炭和石油成为人类社会的主要能源以后，人类便开始大量消耗自然界用几十亿年积累起来的(财富)资源．随着生产的发展和生活水平的提高，迅速增长的能量消耗与日益耗竭的能源之间矛盾加剧，如果没有新的能源供应，世界将面临能源短缺的危机．
二、新能源的开发
1．新能源
人类正在开发和利用的新能源是核能、太阳能、风能、生物质能、地热能和氢能．
2．太阳能
(1)太阳能的优点
利用太阳能获得电力，需通过太阳能电池进行光电转换来实现．它同以往其他电源发电原理完全不同，具有以下优点：①无枯竭危险；②绝对干净(无公害)；③不受资源分布地域的限制；④可在用电处就近发电；⑤能源质量高；⑥获取能源花费的时间短，因此在能源开发中占相当大的分量．
(2)太阳能也存在着明显的缺点
①分散性．到达地球表面的太阳辐射能虽然总量很大，但是能流密度比较低．
②间断性．由于昼夜、季节、地理纬度和地形等自然条件的限制，以及天气等随机因素的影响，地球上接收到的太阳辐射是不连续的、不稳定的．
这对太阳能的大规模利用提出了挑战．怎样高效利用太阳能仍是科学研究的课题．
(3)太阳能的利用方式
人类利用太阳能的方式可分为以下几种．
①光热转换是太阳辐射能的聚集的过程．
优点：技术最为成熟，成本最为低廉，应用最为广泛．
装置：平板集热器和聚光式集热器．
应用：太阳能热水器、太阳能温室、太阳能干燥器等都是平板集热器，也叫非聚光式集热器．
反射式太阳灶、高温太阳炉是聚光式集热器．
②光电转换是把太阳辐射的能量直接转换为电能的过程．
优点：技术已经成熟，应用较广．
装置：太阳能电池．
应用：太阳能电池使用简便，易于维护，适用于电子仪表、高山气象站、输油输气管道的维护等许多方面，尤其可以分散地用在高山、沙漠、海岛等地，这样可以避免铺设输电线路.90%的人造卫星和宇宙飞船都采用太阳能电池供电．
③光化学转换是将太阳能转换成化学能的过程．主要途径是绿色植物吸收太阳辐射的能量，以二氧化碳和水为原料，生产出有机物质并放出氧．这个过程就是光合作用．这个过程生成的碳水化合物(糖类)，在生物体内供给生命活动所需的能量．光合作用把不能被生物利用的太阳能转化为可以被生物利用的化学能．
3．风能
(1)风能：风是由于空气的流动而形成的，风具有能量，是一种天然能源．风能蕴藏量丰富，可以再生，永不枯竭，没有污染，随处都可以开发利用．
(2)优点和不足
在重视环境保护的时代，使用风能这种“绿色”能
源，对改善地球生态环境、减少空气污染有着非常积极的价值．
风能突出的弱点是密度低、不稳定、地区差异大．
(3)应用
①将风能直接转变为机械能．
②风力发电是将风能转化为机械能，最终转化为电能．
4．生物质能
(1)生物质能：由生物体产生的能量就是生物质能．生物质能是以化学能的形式储存在生物体中的太阳能，来源于植物的光合作用．
(2)应用：生物质能主要来源于柴薪、人畜粪便、城市垃圾和水生植物等．除柴薪可以直接燃烧外，利用生物质能的技术还有沼气生产、酒精制取、人造石油的制造、生物质能发电等．
5．地热能
(1)地热能：地热能是由地球内部释放出来的内能．一般认为地热来源于地球深处熔融的岩浆和放射性物质的衰变．
(2)应用：可以通过地下蒸汽、地热水(温泉)、地下干热岩体来得到地热能．地热能可直接用于采暖、水产养殖、温室养殖，以及医疗等方面．天然温泉与人工开采的地下热水，已经广泛使用．据联合国统计，世界地热水的直接利用远远超过地热发电，中国的地热水直接利用居世界首位．
6．氢能
(1)氢能：无论核能还是太阳能，都不便于储存和携带．目前迫切需要一种能替代石油、储量丰富
、不污染环境的燃料．这种理想的燃料就是氢．
(2)氢能的开发和利用
①两个难题
作为潜在的能源，氢能的开发利用需要解决两个难题．一个难题是氢的制备，需要一种价廉易行的方法；二是氢的储存和运输要比较方便．
②氢的制备方式
一是用电解水的办法可以得到氢，但是所消耗的能量会大于氢燃烧放出的能量，显然不合算．
二是可以利用聚焦太阳能获得高温来分解水，从而得到氢，这是廉价制氢的最有希望的方法．
③储存氢的三种方式
一是气态储氢，将氢气储存在钢瓶中；二是液态储氢，将液氢储存在大罐内；三是“金属储氢”，就是使氢与一些合金发生化学反应，生成金属氢化物，这一反应是可逆的，在一定温度、压力下，金属氢化物将重新分解出氢供使用，这是目前公认最有前途的一种方法．
(3)应用
氢－氧燃料电池，实验用的氢燃料汽车都是氢的直接应用．将来我们若能获取大量的廉价氢，氢燃料可以取代现在使用的所有能源．
课堂互动讲练
太阳能的利用
太阳直接射到地面上的辐射功率，在与光垂直的平面上，每平方米的功率约为1400 W．若面积为2 m2，且与阳光垂直的某热水器内有10 kg的水，且水的初温为20 ℃，热效率为80%，需多长时间才能使水沸腾[已知c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
例1
【答案】 1500 s
【方法总结】 转化率是太阳能和热能联系的关键．
风能的利用
某地区的平均风速是6 m/s，已知空气密度为1.3 kg/m3，此地有一风车，其叶片转动而形成一个半径为20 m的圆面，假如这个风车能将此圆内10%的气流动能转化为电能，求这个风车发电的功率．
例2
【答案】 1.76×104 W
【方法总结】 风力发电是将机械能转化为电能，风能属可再生能源，正确解题要求能建立清晰的物理图景和物理模型．
氢能的利用
以氢气为燃料的汽车发动机在燃烧过程中，只会排出水蒸气而无二氧化碳等其他废气排出，因而不会产生温室效应，具有环保意义．
某汽车重6 t，阻力为车重的0.05倍，最大输出功率为60 kW.若此车以最大速度匀速行驶300 km，发动机的效率为50%，则需要多少氢气做燃料？(g＝10 m/s2，若已知每摩尔氢气燃烧后生成水蒸气并放出285.8 kJ的热量)．
例3
【答案】 12.6 kg
知能优化训练
本部分内容讲解结束
点此进入课件目录
按ESC键退出全屏播放
谢谢使用(共13张PPT)
本章优化总结
专题归纳整合
章末综合检测
本章优化总结
知识网络构建
知识网络构建
能源的开发与利用
能源的开发与利用
专题归纳整合
第一次工业革命与第二次工业革命的不同点
1．两次工业革命的标志不同
第一次工业革命以蒸汽机为标志，发展主线为：蒸汽机→交通运输→生产力提高；
第二次工业革命以电力和电信的应用为标志，发展主线为：电力科学→电力技术→电力、电信的应用发展．
2．生产、技术、科学三者之间的关系不同
在第一次工业革命中，从工具机到蒸汽机的发明、制造和改进，主要是靠工匠积累起来的经验和工艺技能.18世纪下半叶出现了具有实用价值的蒸汽机，但有关蒸汽机和热力学的科学理论却是在相隔半个世纪后才陆续建立起来．它们之间呈现出“生产——技术——科学”的发展顺序．
在第二次工业革命中，从奥斯特发现电流磁效应到人类发明电动机，从法拉第发现电磁感应定律
到人类发明发电机，从麦克斯韦创立电磁场理论到人类发明无线电技术，新技术都是在新的自然科学理论直接指导下创造出来的，然后才运用于生产实践．这是一个“科学——技术——生产”的清晰顺序．
总之，如果说在第一次工业革命时代，是社会生产发展的需要推动了技术进步，并最终促进了科学的发展；那么在第二次工业革命中，科学已经成为技术与生产的先导．
能源与可持续发展
1．能源短缺
造成能源短缺的原因来自两个方面：
一是能源的消费需求过大．世界各国经济增长使能源需求量增加．
二是不可再生能源本身储量有限，而开采的规模却越来越大．
2．能源与可持续发展
可持续发展是一个涉及经济、社会、文化、技术及自然环境的综合概念．可持续发展思想包括几个观点：
第一，寻求自然资源及其开发利用之间的平衡，既要发展又要考虑到环境系统的再生能力．
第二，人类的生产方式与生活方式要与地球承载能力保持平衡，既要创造美好的生活，又要合理地利用自然资源．
第三，要提高技术水平，提高经济生产能力．
例
太阳能是天然的洁净能源，目前对太阳能的研究和议论已经相当多，但今天对太阳能的利用还是非常有限的．其主要原因是( )
A．难以将阳光有效地聚集
B．核能更为有效
C．尚未开发出有效的收集和储存太阳能的系统
D．太阳能系统尚不安全
【精讲精析】 目前阳光聚集的问题已解决；核能的利用与开发太阳能的技术不存在因果关系；目前尚未开发出有效的收集和储存太阳能的系统．故应选C.
【答案】 C
章末综合检测
本部分内容讲解结束
点此进入课件目录
按ESC键退出全屏播放
谢谢使用(共22张PPT)
本章优化总结
专题归纳整合
章末综合检测
本章优化总结
知识网络构建
知识网络构建
专题归纳整合
衰变及其规律
1．放射性元素的衰变
(1)原子序数大于83的原子核都是不稳定的，它们能够自发地放射出某种粒子而衰变成新的原子核．
(2)衰变遵守以下规律：a.质量数守恒；b.电荷数守恒；c.能量守恒；d.动量守恒．
(4)三种射线的实质和特征．
种类 α射线 β射线 γ射线
组成 高速氦核流 高速电子流 光子流(高
频电磁波)
穿透本领 最弱
用纸能挡住 较强
穿透几毫
米厚的铝板 最强
穿透几厘
米厚的铅板
对空气的
电离作用 很强 较弱 很弱
3.半衰期
(1)定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，叫这种元素的半衰期．
(2)半衰期的有关计算
由以上两式联立解得
n＝(A－A′)/4，
m＝(A－A′)/2－Z＋Z′.
由此可见确定衰变次数可归结为求一个二元一次方程组的解．有了这个方程组，确定衰变次数就十分方便．
实际确定方法：根据β衰变不改变质量数，首先由质量数改变确定α衰变次数，然后根据核电荷数守恒确定β衰变次数．
例1
(2011年高考海南卷)2011年3月11日，日本发生九级大地震，造成福岛核电站严重的核泄漏事故．在泄漏的污染物中含有131I和137Cs两种放射性核素，它们通过一系列衰变产生对人体有危害的辐射．在下列四个式子中，有两个能分别反映131I和137Cs的衰变过程，它们分别是________和________(填入正确选项前的字母).131I和137Cs原子核中的中子数分别是________和________．
A．X1―→137 56Ba＋10n
B．X2―→131 54Xe＋ 0－1e
C．X3―→137 56Ba＋ 0－1e
D．X4―→131 54Xe＋11p
【精讲精析】 根据核反应方程的质量数、电荷数守恒知，131I的衰变为选项B,137Cs的衰变为选项C,131I的中子数为131－53＝78，137Cs的中子数为137－55＝82.
【答案】 B C 78 82
质量亏损和核能
1．质量亏损
组成原子核的核子的质量与原子核的质量之差叫质量亏损．
注意：质量数与质量是两个不同的概念．
2．质能方程
E＝mc2即一定的能量和一定的质量相联系，物体的总能量和它的质量成正比．
核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm，其能量也要相应的减少，即ΔE＝Δmc2.
原子核分解成核子时要吸收一定的能量，相应的质量增加Δm，吸收的能量ΔE＝Δmc2.
3．获得核能的途径
(1)重核裂变：重核俘获一个中子后分裂成为两个(或多个)中等质量核的反应过程．重核裂变的同时放出几个中子，并释放出大量核能．为了使铀235裂变时发生链式反应，铀块的体积应大于它的临界体积．
(2)轻核聚变：某些轻核结合成质量较大的核的反应过程，同时释放出大量的核能，要想使氘核和氚核合成氦核，必须达到几百万度以上的高温，因此聚变反应又叫热核反应．
4．核能的有关计算
(1)根据质量亏损计算
根据爱因斯坦质能方程，用核子结合成原子核时质量亏损(Δm)的千克数乘以真空中光速(3×108 m/s)的平方，
即ΔE＝Δmc2.①
(2)根据1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV能量，用核子结合成原子核时质量亏损的原子质量单位数乘以931.5 MeV，
即ΔE＝Δm×931.5 MeV.②
注意：式①中Δm的单位为kg，式②中Δm的单位是u，ΔE的单位是阿MeV.
例2
两个动能均为0.35 MeV的氘核对心正碰，聚变后生成氦核同时放出一个中子．已知氘核的质量为3.3426×10－27 kg，氦核的质量为5.0049×10－27 kg，中子的质量为1.6745×10－27 kg.设聚变中放出的能量都转变成了氦核和中子的动能，求氦核的动能．
【精讲精析】 两个氘核发生聚变的质量亏损与放出的能量分别为
Δm＝2mH－mHe－mn
＝(2×3.3426×10－27－5.0049×10－27－1.6745×10－27) kg＝5.8×10－30 kg，
ΔE＝Δmc2＝5.8×10－30×(3×108)2 J
＝5.22×10－13 J＝3.26 MeV.
两个氘核对心正碰发生聚变的过程中动量守恒，由此有
mHvH－mHvH＝mHevHe－mnvn.
两个氘核发生聚变的过程，由能量守恒有
【答案】 0.99 MeV
【方法总结】 两个氘核正碰其动量大小相等、方向相反，总动量为零．由聚变过程动量守恒可知，聚变后氦核与中子的动量同样大小相等、方向相反，则有pHe＝pn.再由动能与动量大小的关系式Ek＝ 可知，聚变后氦核与中子的动能之比为
＝ .
又由聚变过程能量守恒有
EkHe＋Ekn＝2EkH＋ΔE.
由以上两式求出氦核动能EkHe.
章末综合检测
本部分内容讲解结束
点此进入课件目录
按ESC键退出全屏播放
谢谢使用(共27张PPT)
第三节 热机的工作原理
学习目标：
1.知道什么是热机以及热机的工作原理．
2．了解内燃机的工作原理．
3．了解燃气轮机和制冷机的工作原理．
第三节
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、热机
1．热机是把_______转化为_______的一种装置．
2．蒸汽机和蒸汽轮机是把_______的内能转化为机械能，内燃机和燃气轮机是把________的内能转化为机械能．
二、蒸汽机和蒸汽轮机
1．蒸汽机：工作物质是________，它是从加热器吸收热量，其中部分热量用于推动活塞_______，剩余的热量排入冷凝器．
2．蒸汽轮机：它是用高压水蒸气驱动_______，带动转子高速旋转，能输出强大动力．
内能
机械能
水蒸气
燃气
水蒸气
做功
叶轮
三、内燃机和燃气轮机
1．内燃机
(1)燃料在汽缸内燃烧，直接利用汽缸内生成的高温高压气体推动活塞做功．
(2)工作原理
①内燃机的一个工作循环一般由______、_____、_______和_______四个冲程组成．四个冲程循环往复，内燃机持续工作．内燃机的一个工作循环，活塞往复____次，做功____次，飞轮转____转．
②能量转化
在内燃机工作的四个冲程中，只有______冲程燃气对外做功，完成______向_______的转化；压缩冲程是将_________转化为____能的过程．
吸气
压缩
做功
排气
两
一
两
做功
内能
机械能
机械能
内
2．燃气轮机
燃气轮机没有汽缸和活塞，工作时将燃油喷入__________，燃烧后产生高温高压燃气，驱动涡轮旋转，将燃气的_______转化为________．
四、制冷机
制冷机跟蒸汽机、内燃机一样都属于_____，只是两者的作用正相反．热机利用吸收的热量的一部分做功，同时将另一部分排放；而制冷机则利用外界对它所做的功，从待冷却物体中吸收热量，同时向高温物体排放．
燃烧室
内能
机械能
热机
核心要点突破
一、热机
1．热机
热机是把内能转化成机械能的一种装置．
如蒸汽机把水蒸气的内能转化为机械能；内燃机是把燃烧后的高温高压气体的内能转化为机械能；燃气轮机把燃气的内能转化为机械能．
2．热机的组成部分
热源：指燃烧燃料而获得能量的部件．
工作物质：指利用获得的热量来做功的物质．如蒸汽机里的蒸汽，内燃机里燃烧后的高温气体，燃气轮机内的燃气．
冷凝器：把工作物质做功后所剩余的热量进行再吸收的部分．如推动活塞做功后放出的蒸汽的温度也很高，如果把这种蒸汽直接放入大气中，则大气就是冷凝器．当然这样就白白浪费了剩余蒸气所具有的能量，通常把这种工作后的剩余蒸汽通过管道送入居民区用于烧水、做饭、取暖等．
3．热机的工作原理
工作物质从热源吸收热量Q1，推动活塞做功W，然后排出废气，同时把热量Q2散发到冷凝器中．
根据能量守恒，有Q1＝W＋Q2.
4．热机的种类
热机分为外燃机和内燃机两种．如蒸汽机、蒸汽轮机属于外燃机；内燃机包括柴油机、汽油机、燃气轮机．
特别提醒：热机必须有热源和冷凝器，工作时总要向冷凝器中散热，总有Q1＞W.即使是理想热机，无摩擦、无漏气，也不可能把吸收的热量Q1全部转化为机械能，因此η＜1.
二、内燃机的工作原理
1．内燃机的四冲程
内燃机的一个工作循环一般由吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程四个冲程组成．
注意：活塞由最上端运动到最下端或最下端运动到最上端叫做一个冲程．
(1)吸气冲程：此时，进气门打开，排气门关闭，在飞轮作用下，活塞向下运动，汽油和空气的混合物进入汽缸，混合气体体积增大，温度近似看做不变，即工作物质没有传热和做功效应，其内能近似不变．
(2)压缩冲程：在飞轮作用下，活塞向上运动，燃料混合物被压缩，外界对工作物质做功使工作物质内能增加，温度升高．
(3)做功冲程：在压缩冲程结束时由电火花点火，使燃料燃烧，产生高温高压气体，推动活塞向下运动，在此阶段中，工作物质既从高温热源(燃烧的燃料)t1吸热Q1，又对外做负功(－W)，其内能先是在吸热后增加，又在对外做功后减少．
(4)排气冲程：此时，进气门关闭，排气门打开，在飞轮作用下，活塞向上运动，把温度较高的废气排出汽缸，同时将一部分热量Q2传递给外界环境(低温热源t2)，其内能继续减少．
2．四冲程柴油机原理图，如图2－3－1.
柴油机工作过程原理图
图2－3－1
3．四冲程汽油机原理图，如图2－3－2.
图2－3－2
三、制冷机
1．工作原理
如图2－3－3所示，制冷机的压缩机在电动机等的带动下做功，将蒸汽状的制冷剂压入冷凝器(散热器)，制冷剂在冷凝器(散热器)中液化，放出热量；液态的制冷剂进入蒸发器后，通过很细的管道后膨胀、汽化，这个过程中冷库的温度降低．其后再次进入压缩机，准备下一次循环过程．
制冷机的结构和工作原理
图2－3－3
特别提醒：制冷机可以使用不同的制冷剂．过去常用氟利昂，但是因为氟利昂会破坏大气的臭氧层，现在已改用R134a了．
2．热机与制冷机的联系与区别
广义地讲，制冷机跟蒸汽机、内燃机一样都属于热机，只是两者的作用正好相反．热机利用吸收的热量的一部分做功，同时将另一部分排放(图2－3－4甲)；而制冷机则利用外界对它所做的功，将待冷却物体中的热量取出，同时向高温物体排放(图2－3－4乙)．
图2－3－4
课堂互动讲练
内燃机工作原理的理解
例1
内燃机工作的四个冲程中，将内能转化为机械能的是( )
A．吸气冲程 B．压缩冲程
C．做功冲程 D．排气冲程
【精讲精析】 内燃机要完成一个工作循环，就要完成吸气、压缩、做功和排气这四个冲程．燃料是在做功冲程中燃烧的．化学能先转化为内能，产生高温高压的气体，推动活塞做功，内能再转化为机械能的．而另外三个冲程是要消耗机械能的．所以选项应为C.
【答案】 C
变式训练1 下列叙述正确的是( )
A．在构造上，汽油机汽缸顶部有火花塞，柴油机汽缸顶部有喷油嘴
B．在吸气冲程中，汽油机吸入汽缸的是汽油，柴油机吸入汽缸的是柴油
C．在压缩冲程中，汽油机是压燃机点火，柴油机是点燃式点火
D．在做功冲程中，汽油机汽缸里燃气压强比柴油机里的高
解析：选A.由于汽油机与柴油机的区别是：汽油机汽缸顶部有火花塞，柴油机汽缸顶部有喷油嘴；汽油机吸入汽缸的是空气与汽油的混合物，柴油机吸入汽缸的只是空气；在压缩冲程中，汽油机是点燃式点火，柴油机是压燃式点火；在做功冲程中，柴油机燃气压强高，因而效率比汽油机的高．
对制冷机工作原理的理解
例2
图2－3－5
图2－3－5所示为电冰箱的工作原理．压缩机工作时，使制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环从而达到制冷的效果，那么，下列说法正确的是( )
A．在冰箱外的管道中，制冷剂迅速膨胀并放出热量
B．在冰箱内的管道中，制冷剂迅速膨胀并吸收热量
C．在冰箱外的管道中，制冷剂被剧烈压缩并放出热量
D．在冰箱内的管道中，制冷剂被剧烈压缩并吸收热量
【精讲精析】 根据制冷机的制冷原理可知，在冰箱内的管道中，制冷剂迅速膨胀是汽化过程要吸收热量，在冰箱外的管道中，制冷剂被剧烈压缩是液化过程要放出热量．故只有B、C两项正确，A、D两项错误．
【答案】 BC
【方法总结】 记住并理解制冷机的工作原理很重要．
变式训练2 制冷机向空气放出的热量用Q1表示，从冷库吸收的热量用Q2表示，需要外界做功用W表示，关于三者的关系正确的是( )
A．Q1＝Q2＝W B．Q1＜Q2＜W
C．Q2＞Q1＞W D．Q1＝Q2＋W
答案：D
知能优化训练
本部分内容讲解结束
点此进入课件目录
按ESC键退出全屏播放
谢谢使用(共40张PPT)
第二节 物体的内能
学习目标：
1.知道分子的动能，知道温度是物体分子热运动平均动能的标志．
2．知道分子间的相互作用力，掌握分子间作用力的特点．
3．知道分子的势能，分子的势能跟物体的体积有关．
4．知道内能是物体中所有分子做热运动的动能和分子势能的总和．
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、分子的动能 温度
1．分子动能：物体的分子由于______而具有的能，叫做分子的动能．
2．分子平均动能：分子平均动能是物体里所有分子动能的_________．
运动
平均值
3．温度：温度是物体分子热运动__________的标志．温度越高，表示分子热运动的平均动能越______，温度越低，表示分子热运动的平均动能越_______．
平均动能
大
小
二、分子间的相互作用
1．扩散现象和布朗运动不但说明了分子在永不停息的做无规则的热运动，同时也说明分子之间有_________．
2．分子间的引力和斥力______存在，实际表现的分子力是引力和斥力的________．
空隙
同时
合力
3．分子力与分子距离的关系
(1)分子间的引力和斥力都随着距离r的增大而___
____，随分子间距离r的减小而______，但_____变化快．
(2)当分子距离r＝r0时，引力_____斥力，分子力为__.此时分子距离的数量级为______m．当分子距离r＜r0时，引力______斥力；当分子距离r＞r0时，引力______斥力，当分子距离r＞10r0时，引力和斥力都很小，分子力可以忽略．
减
小
增大
斥力
等于
0
10－10
小于
大于
三、分子势能
1．分子势能：由于分子间存在着相互作用力，所以分子具有由分子间相对位置决定的能，叫_____
______．
2．影响分子势能大小的因素
(1)微观上：分子势能的大小与分子_______有关；
(2)宏观上：分子势能的大小与物体的_____有关．
(3)气体的分子势能可以忽略．
分子
势能
距离
体积
四、内能
1．定义：物体内所有分子的分子动能和分子势能之和，叫做物体的_______．
2．决定因素
(1)与物体的______有关，温度越高，分子平均动能越____，物体的内能越______．
内能
温度
大
大
(2)与物体的______有关，体积变化，分子势能_____，物体的内能______．
(3)与物质的量(分子总数)有关，物质的量越大，物体的内能__________．
体积
变化
变化
越大
核心要点突破
一、对分子间作用力的理解
1．分子力：分子间同时存在着相互作用的引力和斥力，这两个力的合力即为所表现出的分子间的作用力．
2．分子力的特点
分子间的引力和斥力总是同时存在的，且当分子间距离变化时，引力和斥力同时发生变化，只是斥力变化得更“快”一些．
(1)分子间距为r0时并不是分子间没有引力和斥力；而是分子间的引力和斥力大小相等，合力为零．
(2)当分子间距离r＜r0时，r减少时分子间的引力和斥力同时增大，但斥力增大得更快一些，故斥力大于引力，此时分子间呈现出相互的斥力作用(此时引力仍然存在)．
(3)当分子间距离r＞r0时，r增大时分子间的引力和斥力同时减小，但斥力减小得更快一些，故引力大于斥力，此时分子间呈现出相互的引力作用(此时斥力仍然存在)．
分子间同时存在着引力和斥力，有时表现为引力，有时表现为斥力．分子力的变化可以借助于图象来反映，如图1－2－1所示，斥力用正值表示，引力用负值表示．F为斥力和引力的合力，即分子力．F为正值时，表示合力为斥力；F为负值时，表示合力为引力．
图1－2－1
分子斥力和分子引力都随分子间距离增大而减少，但分子斥力的变化较快，分子引力的变化较慢．因此，当距离r＜r0时，分子力表现为斥力；当距离r＞r0时，分子力表现为引力；当距离r＝r0时，分子力为零．
特别提醒：
(1)分子之间发生相互作用力的距离很短，当分子之间的距离超过分子直径的10倍时，可认为分子之间的作用力为零．
(2)分子间的相互作用力并不是一种基本力，而是一种极其复杂的力．它们是由组成分子的电子及原子核与另一分子的电子及原子核相互作用而产生的．
二、分子距离、分子力做功跟分子势能变化的关系
分子势能的大小与分子间的距离有关，即与物体的体积有关. 分子势能的变化与分子间的距离发生变化时分子力做正功还是负功有关．
1．当分子间的距离r＞r0时，分子间的作用力表现为引力，分子间的距离增大时，分子力做负功，因此分子势能随分子间的距离的增大而增大．
2．当分子间的距离r＜r0时，分子间的作用力表现为斥力，分子间的距离减小时，分子力做负功，因此分子势能随分子间的距离的减小而增大．
3.如果取两个分子间相距无限远时(此时分子间作用力可忽略不计)的分子势能为零，从此位置逐渐靠近到r＝r0的位置阶段，分子力表现为引力，引力做正功，分子势能减小．在r＝r0位置，分子势能具有最小值(负值)．
此后，分子间距离r＜r0，且r不断减小，此阶段分子力表现为斥力，需克服分子斥力做功，分子势能单调增大，在某一位置，分子势能恰好增大到等于零，以后分子势能为正值，继续随分子间距离减小而增大．
由上述物理过程，可以画出系统
分子势能Ep随分子间距离r变化的
图象(如图1－2－2所示)．
从微观上说，影响分子势能的因
素是分子间距；从宏观上说，
影响分子势能的因素是体积．
图1－2－2
三、物体的内能
1．物体的内能：物体中所有分子做热运动的动能和分子势能的总和叫做物体的内能，也叫做物体的热力学能．
2．任何物体都具有内能：因为一切物体都是由不停地做无规则热运动并且相互作用着的分子所组成的．
3．决定物体内能的因素
(1)从宏观上看：物体内能的大小由物体的物质的量、温度和体积三个因素决定．
(2)从微观上看：物体内能的大小由组成物体的分子总数，分子热运动的平均动能和分子间的距离三个因素决定．
4．物体的内能和机械能的区别
内能与机械能是两个不同的物理概念．内能是由大量分子的热运动和分子间的相对位置所决定的能，物体的内能是由它的分子数目、温度、体积决定的；机械能是物体做机械运动和物体形变所决定的能．与机械能相关的是物体宏观上的机械运动，其大小因素是由物体的质量、速度及相对位置决定的．物体具有内能的同时又具有机械能．
物体的机械能在一定的条件下可以等于零，但物体的内能不可能等于零，这是因为组成物体的分子在永不停息地做无规则的热运动，分子之间彼此有相互作用．
课堂互动讲练
对分子动能的理解
当氢气和氧气的质量和温度都相同时，下列说法中正确的是( )
例1
A．两种气体分子的平均动能相等
B．氢气分子的平均速率大于氧气分子的平均速率
C．两种气体分子热运动的总动能相等
D．两种气体分子热运动的平均速率相等
【精讲精析】 温度是气体分子平均动能的标志，氢气和氧气的温度相等，故这两种气体分子的平均动能相等，A正确；而这两种气体分子的质量是不相等的，在平均动能相等的情况下，质量大的分子，其分子平均速率反而小，B项正确，D项错误；
分子的总动能不仅仅与分子的平均动能有关，还与分子的个数有关，这两种气体的总质量相等，但氢气的摩尔质量小，所含的分子数目多，因此，氢气分子热运动的总动能更大些，C项错误．本题正确答案是A、B.
【答案】 AB
【方法总结】
(1)只要温度相同，分子的平均动能就相同，而不必区分是何种物质、处于什么状态；
(2)要分清分子平均动能和分子平均速率两个概念，不同的物质平均动能相等时，平均速率并不一定相同．
变式训练1 关于分子的热运动，下列说法中正确的是( )
A．当温度升高时，物体内每一个分子热运动的速率一定都增大
B．当温度降低时，物体内每一个分子热运动的速率一定都减小
C．当温度升高时，物体内分子热运动的平均动能必定增大
D．当温度降低时，物体内分子热运动的平均动能也可能增大
解析：选C.温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能越大，但并不是每个分子热运动的速率都增大，个别分子的速率甚至有可能减小．
分子间的作用力
(2011年武汉调研)两个分子从相距较远(分子力忽略)开始靠近，直到不能再靠近的过程中( )
A．分子力先做负功后做正功
B．分子力先做正功后做负功
C．分子间的引力和斥力都增大
D．两分子从r0处再靠近，斥力比引力增加得快
例2
【精讲精析】 两个分子由远及近时，分子力先做正功后做负功．当分子间距离等于 r0时，引力和斥力恰好相等，分子处于平衡状态；物体被压缩时，分子间引力和斥力都增大，但斥力比引力增加得快，结果斥力大于引力；物体受拉伸时，分子间引力和斥力都减小，但斥力比引力减小得快，结果引力大于斥力．
【答案】 BCD
【方法总结】 分子力做功正负的判断：要画出分子受的力，要注意判断清楚是引力还是斥力，然后依分子间距离的变化画出位移方向，最后由力的方向与位移方向的关系决定功的正负．若同向，做正功；若反向，做负功．
变式训练2 关于分子间的作用力，下列说法正确的有(r0为分子的平衡位置)( )
A．两个分子间距离小于r0时，分子间只有斥力
B．两个分子间距离大于r0时，分子间只有引力
C．两个分子间距离由较远逐渐减小到r＝r0的过程中，分子力先增大，后减小，为引力
D．两个分子间距离由极小逐渐增大到r＝r0的过程中，引力和斥力都同时减少，分子力表现为斥力
解析：选CD.当r＞r0时引力和斥力的合力表现为引力，而当r＜r0时合力表现为斥力，所以选项A、B均不正确；分子间距离r＝r0时，合力等于0，而当r＞r0时表现为引力，且r很大即两个分子较远时，分子间相互作用力亦趋于0，可知由较远至r＝r0的过程中，分子力先增大，后减小，即C选项正确；而分子间距离由极小逐渐增大到r＝r0时，分子间的引力和斥力都逐渐减小，分子力表现为斥力，故D选项正确．
物体的内能
1 g 100 ℃的水与1 g 100 ℃的水蒸气相比较，下列说法中正确的是( )
A．分子的平均动能与分子的总动能都相同
B．分子的平均动能相同，分子的总动能不同
C．内能相同
D．1 g 100 ℃的水的内能小于1 g 100 ℃的水蒸气的内能
例3
【精讲精析】 温度是分子平均动能的标志，在相同的温度下，分子的平均动能相同．又1 g水与1 g水蒸气的分子数相同，因而分子总动能相同，A正确．当从100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气时，分子间距离变大，因而要克服分子引力做功，使分子势能增加，即100 ℃的水的内能小于100 ℃的水蒸气的内能，故D正确．
【答案】 AD
【规律总结】 从宏观上看，物体内能的大小由物体的物质的量、温度和体积三个因素决定；从微观上看，物体内能的大小由组成物体的分子总数、分子的平均动能和分子势能三个因素决定．
变式训练3 质量相同的100 ℃的水与100 ℃的水蒸气，它们之间的异同是( )
A．分子数相同，分子的平均动能相同，分子势能相同
B．分子数不相同，分子的平均动能相同，分子势能不相同
C．分子数不相同，分子的平均动能不相同，分子势能相同
D．分子数相同，分子的平均动能相同，分子势能不相同
解析：选D.质量相同的水和水蒸气，物质的量相同，故分子数相同；温度相同，故分子的平均动能相同；分子间距离不同，故分子势能不同，只有D项正确．
知能优化训练
本部分内容讲解结束
点此进入课件目录
按ESC键退出全屏播放
谢谢使用(共20张PPT)
第五节 有序、无序和熵
学习目标：
1.知道什么是能量的耗散与退化．
2．知道热力学第三定律的绝对零度不可能达到．
3．知道什么是有序和无序，什么是宏观态与微观态．
4．知道热力学第二定律的微观意义．
第五节
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、能量的耗散与退化
在自然界发生的种种变化中，能量的总值虽然保持不变(守恒)，但是能量可被利用的价值却越来越小，或者说能量的_______在逐步降级，这就是能量的耗散与退化．
二、绝对零度不可达到
1．热力学第三定律：不可能通过有限的过程把物体冷却到__________．
2．热力学温度T的单位是________，符号为____，与摄氏度 t的换算关系：
T＝______________.
品质
绝对零度
开尔文
K
t＋273.15 K
三、熵增加原理
任何孤立系统，它的总熵永远不会______；或者说，自然界的一切自发过程，总是朝着熵______的方向进行的．这就是熵增加原理．这也是热力学第二定律的又一表述．
四、有序向无序的转化
系统自发的过程总是从______变为_____的．系统总是从熵比较___的状态变为熵比较___的状态．由此可见，熵是表征系统的__________的物理量，熵越大，系统的无序程度越____．
减小
增加
有序
无序
小
大
无序程度
高
核心要点突破
一、能量的耗散与退化
我们没有办法把流散的内能重新收集起来加以利用，这种现象叫做能量的耗散与退化．能量的耗散与退化是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有的方向性．
对能量的耗散与退化的理解：
1．在利用能源的实际过程 ，由于摩擦、体积形变、系统向外界放出热量等因素，会有部分能量最终以热的形式转移出去．宏观过程的不可逆性，导致这些能量无法重新收集而被利用，从而造成能量的永久性损失，这就是能量耗散．可见，能量耗散与能量退化的宏观过程具有方向性、不可逆性．
2．能量耗散过程中，包括环境在内的整个系统总能量仍是守恒的，但可利用的能量在减少，造成能量的“贬值”．任何利用能源的过程都必然导致这种能量“贬值”，即退化．因此我们要节约能源．
二、有序向无序的转化
1．有序和无序
确定某种规则，符合这个规则的分布是有序的，不符合这个规则和要求的分布就是无序的．
有序意味着各处都一样、均衡、没有差别；而无序则是相反．
2．宏观态和微观态
规定了某种规则，我们就规定了一个“宏观态”，这个“宏观态”可能包含一种或几种“微观态”，不同的“宏观态”对应的“微观态”的个数不同．如果一个“宏观态”对应的“微观态”比较多，我们就说这个“宏观态”是比较无序的．
我们以气体向真空的扩散为例来认识宏观态和微观态．
一个箱子被挡板分为左、右两室，左室有气体，右室为真空．撤去挡板后气体要由左向右扩散．我们从分子热运动的角度分析这个过程的方向性．为了简单，假定气体只由A、B、C、D共四个分子组成．
图2－5－1
甲、乙、丙、丁是四个不同的微观态，但甲、乙属于同一个宏观态，丙、丁属于另一个宏观态．
撤去挡板后四个分子都可以处于箱中任何位置，就像队列解散后的学生一样．如果细致地区分哪个分子在哪侧，这样的一个一个的状态就是不同的微观态．例如，“A、B在左室，C、D在右室”与“A、C在左室，B、D在右室”，就是两个不同的微观态．当然“A在左室，B、C、D在右室”也是与前面两个不同的微观态．
但是，宏观的观察并不能区分图2－5－1甲和乙的两个微观态，我们只能说这两种情况下左右两室中分子的数量密度是一样的，因此，我们说，图甲和图乙属于同一个宏观态；而图丙和图丁，尽管从微观上看具体分子的位置并不一样，是不同的微观态，但它们还是属于同一个宏观态，都是“左1右3”．
三、热力学第二定律的微观解释及意义
1．微观解释
一切自然过程总是沿着分子热运动无序性增大的方向进行的．
2．微观意义
系统的热力学过程就是大量分子无序运动状态的变化．从微观角度看，在功转化为热的过程中，自然过程是大量分子从有序运动状态向无序运动状态转化的过程，但其逆过程却不能自发地进行，即不可能由大量分子无规则的热运动自发地转变为有序运动．
从微观看，热传递的过程中，自然过程是大量分子从无序程度小的运动状态向无序程度大的运动状态转化的过程，其逆过程不能自发地进行．
大量分子无序运动状态变化的方向总是向无序性增大的方向进行的，即一切自然过程总是沿着无序性增大的方向进行的，这就是热力学第二定律的微观意义．
课堂互动讲练
对热力学第二定律的理解
例1
关于热力学第二定律的微观意义，下列说法正确的是( )
A．大量分子无规则的热运动能够自动转变为有序运动
B．热传递的自然过程是大量分子从有序运动状态向无序运动状态转化的过程
C．热传递的自然过程是大量分子从无序程度小的运动状态向无序程度大的运动状态转化的过程
D．一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行
【精讲精析】 热传递的自然过程是大量分子从无序程度小的运动状态向无序程度大的运动状态转化的过程，其逆过程不能自发进行，故选项C、D正确．
【答案】 CD
变式训练1 下列关于热力学第二定律的理解正确的是( )
A．与热有关的自发的宏观物理过程都是不可逆的
B．所有热过程都是从无序变化为有序
C．熵增加原理说明自然界的物理过程具有方向性
D．热运动是一种最无序的运动，内能是最无序运动所对应的能量，因此机械能可以全部转变为内能，但不可能将内能全部转变为机械能
解析：选ACD.由热力学第二定律和熵增加原理判断．
对有序和无序的理解
例2
下列说法正确的是( )
A．如果大量分子的集合从A分布进入B分布的概率大于从B分布进入A分布的概率，则B分布更无序
B．如果大量分子的集合从A分布进入B分布的概率大于从B分布进入A分布的概率，则A分布更无序
C．大量分子的集合能自发地从A分布进入B分布，则该过程是可逆的
D．大量分子的集合能自发地从A分布进入B分布，则该过程是不可逆的
【精讲精析】 自然界的一切自发过程，总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行．如果大量分子的集合从A分布进入B分布的概率大于从B分布进入A分布的概率，则说明B分布更无序一些，A正确，B错误．大量分子的集合自发地运动过程是不可逆的，D正确，C错误．
【答案】 AD
变式训练2 下列说法正确的是( )
A．内能全部转化为机械能，而不产生其他的影响是可能的
B．气体向真空的自由膨胀是可逆的
C．如果一个“宏观状态”对应的“微观状态”比较多，就说明这个“宏观状态”是比较有序的
D．如果一个“宏观状态”对应的“微观状态”比较多，就说明这个“宏观状态”是比较无序的
解析：选D.A、B都是不可能的．一个宏观状态对应的微观状态越多，越无序．
知能优化训练
本部分内容讲解结束
点此进入课件目录
按ESC键退出全屏播放
谢谢使用(共26张PPT)
第三节 放射性衰变
学习目标
1.知道α衰变和β衰变的规律及其本质，会书写衰变方程．
2 .知道半衰期的概念和半衰期统计意义，并根据半衰期进行相关的计算．
3 .知道放射性同位素及其应用，知道放射性的污染与防护方法．
第三节
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、放射性衰变
1．衰变：原子核放出___粒子或___粒子后，变成新的原子核，称为原子核的衰变．放出α粒子的，称为α衰变；放出β粒子的，称为β衰变．原子核衰变前后电荷数和质量数都______．
2．衰变规律
(1)α衰变的一般方程为： ，每发生一次α衰变，新元素与原元素相比较，核电荷数减___ ，质量数减___.
α
β
守恒
2
4
(2)β衰变的一般方程为 ，每发生一次β衰变，新元素与原元素相比较，核电荷数加___，质量数_____．
(3)γ衰变是伴随α衰变、β衰变同时产生的，发
射γ射线只是改变原子核的能量状态，而不改变原子核的________和________．
1
不变
电荷数
质量数
3．半衰期
(1)定义：放射性元素的原子核有_____发生衰变所需的时间，表示放射性元素衰变的快慢．
(2)决定因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核本身的性质决定的，与存在形式无关，对它加压、加热等都不能改变半衰期．
(3)半衰期是一种统计规律，对于_____原子核来说不适用．
半数
少数
二、放射性的应用
1．放射性同位素：有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素．
2．放射性的应用：主要有二个方面，分别是：(1)利用其射线；(2)作为示踪原子．
核心要点突破
一、原子核的衰变
天然放射现象说明原子核具有复杂的结构．原子核放出α粒子或β粒子，并不表明原子核内有α粒子或β粒子(β粒子是电子流，而原子核内不可能有电子存在)，放出后“就变成新的原子核”，这种变化称为原子核的衰变．
1．衰变规律：原子核衰变时，前后的电荷数和质量数都守恒．
说明：(1)核反应中遵循质量数守恒规律而不是质量守恒规律，衰变过程中质量亏损而释放出核能．
(2)当放射性物质发生连续衰变时，原子核中有的发生α衰变，有的发生β衰变，同时伴随着γ衰变．
4．α粒子和β粒子衰变的实质
在放射性元素的原子核中，2个中子和2个质子结合得比较紧密，有时会作为一个整体从较大的原子核中抛射出来，这就是放射性元素发生的α衰变现象．原子核里虽然没有电子，但是核内的中子可以转化成质子和电子，产生的电子从核内发射出来，这就是β衰变．
二、半衰期
放射性元素具有一定的衰变速率，例如氡222经α衰变后变成钋218，发现经过3.8天后，有一半氡发生了衰变，再经过3.8天后，只剩下四分之一的氡，再经3.8天后，剩下的氡为原来的八分之一；镭226变为氡222的半衰期是1620年．不同元素的半衰期是不一样的．
1．定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间叫这种元素的半衰期．半衰期是表示放射性元素衰变快慢的物理量；不同的放射性元素，其半衰期不同，有的差别很大．
3．影响因素：放射性元素衰变的快慢是由核内部的因素决定的，跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关．
4．规律理解：半衰期是个统计规律，只对大量原子核有意义，对少数原子核是没有意义的．某一个原子核何时发生衰变，是不可知的．
课堂互动讲练
例1
衰变规律的应用
【思路点拨】 (1)可根据衰变过程中质量数守恒和电荷数守恒求解；(2)根据每发生一次α衰变原子核的质子数和中子数均少2，每发生一次β衰变原子核的中子数少1，质子数多1来推算；(3)根据(1)的解答结果写方程．
【答案】 见精讲精讲
【方法总结】 写核反应方程的基本原则是质量数守恒和电荷数守恒．依据这两个原则列方程就可确定α衰变和β衰变的次数．根据每发生一次α衰变新核的质子数和中子数均比原来的核少2，每发生一次β衰变中子数少1，质子数多1，就可计算多次衰变后的核与原来核的质子数和中子数的差值；也可根据其核电荷数和核质量数进行推算．
变式训练1
A．1次α衰变，6次β衰变
B．4次β衰变
C．2次α衰变
D．2次α衰变，2次β衰变
解析：选B.质量数未改变，只能是发生了多次β衰变，从核电荷数可判断发生了4次β衰变．
半衰期的应用
14C是一种半衰期为5568年的放射性同位素．若考古工作者探测到某古树中14C的含量为原来的 ，则该古树死亡时间距今大约( )
A．22272年 B．11136年
C．5568年 D．2784年
例2
【答案】 B
变式训练2
一块含铀的矿石质量为M，其中铀元素的质量为m.铀发生一系列衰变，最终生成物为铅．已知铀的半衰期为T，那么下列说法中正确的有( )
A．经过两个半衰期后这块矿石中基本不再含有铀了
B．经过两个半衰期后原来所含的铀元素的原子核有m/4发生了衰变
C．经过三个半衰期后，其中铀元素的质量还剩m/8
D．经过一个半衰期后该矿石的质量剩下M/2
解析：选C.经过两个半衰期后矿石中剩余的铀应该还有m/4，经过三个半衰期后还剩m/8.因为衰变产物大部分仍然留在该矿石中，所以矿石质量没有太大的改变．本题选C.
关于放射性的应用，下列说法正确的是( )
A．放射线能杀伤癌细胞或阻止癌细胞分裂，对人体的正常细胞不会有伤害作用
B．对放射性的废料，要装入特制的容器里并埋入深地层进行处理
C．γ射线探伤仪中的放射源必须存放在特制的容器里，而不能随意放置
D．对可能有放射性污染的场所或物品进行检测是很有必要的
放射性的应用
例３
【精讲精析】 放射线能杀伤癌细胞或阻止癌细胞分裂，也会对人体的正常细胞有伤害，A错．正因为放射线具有伤害作用，选项B、C、D均是正确的．
【答案】 BCD
变式训练3 下列应用中，把放射性同位素作为示踪原子的是( )
A．γ射线探伤仪
B．利用钴60治疗肿瘤等疾病
C．利用含有放射性碘131的油检测地下输油管道的漏油情况
D．把含有放射性元素的肥料施给农作物，用以检测确定农作物吸收养分的规律
答案：CD
知能优化训练
本部分内容讲解结束
点此进入课件目录
按ESC键退出全屏播放
谢谢使用(共23张PPT)
第四节 气 体
学习目标：
1.知道气体分子运动的特点，了解气体分子运动速率的统计规律．
2．知道气体压强的微观意义，知道气体压强的决定因素．
第四节
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、气体分子运动的特点
气体分子之间的距离______，大约是分子直径的10倍．因此除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，气体分子________的作用，在空间自由移动．
气体能充满它所能达到的空间，没有一定的体积和形状．
很大
不受力
二、气体的压强
1．定义：气体作用在器壁单位面积上的_______就是气体的压强．
2．形成原因：大量气体分子频繁地_______器壁而产生的．
3．决定因素
(1)微观上：气体压强与分子的__________和分子的___________有关．
压力
碰撞
平均动能
密集程度
(2)宏观上：一定质量的气体，压强与_______和_______有关．
一定质量的气体，在体积不变的前提下，温度升高时，压强______；温度降低时，压强______．
在温度保持不变的前提下，体积减小时，压强
______；体积增大时，压强_______．
温度
体积
增大
减小
增大
减小
三、气体压强的微观意义
从微观角度来看，气体压强的大小与两个因素有关：一个是气体分子的__________，一个是分子的__________．气体分子的平均动能越大，分子撞击器壁时对器壁产生的作用力越____，气体的压强就越____；气体分子越密集，每秒撞击器壁单位面积的分子越____，气体的压强就越____．
平均动能
密集程度
大
大
多
大
四、气体分子速率的分布和统计规律
常温下，大多数气体分子运动的速率是很大的，呈现出“________________”的分布规律．至于哪个分子在什么时刻具有多大的速率，这完全是偶然的，但是，对于一定种类的大量分子来说，在一定温度时，处于一定速率范围内的分子数所占的百分比是_______的，呈现出一定的规律性，这种规律是一种统计规律．
中间多，两头少
确定
核心要点突破
一、气体分子运动的特点
1．气体分子间有很大的空隙．气体分子之间的距离大约是分子直径的10倍．
2．气体分子之间的作用力十分微弱．在处理某些问题时，可以把气体分子看做没有相互作用的质点．
3．气体分子除了相互碰撞或者碰撞器壁外，不受力的作用，可以在空间自由移动，因而气体可以充满它所能达到的空间．
4．气体分子运动的速率很大，常温下大多数气体分子的速率都达到数百米每秒．离开这个数值越远，分子数越小，表现出“中间多，两头少”的统计分布规律．
5．对大量气体分子，由统计方法知，在任一时刻气体分子沿各个方向运动的数目是均等的．
二、气体的压强
1．气体压强的产生
气体的压强是大量气体分子频繁地碰器壁而产生的．气体的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力．气体分子的平均动能越大，分子越密，对单位面积器壁产生的压力就越大，气体的压强就越大．
2．单位
在国际单位制中是帕斯卡，简称帕，符号是Pa,1 Pa＝1 N/m2.
常用的单位还有：标准大气压(atm)、厘米汞柱(cmHg)或毫米汞柱(mmHg)．
1 atm＝1.013×105 Pa＝76 cmHg＝760 mmHg
＝10.337 mH2O
3．气体压强的决定因素
单位体积内的气体分子数越多，分子在单位时间内对单位面积器壁碰撞的次数就越多，压强就越大；温度越高，气体分子运动的平均动能越大，每个分子对器壁碰撞的作用力就会越大，气体的压强也就越大．由此可知：从微观上看，气体的压强由气体分子的密度和平均动能决定；从宏观上看，一定质量的气体的压强由温度和体积决定．
课堂互动讲练
气体分子运动的特点
关于气体分子的运动情况，下列说法中正确的是( )
A．某一时刻具有任一速率的分子数目是相等的
B．某一时刻一个分子速度的大小和方向是偶然的
C．某一时刻向任意一个方向运动的分子数目相等
D．某一温度下大多数气体分子的速率不会发生变化
例1
【精讲精析】 具有任一速率的分子数目并不是相等的，呈“中间多，两头少”的统计分布规律，选项A错误．由于分子之间频繁地碰撞，分子随时都会改变自己运动速度的大小和方向，因此在某一时刻一个分子速度的大小和方向完全是偶然的，选项B正确．虽然每个分子的速度瞬息万变，但是大量分子的整体存在着统计规律．由于分子数目巨大，某一时刻向任意一个方向运动的分子数目只有很小的差别，可以认为是相等的，选项C正确．某一温度下，每个分子的速率仍然是瞬息万变的，只是分子运动的平均速率相同，选项D是错误的．该题的正确答案为B、C.
【答案】 BC
【方法总结】 气体分子运动的规律应从两个方面去理解，一是个别分子运动的偶然性，二是大量分子整体具有的规律性．不可把大量分子的统计结果用在个别分子上，也不能因为少量的差异去要求整体上规律的严密性．
变式训练1 (2011年高考四川卷)气体能够充满密闭容器，说明气体分子除相互碰撞的短暂时间外
( )
A．气体分子可以做布朗运动
B．气体分子的动能都一样大
C．相互作用力十分微弱，气体分子可以自由运动
D．相互作用力十分微弱，气体分子间的距离都一样大
解析：选C.布朗运动是指悬浮颗粒因受分子作用力不平衡而引起的悬浮颗粒的无规则运动，选项A错误；气体分子因不断相互碰撞其动能瞬息万变，因此才引入了分子的平均动能，选项B错误；气体分子不停地做无规则热运动，其分子间的距离大于10r0，因此气体分子间除相互碰撞的短暂时间外，相互作用力十分微弱，分子的运动是相对自由的，可以充满所能达到的整个空间，故选项C正确；气体分子在不停地做无规则运动，分子间距离不断变化，故选项D错误．
气体压强的微观解释
一定质量的气体，下列叙述中正确的是( )
A．如果体积减小，气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增多
B．如果压强增大，气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增多
C．如果温度增大，气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增多
D．如果分子密度增大，气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增多
例2
【精讲精析】 气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数，是由单位体积内的分子数和分子的平均速率共同决定，选项A和D都是单位体积内的分子数增大，但分子的平均速率如何变化却不知道；选项C由温度升高可知分子的平均速率增大，但单位体积内的分子数如何变化未知；气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数正是气体压强的微观表现，所以选项B正确．
【答案】 B
变式训练2 关于密闭容器中气体的压强，下列说法中正确的是( )
A．是由气体受到的重力所产生的
B．是大量气体分子频繁地碰撞器壁所产生的
C．压强的大小只取决于气体质量的大小
D．容器运动的速度越大，气体的压强也就越大
解析：选B.气体对器壁的压强是大量气体分子频繁地碰撞器壁而产生的，其大小跟气体分子的平均动能和分子密集程度有关，故B对．
知能优化训练
本部分内容讲解结束
点此进入课件目录
按ESC键退出全屏播放
谢谢使用(共25张PPT)
第二节 原子与原子核的结构
学习目标
1.知道卢瑟福的α粒子散射实验和原子的核式结构及原子核的组成．
2 .知道原子核的组成及同位素的概念．
3 .知道什么叫质量亏损，理解质能方程．
4 .知道什么是核能并能计算核反应中放出的核能．
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、原子的核式结构模型
1．α粒子散射实验
用α粒子照射金箔后，绝大多数α粒子仍大致沿原来的方向前进，但少数α粒子发生了_____的偏转．
2．核式结构模型
在原子的中心有一个很小的核，叫_______，原子的全部_______和几乎全部_____都集中在原子核里，带负电的_____在核外的空间绕核运动．原子直径的数量级为______m，原子核直径的数量级为_______m.
较大
原子核
正电荷
质量
电子
10－10
10－15
二、原子核的组成
1．质子：1919年_______用α粒子轰击氮核，打出一种粒子，并测定出了它的电荷与质量，知道它是氢原子核，把它叫做质子，用符号___表示．
2．中子：质量非常接近质子的_______粒子，用符号___表示．
3．核子：质子和中子通称为核子，原子核由核子组成．
4．同位素：具有相同_____数而_____数不同的原子，互称为同位素．同位素具有相同的化学性质．
卢瑟福
不带电
p
n
质子
中子
三、质能方程
1．核反应：如果某种粒子与原子核发生相互作用，导致核的组成或核的状态发生了变化的过程叫核反应．
2．核能：蕴藏在_______中的能量称为核能．
3．质能方程：E＝_____，其中c表示_____．
4．质量亏损：原子核的质量比组成它的所有质子和中子的质量之和略__的现象．
原子核
mc2
光速
小
核心要点突破
一、α粒子散射实验与核式结构的建立
1909～1911年卢瑟福和他的助手做α粒子轰击金箔的实验，获得了重要的发现．
1．实验装置：(如图3－2－1)由放射源、金箔、荧光屏等组成．
图3－2－1
2．实验现象与结果
绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，但是有少数α粒子发生了较大角度的偏转；极少数α粒子偏转角超过90°，有的几乎达到180°，沿原路返回．α粒子散射实验令卢瑟福万分惊奇．按照汤姆孙的原子结构模型：带正电的物质均匀分布，带负电的电子质量比α粒子的质量小得多．α粒子碰到电子就像子弹碰到一粒尘埃一样，其运动方向不会发生什么改变．但实验结果出现了像一枚炮弹碰到一层薄薄的卫生纸被反弹回来这一不可思议的现象．卢瑟福通过分析，否定了汤姆孙的原子结构模型，提出了核式结构模型．
3．原子的核式结构
卢瑟福依据α粒子散射实验的结果，提出了原子的核式结构：在原子的中心有一个很小的核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在核内，这个核叫做原子核，带负电的电子在核外的空间运动着．
4．核式结构对散射实验现象的解释
α粒子穿过原子时，如果离核较远，受到的库仑斥力就很小，运动方向也就改变很小．只有当α粒子与核十分接近时，才会受到很大的库仑斥力，发生大角度的偏转．由于原子核很小，α粒子十分接近它的机会很小，因此绝大多数α粒子基本上仍按直线方向前进，只有极少数发生大角度的偏转．
二、原子核的组成
1．原子核由质子和中子组成．质子和中子统称核子．
2．质子数：原子核中的质子个数，叫做原子核的质子数．
3．电荷数：原子核所带的电荷等于核内质子所带电荷的总和，所以原子核所带的电荷都是质子电荷的整数倍，这个整数叫做原子核的电荷数．用Z表示．
4．质量数：原子核的质量等于核内质子和中子的质量之和，质子和中子的质量几乎相等，所以原子核的质量近似等于核子质量的整数倍，这个整数叫做原子核的质量数，用A表示．
5．原子核的常用符号是X；X为元素符号，Z为电荷数，A为质量数．核电荷数＝质子数(Z)＝元素的原子序数＝核外电子数．
质量数(A)＝核子数＝质子数＋中子数．
课堂互动讲练
例1
对α粒子散射实验理解
关于α粒子散射实验，下述不正确的是( )
A．α粒子发生大角度散射的主要原因是原子中有正电荷的作用
B．α粒子发生大角度散射的主要原因是原子中原子核的作用
C．只有少数α粒子发生大角度散射的原因是原子的全部正电荷和几乎全部质量集中在一个很小的核上
D．相同条件下，换用原子序数越小的物质做实验，沿同一偏转角散射的α粒子越少
【精讲精析】 原子显电中性，电子带负电，所以原子中一定存在带正电的物质，但是汤姆生的原子模型就不能解释α粒子的散射现象，所以α粒子发生大角度散射的主要原因不能直接说是原子中有正电荷的作用，而是正电荷集中在原子核中的原因，故A选项错误，B选项正确；只有少数
α粒子发生大角度散射，证明原子存在一个集中全部正电荷和几乎全部质量的很小的原子核，即C选项正确；使α粒子发生大角度散射的原因是受到原子核的库仑斥力，所以为使散射实验现象更明显，应采用原子序数大的物质，若改用原子序数小的物质做实验，α粒子受到原子核的库仑斥力小，发生大角度散射的α粒子越少，则D选项正确，所以符合题意的选项是A.
【答案】 A
变式训练1 在α粒子散射实验中，我们并没有考虑到α粒子跟电子碰撞，这是因为( )
A．电子体积非常小，以至于α粒子碰不到它
B．电子质量远比α粒子的小，所以它对α粒子运动的影响极其微小
C．α粒子跟各个电子碰撞的效果相互抵消
D．电子在核外均匀分布，所以α粒子受到电子作用的合外力为零
解析：选B.α粒子的质量大约是电子质量的7300倍，它们之间发生相互作用时，动量的改变相等，因此α粒子与电子碰撞就像飞行的子弹碰到一粒尘埃，电子对α粒子的作用是微不足道的，可以忽略．
原子核的组成
元素X的原子核可用符号X表示，其中a、b为正整数，下列说法中正确的是( )
A．a等于此原子核中的质子数，b等于此原子核中的中子数
B．a等于此原子核中的中子数，b等于此原子核中的质子数
C．a等于此元素的原子处于中性状态时核外电子数，b等于此原子核中的质子数加中子数
D．a等于此原子核中的质子数，b等于此原子核中的核子数
例2
【精讲精析】 这是原子核表述的基本形式，很容易识别a等于此原子核中的质子数，b等于此原子核的质量数，即既是原子核中的质子数加中子数之和，又是原子核中的核子数，故C、D两项正确
【答案】 CD
【方法总结】 知道原子核的表示符号及各个字母所代表的物理量，是解题的依据．
变式训练2
A．质子数为6 B．电子数为13
C．中子数为6 D．质量数为6
质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3，真空中光速为c，当质子和中子结合成氘核时，放出的能量是( )
A．m3c B．(m1＋m2)c2
C．(m3－m2－m1)c2 D．(m1＋m2－m3)c2
【精讲精析】 质子和中子结合成氘核时，总质量减小了，即质量亏损Δm＝(m1＋m2－m3)．依据质能方程可知，放出的能量为
ΔE＝Δmc2＝(m1＋m2－m3)c2.
【答案】 D
质能方程的理解和应用
例３
变式训练3 为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献，联合国将2005年定为“国际物理年”．对于爱因斯坦提出的质能方程E＝mc2，下列说法中不正确的是( )
A．E＝mc2表明物体具有的能量与其质量成正比
B．根据ΔE＝Δmc2可以计算核反应中释放的核能
C．一个中子和一个质子结合成氘核时，释放出核能，表明此过程中出现了质量亏损
D．E＝mc2中的E是发生核反应中释放的核能
解析：选D.爱因斯坦质能方程E＝mc2，定量地指出了物体能量和质量之间的关系，A正确；由质能方程可知，若物体的质量减少了，则物体的能量降低，向外释放了能量；反之，若物体的质量增加了，则物体的能量升高，表明它从外界吸收了能量，所以由物体的质量变化能算出物体的能量变化，故B、C正确，D错误．
知能优化训练
本部分内容讲解结束
点此进入课件目录
按ESC键退出全屏播放
谢谢使用(共19张PPT)
第一节 热机的发展与应用
学习目标：
1.了解蒸汽机的发明与改进．
2．知道内燃机的诞生和发展历程．
3．了解第一次工业革命及意义，认识热机的广泛使用对科学、社会发展以及人类生活方式的转变所起的作用．
第一节
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、蒸汽机的发明与改进
1．蒸汽机：是将____能转换为_______能的往复式动力机械．
2．发明与改进
17世纪末，法国工程师巴本设计了________机．随后，英国工程师萨弗里发明了_______，是一种实用的蒸汽机，但对蒸汽的压力要求很高，常常导致锅炉爆炸，热效率太低．
内
机械
单缸蒸汽
蒸汽泵
1706年，英国工程师_________研制了一种新蒸汽机，对蒸汽的压力要求较低，加上其他方面的改进很快取代了萨弗里蒸汽机，不足的是热效率低．
1763年，_______在总结了前人的经验，经过科学的分析和论证，发明了一种具有独立冷却器的蒸汽机，使蒸汽机的效率提高了2～3倍．
纽可门
瓦特
二、蒸汽机的广泛应用
1．18世纪到1831年，通过英国工匠莫斯莱师徒对蒸汽机的改进，使单一的工作机变成动力机、传动机构和工作机构成的机器体系，从而形成了以蒸汽机为核心的综合技术群．
2．1814年，英国工程师斯蒂芬逊制造出了第一台蒸汽机车，19世纪初美国工程师富尔顿发明了以蒸汽机为动力的汽船．
三、第一次工业革命的社会影响
蒸汽机实现了内能向机械能的转换，使人类利用能源的方式发生了变化，导致产业革命和社会经济政治变革．
1．从以农业为基础转变为以工业为基础．
2．从以农业和手工业的分散的家庭生产为主转变为以集中的工厂机器大工业为主．
3．从以农村为中心转到以城市为中心．
4．从农业文明时代进入工业文明时代．
四、内燃机的诞生和发展
1876年，德国工程师_______试制成功了第一台煤气内燃机．
1883年，德国工程师_________研制成功了第一台以汽油为燃料的四冲程往复活塞式内燃机．
1885年戴姆勒和_______各自独立地发明了以汽油内燃机为动力的三轮汽车，
1890年_______制成四轮汽车．
1903年，美国工程师莱特兄弟发明了以汽油内燃机为发动机的飞机．
奥托
戴姆勒
本茨
本茨
核心要点突破
一、蒸汽机的发明与改进
1．蒸汽机
蒸汽机是将蒸汽的能量转换为机械能的往复式动力机械，它是最早的热机，也是人类历史上发明的第一种动力机械．
蒸汽机利用热来做功，这是人类利用自然力的一次大突破，推动了整个人类的历史．
2．蒸汽机的发展史
17世纪末，法国工程师巴本设计了单缸蒸汽机．
17世纪末，在法国之后，英国工程师萨弗里发明了蒸汽泵，又叫“矿工之友”，是一种实用的蒸汽机，但蒸汽的压力要求很高，常常导致锅炉爆炸．
1706年，英国工程师纽可门(有的版本译为纽科门)研制了一种新蒸汽机，对蒸汽的压力要求较低，加上其他方面的改进很快取代了萨弗里蒸汽机，不足的是效率低，只能做直线运动．
1765年，瓦特在总结了前人的经验，经过科学的分析和论证，发明了一种具有独立冷却器的蒸汽机．其关键性的突破就是在汽缸外加了一个冷却器，使蒸汽机的效率提高了2～3倍．
1781年，瓦特又发明了带有齿轮和拉杆等机械联动装置的蒸汽机，将蒸汽机与工作机分离.1782年
，瓦特把原来的单向汽缸改装成双向汽缸，并把引入汽缸的蒸汽由低压蒸汽改为高压蒸汽，大大提高了蒸汽机的效率．至此，具有实用价值的现代蒸汽机才真正诞生．
二、内燃机的诞生和发展
1．蒸汽机的局限性
蒸汽机是一种“外燃机”，不仅效率低，而且笨重、庞大，安装使用不方便．
2．内燃机的发展史
内燃机是将内能转化为机械能的机器．
1876年，德国工程师奥托试制成功了第一台煤气内燃机，其技术指标完全达到了真正的动力机的要求．
1883年，德国工程师戴姆勒研制成功第一台以汽油为燃料的四冲程往复活塞式内燃机．
在这以后，煤油内燃机、柴油内燃机相继问世．
3．内燃机的应用和意义
(1)内燃机的优点
燃料的革新使内燃机成为一种功率大、体积小、重量轻、转速快、效率高的新式动力机．
(2)应用
内燃机的出现，引起了陆路运输史上的一场革命，汽车工业由此诞生了．内燃机的出现也引起了海上运输和铁路运输的革命，航海、铁路运输随之开始了．
课堂互动讲练
对蒸汽机发展史的考查
下列说法正确的是( )
A．17世纪末，法国工程师巴本设计了单缸蒸汽机
B．英国工程师萨弗里发明了蒸汽机泵，又叫“矿工之友”
C．世界上第一台蒸汽机是瓦特制造的
D．第一次工业革命起源于美国
例1
【精讲精析】 第一台蒸汽机是巴本设计的单缸蒸汽机，所以A对C错；英国工程师萨弗里发明了蒸汽泵，B对；第一次工业革命起源于英国，D错．
【答案】 AB
【方法总结】 记住蒸汽机的发展历程是解决这类题的唯一方法．
对内燃机的考查
下列说法正确是( )
A．世界上第一台内燃机是德国工程师奥托制造的
B．世界上第一台内燃机是英国的瓦特制造的
C．世界上第一台汽油内燃机是德国工程师戴姆勒制造的
D．世界上第一辆汽车是德国工程师本茨制造的
例2
【精讲精析】 奥托制造的煤气内燃机是世界上第一台内燃机，故A对；瓦特在蒸汽机的制造改进贡献最大，在内燃机的制造方面没有贡献，B错；由内燃机的发展史可知，C、D都正确．
【答案】 ACD
知能优化训练
本部分内容讲解结束
点此进入课件目录
按ESC键退出全屏播放
谢谢使用(共43张PPT)
第一节 分子及其热运动
学习目标：
1.知道可以用油膜法测定分子的直径，知道分子直径的数量级．
2．知道阿伏加德罗常数的含义，会用阿伏加德罗常数计算分子的大小．
3．知道分子做永不停息的无规则热运动．
4．理解布朗运动及布朗运动的特点．
第一节
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、分子的大小
1．油膜法测分子直径
把一滴体积为V的油酸滴在水面上，让其自由散开，在水面上形成单分子油膜的面积为S，那么油膜的厚度即分子直径为d＝ ______ .
2.分子直径的数量级：一般物质分子直径的数量级为_________m.
10－10
二、阿伏加德罗常数
1．含义：1 mol任何物质都含有相同的________，叫做阿伏加德罗常数．
2．阿伏加德罗常数的数值通常可取为
NA＝_________________.
粒子数
6.02×1023 mol－1
三、分子的热运动
1．扩散现象：扩散现象是指当两种物质接触时，物质分子彼此进入对方的现象．实验证明，温度越高，扩散进行的越____，这表示分子无规则运动越________．
2．分子热运动
一切物质的分子都在不停地做_____________，由于这种运动与______有关系，所以通常把分子的这种无规则运动叫做__________．
快
剧烈
无规则运动
温度
热运动
四、布朗运动
1．在液体或气体中悬浮微粒的无规则运动，称为___________．
2．液体或气体的温度越_____、微粒越____，布朗运动越明显．
布朗运动
高
小
3．产生原因：由于液体分子的无规则运动，足够小的微粒受到来自各个方向的液体分子的撞击作用的不平衡．
4．布朗运动与分子运动
(1)区别：布朗运动是固体微粒的运动，不是单个分子的运动．
(2)联系：布朗运动虽然不是分子的运动，但微粒的无规则运动反映了液体(或气体)分子的无规则运动．
核心要点突破
一、油膜法测分子直径
估侧分子的大小通常采用油膜法．取1 mL的油酸，用无水酒精按1∶200的体积比稀释油酸，使油酸在酒精中充分溶解．用滴管提取1 mL 稀释后的油酸，并测算出滴管中滴出一滴的体积．在盛水盘中装入约2 cm深的蒸馏水，为便于观测油膜的面积，可在水面上轻撒上一层痱子粉，在水盘中央滴一滴油酸酒精溶液，于是油酸在水面上迅速散开．到油膜面积不再扩大时，用一块玻璃盖在盘缘上并用彩笔在玻璃上描出油膜的轮廓图．
图1－1－1
油酸在水面上形成单分子层油膜．油酸分子的一端对水有很强的亲和力，被水吸引在其中；另一端对水没有亲和力，便冒出水面．油酸分子都是直立在水中的，单分子油膜的厚度等于油酸分子的长度．若把分子当成小球，油膜的厚度也就等于分子的直径，如图1－1－2所示，其直径的数量级为10－10 m.
图1－1－2
特别提醒：
(1)分子并不是球形的，但这里把它们当作球形处理，是一种估算的方法．估算在物理学的学习和研究中都是很有用的．
(2)尽管用不同方法测量分子直径结果有差异，但除一些高分子有机物外，一般测得的数量级一致，分子直径的数量级为10－10 m.
二、微观量和宏观量的联系
1．微观物理量：分子的质量m0，分子体积V0，分子直径d.
2．宏观物理量：物体的质量m，体积V，密度ρ，摩尔质量M，摩尔体积VM.
3．阿伏加德罗常数：1摩尔的任何物质含有的分子数相同，这个常数叫做阿伏加德罗常数，用NA表示，即NA＝6.02×1023(个)/mol.它是联系宏观物理量与微观物理量的桥梁．根据油膜法测出分子的直径，可算出阿伏加德罗常数；反过来，已知阿伏加德罗常数，根据摩尔质量(或摩尔体积)就可以算出一个分子的质量(或一个分子所占据的体积)．
(4)估算分子(或原子)的直径(对固体或液体适用)
把分子(或原子)当作球体，并假定分子(或原子)是紧密无间隙地堆在一起．只要知道一个分子(或原子)的体积V0，就可以用公式V0＝πd3/6，求出它的直径．一般先求某物体的总体积，再找到每个分子的体积，最后求直径．
此直径的值也可认为是分子之间的间距．
特别提醒：不同状态的物质模型不同，对于固体、液体，可将其视为紧密排列的小球，也可根据题设条件看做立方体模型．对气体则认为每个气体分子占据的空间为小立方体．因此对求解问题、应选择适当的模型进行计算．
三、对布朗运动的理解
1．虽然悬浮在液体中的微粒很小，需要用显微镜来观察，但它并不是分子，而是千万个分子组成的分子团体．布朗运动是这千万个分子团体的一致行动，不能看做是分子的运动．
2．产生布朗运动的原因是微粒受到周围液体分子的撞击力，由于液体分子运动的无规则性，微粒受到撞击力的合力也是无规则的．因此，微粒的运动也是无规则的．组成微粒的分子既有各自特有的无规则运动，又有我们通过显微镜看到的分子团体的布朗运动．可见，微粒的无规则运动不能证明微粒分子做无规则运动，而只能说明液体分子在做无规则运动．
3．布朗运动在相同温度下，悬浮微粒越小，表面积亦越小，在某一瞬间跟它相撞的分子数越少，微粒受到来自各个方向的撞击力越不平衡；另外，微粒线度小，它的体积和质量比表面积减小得更快，因而冲击力引起的加速度更大．因此悬浮微粒越小，布朗运动就越显著．
相同的微粒悬浮在同种液体中，液体温度越高，分子运动的平均速度越大，对悬浮微粒的撞击作用越大，微粒受到来自各个方向的撞击力越不平衡，由撞击力引起的加速度越大．因此温度越高，布朗运动就越显著．
由此可见影响布朗运动是否剧烈的因素是温度高低及微粒的大小．
特别提醒：
(1)布朗运动是悬浮的微粒的运动，不是单个分子的运动．
(2)微粒的运动是极不规则的，教材图1.1－6中的图线并非微粒的运动轨迹，而是每隔30 s微粒位置的连线．
(3)任何微粒悬浮在液体内，在任何温度下都会做布朗运动．
课堂互动讲练
油膜法测分子直径
油酸酒精溶液的浓度为每1000 mL油酸酒精溶液中有油酸0.6 mL，用滴管向量筒内滴50滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加1 mL.若把一滴这样的溶液滴入盛水的浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在水面展开，稳定后形成单分子油膜的形状如图1－1－3所示．
例1
图1－1－3
(1)若每一小方格的边长为30 mm，则油酸薄膜的面积约为________m2.
(2)每一滴酒精油酸溶液含有纯油酸的体积为____m3.
(3)根据上述数据，估算出油酸分子的直径为_____m.
【答案】
(1)4.95×10－2
(2)1.2×10－11
(3)2.4×10－10
变式训练1 体积为1×10－3 cm3的一滴油，滴在水面上，形成面积为4 m2的油膜，由此估算出油分子的直径是多大？
答案：2.5×10－10 m
宏观量与微观量的关系
某种物质的摩尔质量为M(kg/mol)，密度为ρ(kg/m3)，若用NA表示阿伏加德罗常数，则
(1)每个分子的质量是________kg；
(2)1 m3的这种物质中包含的分子数目是_______；
(3)1 mol的这种物质的体积是________m3；
(4)平均每个分子所占据的空间是________m3.
例2
【答案】
(1)M/NA (2)ρNA/M (3)M/ρ (4)M/ρNA
【方法总结】 阿伏加德罗常数是联系宏观量与微观量的“桥梁”，在宏观量与微观量的有关计算中要充分考虑阿伏加德罗常数的“桥梁”作用．
变式训练2 某固体物质的摩尔质量为M，密度为ρ，阿伏加德罗常数为NA，则每个分子的质量和单位体积内所含的分子数分别是( )
A．NA/M ρNA/M B．M/NA MNA/ρ
C．NA/M M/(ρNA) D．M/NA ρNA/M
对布朗运动的理解
如图1－1－4所示，关于布朗运动的实验，下列说法正确的是( )
例3
图1－1－4
A．图中记录的是分子无规则运动的情况
B．图中记录的是微粒做布朗运动的轨迹
C．实验中可以看到，微粒越大，布朗运动越明显
D．实验中可以看到，温度越高，布朗运动越激烈
【精讲精析】 布朗运动是指悬浮在液体中的微粒不停地做无规则运动，它是液体分子无规则热运动的反映．液体分子无规则热运动是产生布朗运动的原因，温度越高，分子运动得越激烈，因而布朗运动也越激烈，故布朗运动不是分子无规则热运动．
并且微粒越小，布朗运动越明显，越大越不明显．布朗运动的草图是记录了微粒在每隔一段时间的位置，在两个位置对应的时间间隔内，微粒的运动也是杂乱无章的．因此，布朗运动草图记录的不是微粒的运动轨迹，它只反映了布朗运动的无规则性．可见，四个选项中只有D项正确．
【答案】 D
【方法总结】
(1)布朗运动的无规则性反映了液体分子运动的无规则性；布朗运动与温度有关，表明液体分子的运动与温度有关．
(2)布朗运动是指悬浮在液体中的微粒的运动，不是分子的运动．液体中分子无规则运动造成布朗运动的无规则性．
变式训练3
关于布朗运动，下列说法正确的是 ( )
A．布朗运动指悬浮在液体中的微粒分子的无规则运动
B．布朗运动的无规则性反映了液体分子运动的无规则性
C．液体温度越高，布朗运动越激烈
D．悬浮微粒越小，在某一瞬间撞击它的液体分子数就越少，布朗运动就越不明显
解析：选BC.布朗运动是悬浮在液体中的微粒受到液体分子的无规则碰撞而发生的运动，它本身是微粒的无规则运动，而不是微粒内部的分子的运动，A不正确；布朗运动的产生说明了分子是在做永不停息的无规则运动的，B正确；布朗运动的剧烈程度与温度有关，温度越高，布朗运动越激烈，C正确；悬浮微粒越小，其运动状态越容易改变，布朗运动越明显．
知能优化训练
本部分内容讲解结束
点此进入课件目录
按ESC键退出全屏播放
谢谢使用(共29张PPT)
本章优化总结
专题归纳整合
章末综合检测
本章优化总结
知识网络构建
知识网络构建
专题归纳整合
微观量的估算
微观量是指微观领域内那些不能直接测量的物理量，如分子的质量、分子的体积、分子间的平均距离等，但这些微观量都与宏观领域内的一些物理量(即宏观量)有着密不可分的联系，阿伏加德罗常数是把宏观量与相应的微观量联系起来的重要物理量．
2．解题思路
(1)建立合适的物理模型，一般估算固、液体分子线度时采用球体模型，估算气体分子间距离时应采用立方体模型．
(2)寻找适当的物理规律将题中的有关条件联系起来．
(3)合理处理数据，估算的目的是获得对数量级的认识．因此，为避免繁杂的运算，许多的常数取1位有效数字即可，最后结果也可只取1位有效数字．
例1
(2011年海口质检)房间地面表面积15 m2，高3 m，空气平均密度ρ＝1.29 kg/m3，空气平均摩尔质量M＝2.9×10－2 kg/mol ，则该房间内空气的质量为________kg，空气分子间的平均距离为________m.
【精讲精析】 根据空气密度和房间体积可求出房间内空气的质量m.根据房间容积V0和房间内空气分子总数N可求出每个分子占据的空间体积V1，再根据分子的立方体模型即可求出空气分子间的平均距离d.
房间内容积为V0＝S×h＝15×3 m3＝45 m3.
房间内空气质量为m0＝ρV0＝1.29×45 kg＝58 kg.
【答案】 58 3.3×10－9
微观分子热运动与
其宏观表现的关系
1．布朗运动的理解
(1)研究对象：悬浮在液体、气体中的小颗粒．
(2)特点：①永不停息；②无规则；③颗粒越小，现象越明显；④温度越高，运动越激烈；⑤肉眼看不到．
(3)成因：布朗运动是由于液体分子无规则运动对小颗粒撞击力的不平衡引起的，是分子无规则运动的反映．
2．布朗运动与扩散现象的异同
(1)它们都反映了分子在永不停息地做无规则运动．
(2)它们都随温度的升高而表现得更明显．
(3)布朗运动只能在液体、气体中发生，而扩散现象可以发生在固体、液体、气体任何两种物质之间．
3．布朗运动和分子热运动的比较
布朗运动 热运动
活动
主体 固体微小颗粒 分子
区别 是微小颗粒的运动，是比分子大得很多的分子团的运动，较大的颗粒不做布朗运动，但它本身的以及周围的分子仍在做热运动 是指分子的运动，分子无论大小都做热运动，热运动不能通过光学显微镜直接观察到
布朗运动 热运动
共同点 都是无规则运动，都随温度的升高而变得更加激烈，都是肉眼所不能看见的
联系 布朗运动是由于小颗粒受到周围分子做热运动的撞击力而引起的，它是分子做无规则运动的反映
关于布朗运动和扩散现象，下列说法中正确的是( )
A．布朗运动和扩散现象都在气体、液体、固体中发生
B．布朗运动和扩散现象都是分子的运动
C．布朗运动和扩散现象都是温度越高越明显
D．布朗运动和扩散现象都是永不停息的
例2
【精讲精析】 (1)布朗运动与扩散现象的研究对象不同：布朗运动研究对象是固体小颗粒，而扩散现象研究的是分子的运动．
(2)布朗运动与扩散现象条件不一样：布朗运动只能在气体、液体中发生，而扩散现象可以在固体、液体、气体任何两种物质之间发生．
(3)布朗运动与扩散现象的共同点是两者都是永不停息的，并且温度越高越明显．
由以上分析不难判断，正确选项C、D.
【答案】 CD
物体的内能
1．物体中所有分子做热运动的动能和分子势能的总和，叫物体的内能．
2．物体的内能与分子数有关，物体的分子数越多，质量越大，内能越大．物质的内能还与温度和体积有关，当温度和体积变化时，分子的平均动能和分子势能也发生改变．可以认为，物体的热力学状态改变时，内能也随着变化．
3．物体的内能是不同于机械能的另一种形式的能．内能是由大量分子热运动和分子间相对位置所决定的能，机械能是物体做机械运动和物体发生形变所决定的能；机械能在一定条件下可以为零，但内能永远不可能为零．
关于物体的内能，下列说法正确的是( )
A．温度高的物体内能一定大
B．体积大的物体内能一定大
C．机械能大的物体内能一定大
D．物体的内能与物体所含物质的多少、物体的温度和物体的体积都有关
例3
【精讲精析】 内能是物体内部所有分子动能和势能的总和，其大小由温度、体积和摩尔数共同决定，所以A、B错，D正确．机械能的研究对象是物体，指物体的动能、重力势能和弹性势能的总和，其大小可以为零，内能的研究对象是物体内部的所有分子，因为分子的热运动是永不停息的，故平均动能不可能为零，所以物体的内能永远不为零，机械能和内能有本质的区别，二者不能混为一谈，所以C错．
【答案】 D
气 体
1．气体分子运动的特点
(1)由于气体分子间的距离较大(约为分子直径的10倍)，故气体分子可看做质点．
(2)气体分子间的碰撞十分频繁．
(3)气体分子运动的统计规律：某任一时刻，气体分子沿各方向运动的机会均等，即沿各个方向运动的分子数目相同；大量分子的无规则运动，其速率按一定规律分布，即“中间多，两头少”的分布规律(“中间多”是指处于中间速率的分子数多；“两头少”是指速率很大的和速率很小的分子数少)．
2．气体压强的微观解释
(1)气体的压强是由气体中大量做无规则热运动的分子对器壁频繁持续的碰撞产生的．压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力．
(2)明确气体压强的决定因素：气体分子密度与平均动能．
下列关于分子运动和热现象的说法正确的是( )
A．气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间存在势能的缘故
B．气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁频繁碰撞而产生的
C．一定量100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气，其分子之间的势能增加
D．如果气体温度升高，那么所有分子的速率都增加
例4
【精讲精析】 气体分子间的距离比较大，可以忽略分子间的作用力，分子势能也就不存在了，所以气体在没有容器的约束下散开是分子无规则热运动的结果，所以A错．由气体压强的微观意义可知B对.100 ℃的水变成同温度的水蒸气，分子的平均动能不变，在质量不变的前提下分子的总动能也不变，水吸热汽化内能是要增加的，所以其增加的内能全部是分子势能，所以C正确．如果气体的温度升高，分子的平均动能增大，热运动的平均速率也增大，这是统计规律，但就每一个分子来讲，速率不一定都增加．
【答案】 BC
章末综合检测
本部分内容讲解结束
点此进入课件目录
按ESC键退出全屏播放
谢谢使用(共26张PPT)
第四节 热力学第二定律
学习目标：
1.了解热传导过程的方向性．
2．知道第二类永动机不可制成．
3．了解热力学第二定律的两种不同的表述以及这两种表述的实质．
4．能根据热传导的方向性和热力学第二定律分析判断生产生活中的热现象发生的原因．
第四节
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、自然过程的方向性
自然界里的一切变化过程都有方向性，即朝某些方向的变化是可以_______发生的，相反方向的变化却受到限制．例如：燃烧、______现象、山石滚落、风化、________和气体向真空中自由膨胀等．
二、热机的效率和第二类永动机
1．热机的效率：用Q1表示燃料产生的热量，W表示推动活塞做的功， Q2表示散发到大气中的热量，则Q1＝________
自发
扩散
热传递
W＋Q2
＜
2．第二类永动机：仅从______热源吸热，同时不间断地做功的永动机，即效率100%的热机．第二类永动机不可能制成，这表明机械能和内能的转化过程具有_____性，机械能可以全部转化成内能，内能却_____全部转化成机械能，而_____引起其他变化．
三、热力学第二定律
表述一：不可能使热量由_____物体传递到_______物体，而不引起其他_______．
表述二：不可能从__________吸收热量并把它全部用来_______，而不引起其他变化．
热力学第二定律使人们认识到：自然界中涉及热现象的宏观过程都具有_________．
单一
方向
不能
不
低温
高温
变化
单一热源
做功
方向性
核心要点突破
一、对热传导方向性的理解
两个温度不同的物体相互接触时，热量会自发地从高温物体传到低温物体，结果使高温物体的温度降低，低温物体的温度升高．
特别提醒：(1)“自发地”过程就是不受外来干扰进行的自然过程．
(2)热量可以自发地从高温物体传到低温物体，但热量却不能自发地从温低物体传到高温物体．
(3)要将热量从低温物体传到高温物体，必须有“外界的影响或帮助”，就是要有外界对其做功才能完成．电冰箱就是一例．
二、第二类永动机
1．定义
从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化，把它得到的内能全部转化为机械能，热机的效率达到100%.这种想象中的热机称为第二类永动机．
2．第二类永动机不可能制成
虽然第二类永动机不违反能量守恒定律，大量的事实证明，在任何情况下，热机都不可能只有一个热源，热机要不断地把吸取的热量变为有用的功，就不可避免地将一部分热量传给低温热源．很显然，如果第二类永动机能制成，那么就可以利用空气或海洋作为热源，从它们那里不断吸取热量而做功，这是最经济不过的，因为海洋的内能实际上是取之不尽的．
有人提出这样一种设想，发明一种热机，用它把物体与地面摩擦所产生的热量都吸收过来并对物体做功，将内能全部转化为动能，使因摩擦停止运动的物体在地面上重新运动起来，而不引起其他变化．这是一个非常诱人的设想，这种设想并不违反能量守恒定律，如果真能造出这样的热机，那么，我们刚开始计算的单从海水中吸收热量来做功，就成为可能了，“能源问题”也就解决了．但是客观实际中第二类永动机不可能制成，尽管机械能可以全部转化为内能，但内能却不能全部转化成机械能，而不引起其他变化．机械能和内能的转化过程具有方向性．
三、对热力学第二定律的理解
1．在热力学第二定律的表述中，“自发地”、“不产生其他影响”的涵义
(1)“自发地”指明了热传递等热力学宏观现象的方向性，不需要借助外界提供能量的帮助．
(2)“不产生其他影响”的涵义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产生热力学方面的影响．如吸热、放热、做功等．
2．热力学第二定律的实质
热力学第二定律的每一种表述，都揭示了大量分子参与宏观过程的方向性，进而使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性．
3．热力学过程方向性实例
特别提醒：热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，但在有外界影响的条件下，热量可以从低温物体传到高温物体，如电冰箱；在引起其他变化的条件下内能可以全部转化为机械能，如气体的等温膨胀过程．
课堂互动讲练
对热机效率的理解
例1
热机甲的效率比热机乙的效率高，这表示( )
A．热机甲的功率一定比热机乙大
B．热机甲消耗的燃料一定比热机乙少
C．热机甲把内能转化为机械能的百分比一定比热机乙大
D．热机乙把内能转化为机械能的百分比一定比热机甲大
【精讲精析】 根据热机效率的定义可知，热机甲的效率比热机乙高，表示热机甲所做的有用功的能量占燃料完全燃烧释放出的总能量的百分比比热机乙大．故只有选项C正确，D选项错误．热机效率的大小与功率的高低无关，故A选项错误；热机消耗燃料的多少与所做的功的多少有关，与热机效率无关，故选项B错误．
【答案】 C
【方法总结】 注意区别热机的功率和热机效率两个概念．
变式训练1 热机的效率越高，表示这种热机的( )
A．功率越大
B．做功越多
C．燃料燃烧放出的热量多
D．用来做有用功的能量跟燃料完全燃烧放出的总能量的比值越大
解析：选D.功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积．功率表示做功的快慢，在数值上等于单位时间内完成的功．而热机的效率等于在热机中用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比．功、功率、热机的效率是物理意义完全不同的概念．它们之间数值的大小没有必然联系．所以A、B不正确．而热机效率高并不能说明燃料燃烧放出的热量多．所以C也是错误的．应选D.
有关永动机问题
例2
第二类永动机不可能制成，是因为( )
A．违背了能量的守恒定律
B．热量总是从高温物体传递到低温物体
C．机械能不能全部转化为内能
D．内能不能全部转化为机械能，同时不引起其他变化
【精讲精析】 第二类永动机的设想并不违背能量守恒定律，但却违背了涉及热现象的能量转化过程是有方向性的规律，故选项A错；在引起其他变化的情况下，热量也可由低温物体非自发地传递到高温物体，选项B错；机械能可以全部转化为内能，如物体克服摩擦力做功的过程，故选项C错；显然选项D为正确的表述．
【答案】 D
【方法总结】 第一类永动机违反能量守恒定律，第二类永动机不违反能量守恒定律，但是违反热力学第二定律．
变式训练2 下列说法中正确的有( )
A．第二类永动机和第一类永动机一样，都违背了能量守恒定律
B．第二类永动机违背了能量转化的方向性
C．自然界中的能量是守恒的，所以不用节约能源
D．自然界中的能量尽管是守恒的，但有的能量便于利用，有的不便于利用，故要节约能源
解析：选BD.第一类永动机违背了能量守恒定律，第二类永动机违背了能量转化的方向性，故A错，B对．
热力学第二定律的应用
例3
根据热力学第二定律分析，下列说法中正确的是( )
A．热量能够从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体
B．热量能够从高温物体传到低温物体，也可以从低温物体传到高温物体
C．机械能可以全部转化为内能，但变化的内能不可以全部转化为机械能
D．机械能可以全部转化为内能，变化的内能也可以全部转化为机械能
【精讲精析】 根据热传递的规律可知，热量可以自发地从高温物体传到低温物体，但不能自发地(不需要外界帮助)从低温物体传到高温物体．借助外界的帮助，热量可以从低温物体传到高温物体，如电冰箱就是接通电源后，压缩机对“制冷剂”(氟利昂等)做功，把热量从冰箱内部(低温物体)传向外部(高温物体)达到制冷目的，故选项A错误，B正确．机械能可以全部转化为内能(如一个运动物体克服摩擦力做功而最终停止运动时，机械能全部转化为内能)，不管在什么条件下，变化的内能不可能全部转化为机械能．利用能量耗散原理即可说明．故C对，D错．
【答案】 BC
【方法总结】 本题最易误选A、D两个选项，其原因在于A、D两个选项与热力学第二定律的叙述很类似，只是都少了一句“而不引起其他变化”．要准确理解热力学第二定律．热量可以从高温物体传到低温物体，也可以从低温物体传到高温物体，只不过前者能自发地进行，后者必须借助外界的帮助；机械能可以全部转化为内能，而变化的内能不可以全部转化为机械能．
变式训练3 根据热力学第二定律，下列判断正确的有( )
A．热机中燃气的内能不可能全部转化成机械能
B．电流的能不可能全部转化成内能
C．在火力发电机中，燃气的内能不可能全部转化成电能
D．在热传导中，热量不可能自发地从低温物体传递到高温物体
解析：选ACD.任何一台热机，它的工作物质获得热量并对外做功之后，一定会将剩余的热量排向冷凝器，所以热机不可能把它吸收的热量全部转化为机械能，故A正确．火力发电机发电时，能量转化的过程为内能→机械能→电能．因为内能→机械能的转化过程中会对外放出热量，故燃气的内能必然不能全部转化为电能，C正确．热量从低温物体传到高温物体不能自发进行，必须借助外界的帮助，结果会带来其他影响，这正是热力学第二定律第一种表述的主要思想，故D正确．由电流热效应中的焦耳定律可知，电流的能可以全部转化为内能，故B错．
知能优化训练
本部分内容讲解结束
点此进入课件目录
按ESC键退出全屏播放
谢谢使用(共24张PPT)
第一节 放射性的发现
学习目标
1.知道伦琴射线的产生、作用和应用．
2.知道天然放射现象，知道α、β、γ三种射线的实质．
3.知道三种射线在磁场和电场中偏转的特点和判断方法．
第一节
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、X射线的发现
1．发现：1895年德国物理学家_____在研究阴极射线时发现的，所以X射线也称伦琴射线．
2．产生：高速的电子流射到任何固体上都能产生这种射线．它是原子的内层电子受到激发产生的．它是频率极高的_______.
3．显著作用：有较强的穿透能力．
4．应用：用于透视人体、检查金属部件的质量等.
伦琴
电磁波
二、天然放射性的发现
1．发现：1896年法国物理学家_________发现天然放射现象．
2．放射性、放射性元素：物质放出射线的性质叫放射性，具有放射性的元素称为放射性元素．
3．居里夫妇的发现：居里夫妇在研究物质发出的射线时，发现了两种新元素___和___.
贝克勒尔
钋
镭
三、射线到底是什么
1．射线的种类：各种放射性元素发出的射线一共有三种，分别是__、__和__.
2．射线的本质：α射线是高速α粒子流，α粒子
的核电荷数是__，质量数是__，实际就是氦核；
β射线是高速_______；γ射线是能量很高的_______.
3．射线的区分:可以用它们在电场或_____中是否偏转情况来区分．
α
β
γ
2
4
电磁波
磁场
电子流
如图3－1－1是三种射线在磁场中的偏转情况,由此判断：1是___射线，2是___射线，3是___射线．
图3－1－1
α
γ
β
4．三种射线的特性
(1)α射线具有很大的动能，速度约为0.1c，电离
本领很___，但贯穿能力很___；
(2)β射线速度约为0.99c,贯穿能力较___，但电
离本领较___；
(3)γ射线速度等于c,___________最弱，但_________最强．
大
小
强
弱
电离本领
贯穿能力
核心要点突破
一、伦琴射线的产生
1．构造：伦琴射线管，如图3－1－2所示．
图3－1－2
2．功能：主要部件及其作用如下表：
3.工作原理：从灯丝发出的热电子，经灯丝与对阴极之间的强电场加速，高速撞击对阴极A而发出伦琴射线．
部件名称 灯丝(钨
丝)K 蓄电池 高压电源 对阴极A
作用 发出热电子 给灯丝供电，使其发热 产生强电场，加速电子 也叫阳极靶，发出伦琴射线
二、三种射线的比较
种类 α射线 β射线 γ射线
组成 高速氦核流 高速电子流 光子流(高频电磁波)
带电量 2e －e 0
质量 4mp
mp＝1.67×10－27 kg
静止质量为零
速度
在电 0.1c 0.99c c
种类 α射线 β射线 γ射线
在电磁
场中 偏转 与α射线反向偏转 不偏转
穿透本领 最弱
用纸能挡住
较强
穿透几毫米厚的铝板
最强
穿透几厘
米厚的铅板
对空气的电离作用 很强 较弱 很弱
课堂互动讲练
例1
伦琴射线
如图3－1－3所示是伦琴射线管的示意图．下列有关伦琴射管或伦琴射线的说法中正确的有( )
图3－1－3
A．高压电源的右端为正极
B．蓄电池也可用低压交流电源代替
C．伦琴射线是由对阴极A发出的
D．伦琴射线的波长比可见光长
【精讲精析】 高速电子流射到任何固体上都会产生伦琴射线，它是原子内层电子受到激发后产生的．它的波长比紫外线还要短，但比γ射线要长；它的穿透本领很强，能使包在黑纸里的照相底片感光，但其穿透本领比γ射线要弱．综合以上分析，本题选项A、B、C正确．
【答案】 ABC
【方法总结】 增大给灯丝供电的低压电源的电压，可以提高灯丝的温度，从而使单位时间内发出的热电子数目增大，单位时间内射到对阴极上的电子数目增加，对阴极发出的伦琴射线强度也会增强；增大高压电源的电压，可以使射线到对阴极上的电子动能增大，对阴极发出的伦琴射线频率就会变大．
变式训练1 图3－1－4为X射线管的结构示意图，E为灯丝电源．要使射线管发出X射线，须在K、A两电极间加上几万伏的直流高压( )
图3－1－4
A．高压电源正极应接在P点，X射线从K极发出
B．高压电源正极应接在P点，X射线从A极发出
C．高压电源正极应接在Q点，X射线从K极发出
D．高压电源正极应接在Q点，X射线从A极发出
解析：选D.题中指出E为灯丝电源，对灯丝加热,灯丝放出电子，电子速度是很小的，要使电子到达对阴级A，并高速撞击A，使原子的内层电子受到激发才能发出X射线，因此K、A之间应有使电子加速的电场．故Q应接高压电源正极．
三种放射线的特征
放射性元素放出的射线，在电场中分成A、B、C三束，如图3－1－5所示，其中( )
例2
图3－1－5
A．C为氦核组成的粒子流
B．B为比X射线波长更长的光子流
C．B为比X射线波长更短的光子流
D．A为高速电子组成的电子流
【精讲精析】 根据射线在电场中的偏转情况，可以判断A射线向电场线方向偏转应为带正电的粒子组成的射线，所以是α射线；B射线在电场中不偏转，所以是γ射线；C射线在电场中受到与电场方向相反的作用力，应为带负电的粒子，所以是β射线．
【答案】 C
【方法总结】 除了用电场来研究射线的性质以外，还可以利用磁场来研究射线的性质，根据射线在磁场中的偏转来判断射线的带电性质，以及射线中带电粒子的比荷．这种方法也是鉴别不同射线本质特征最基本的方法．
变式训练2 如图3－1－6，放射源放在铅块上的细孔中，铅块上方有匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里．已知放射源放出的射线有α、β、γ三种.下列判断正确的是( )
图3－1－6
A．甲是α射线，乙是γ射线，丙是β射线
B．甲是β射线，乙是γ射线，丙是α射线
C．甲是γ射线，乙是α射线，丙是β射线
D．甲是α射线，乙是β射线，丙是γ射线
解析：选B.α粒子带正电，β粒子带负电，γ为光子，不带电，根据带电粒子在垂直穿过磁场时受到洛伦兹力的情况，可判断．
知能优化训练
本部分内容讲解结束
点此进入课件目录
按ESC键退出全屏播放
谢谢使用(共26张PPT)
第二节 电力和电信的发展与应用
学习目标：
1.了解电机发展的历史，知道电力技术的发展与应用．
2．了解电信的发展历程，知道白炽灯泡的发明与照明灯具的发展．
3．知道什么是第二次工业革命及第二次工业革命的意义．
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、电力革命的科学基础
奥斯特发现电流的__________，奠定了电动机的物理学基础，而__________发现的电磁感应定律，则奠定了发电机的物理学基础．
磁效应
法拉第
二、电力技术的发展与应用
1．电力技术的发展史
(1)1832年，法国电器制造商皮克希制造了世界上第一台发电机.
(2)1866年，德国科技企业家西门子制出了第一台自激式发电机．
(3)法国物理学家德普勒研究设计了高压输电线路．
(4)1883年，德国的两位发明家高拉德和吉布斯取得了变压器的发明专利．美国的威斯汀豪斯于1885年制成了实用的变压器．
(5)1889年，俄国工程师多里沃·多布洛沃尔斯基先发明了三相异步电动机，后来又发明了三相变压器，于1891年建成了世界上第一条长达170 km，电压为15 kV的三相交流输电线．
2．电力技术的应用促进了相关技术的发展
第一，电力技术促进了以发电、输电、配电三大环节为主要内容的电力工业和以发电机、电动机
、变压器、断路器及电缆等电气设备工业的发展．
第二，电力技术带动了材料工业和制造工艺的发展．
第三，电力技术还带动了控制技术的发展．
第四，电力技术的发展不断向科学技术提出许多新的研究课题，同时也为解决这些问题提供了物质技术手段，促进了科学理论的发展．
三、电信的发展
1835年美国的莫尔斯发明了电报装置；1875年美国的贝尔发明了电话；1901年意大利发明家马可尼和俄国科学家波波夫完成了越洋无线通信；1906年，人们第一次听到无线电广播；1911年，电磁波用于导航；1916年，无线电电话开通；1923年，无线电传真出现；1923年，微波通信成功；1926年，黑白电视问世；1929年，彩色电视发明；1935年，雷达出现……
四、从电照明到家用电器
1878年英国化学家_______用碳丝做出了世界上第一个白炽灯泡．在研制灯丝材料上做出重大贡献的是美国大发明家_________．现在用的白炽灯丝是用金属钨制造．
施旺
爱迪生
五、电力技术与社会发展
第一次工业革命是以蒸汽机为标志，第二次工业革命则是以__________为中心．以电力的应用为特征的第二次工业革命，促进了社会生产力的极大提高，带动了资本主义经济的蓬勃发展，给人类生活带来了巨大的变化，大大提高了人们的生活质量．
电力技术
六、基础科学与技术的关系
第二次工业革命中，新技术都是在新的自然科学理论直接指导下创造出来的，然后才运用于生产实践．自然科学起到_______技术、技术______生产的作用．
七、科研形式的变化
第二次工业革命给科学研究的形式带来了变化
，由原来的个人自由研究变为多学科的社会协作研究，出现了一些大规模的科学研究机构．
引领
指导
核心要点突破
一、电力革命的科学基础
1．电机发展的历史
(1)电动机和发电机统称为电机．
(2)1820年，奥斯特关于电流磁效应的发现表明电和磁之间存在着密切的联系．
(3)1821年，法拉第的“电动机”向人们展示了电的应用前景．
(4)1834年，德国物理学家雅可比用电磁铁做转子，制成了第一台实用的电动机.1838年，他制成了功率更大的电动机，并成功地推动了小船的航行．
(5)1831年10月，法拉第演示了他的铜盘发电机．
2．电力革命的科学基础
奥斯特发现电流的磁效应，奠定了电动机的物理学基础，而法拉第发现的电磁感应定律，则奠定了发电机的物理学基础．
二、电力技术的发展与应用
1．电动机是将电能转化为机械能的机器．
2．与内能相比，电能的优点
与内能相比，电能具有突出的优点：首先，电能可以集中生产，分散使用，便于传输和分配；而蒸汽动力无法远距离传输，而且近距离传输也要通过曲柄、飞轮、皮带等复杂的传动系统，能量损耗多．其次，电能便于和其他形式的能量转换，
很容易转化为热能、光能、机械能、化学能等多种形态的能量，可以满足生产和生活多方面的需要，其他多种形态的能量也易于转变为电能，便于电能的生产；蒸汽机只能将热能转化为机械能．第三，电能便于实现快速、精确控制，能有效地促进生产过程的机械化、电气化和自动化；而蒸汽机与传动装置之间有相对固定的体系，这样就使蒸汽机作为动力装置与工作机的排列被限制在比较狭窄的范围内．
三、第二次工业革命给社会生产、科学技术带来的影响
1．第二次工业革命的特征
发电机和电动机的出现是人类能源利用史上又一次重要的转折，电力的应用是继蒸汽机后的第二次技术革命.19世纪，电力技术和电工业的发展，是把电磁学实验和科学理论所取得的惊人成果迅速运用到工业生产上的结果．电的应用包括电动力的应用及电通信、电照明和电器用电的应用等方面．以电气化为主要特征的第二次工业革命给人类生活带来了更大的变化．这种变化突出表现在家用电器的出现，它大大提高了人们的生活质量．
2．第二次工业革命产生的影响
首先，第二次工业革命开辟了电力时代，创造了第一次技术革命望尘莫及的社会生产力；其次，在第二次工业革命中，产业、技术与科学出现了新的关系，即科学引领生产技术；第三，第二次工业革命不仅解决生产的动力问题，而且给人类的生活，特别是家庭生活带来了更大的变化．
课堂互动讲练
第二次工业革命
恩格斯说：“科学是一种在历史上起推动作用的、革命的力量．”请结合第一次工业革命和第二次工业革命(或称“第二次科技革命”)的有关史实，回答下列问题：
例1
(1)两次工业革命中出现了哪些新兴工业部门？
(各举一例)
(2)两次工业革命在生产力、社会关系、国际格局等方面产生了哪些不同的影响？
(3)结合史实说明两次工业革命分别给中国带来了什么影响？
【精讲精析】 (1)第一次工业革命：棉纺织业、机器制造业、交通运输业(任选一个即可)；第二次工业革命：电力工业、化学工业(任选一个即可)．
(2)①生产力：第一次工业革命出现了大机器生产
，人类进入“蒸汽时代”，英国成为“世界工厂”；第二次工业革命，带来生产力的高度发展，人类进入“电气时代”．②社会关系：第一次工业革命导致近代两大对立阶级形成，英国资本主义生产
方式最终确立；第二次工业革命使生产和资本高度集中，产生垄断组织，资本主义进入帝国主义阶段．③国际格局：第一次工业革命造成先进的西方和落后的东方的格局，西方列强扩张，东方开始从属于西方；第二次工业革命使东、西方的经济联系更加密切，但东、西方差距进一步拉大．西方列强将世界瓜分完毕，资本主义世界殖民体系最终形成．
(3)第一次工业革命完成后，欧美列强发动两次鸦片战争，中国开始沦为半殖民地半封建社会；中国近代工业产生，先进中国人向西方学习科学技术．第二次工业革命完成后，帝国主义掀起瓜分中国狂潮，中国完全沦为半殖民地半封建社会；中国民族资本主义的发展；中国人救亡图存运动高涨(或答“维新变法运动、义和团运动和辛亥革命”)．
【答案】 见精讲精析
电能的输送
水电站给远处山村送电的输出功率是100 kW，用2000 V的电压输电，线路上损失的功率是2.5×104 W．如果改用20000 V的高压输电，线路上损失的功率是________．
例2
【答案】 250 W
知能优化训练
本部分内容讲解结束
点此进入课件目录
按ESC键退出全屏播放
谢谢使用
