热力学第一定律 学案- 高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册.docx

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1、学案18热力学第一定律【学习目标】1知道热力学第一定律的内容及其表达式2理解能量守恒定律的内容3了解第一类永动机不可能制成的原因重点难点：热力学第一定律在具体情况中的应用。【学习过程】学习活动一、改变气体的两种方式阅读教材50页至52页，回答以下问题：问题1、什么是绝热过程？问题2、改变物体内能的方式有那些？它们对改变物体的内能效果怎样？问题3、这两种方式的实质一样吗？如果不一样分别是什么呢？学习活动二、热力学第一定律阅读教材54页，回答以下问题：问题1、一物体，它既没有吸收热量也没有放出热量，即物体和外界不发生热交换，如果外界对它做了W的功，则它的内能如何改变？改变了多少？如果它对外界做了W

2、的功，则它的内能又如何改变呢？改变的又是多少？例如：当外界对物体做了10J功，物体内能增加了多少？当物体对外做了10J功，物体内能又如何变化？问题2、一物体，外界没有对它做功，它也没有对外界做功，即物体只与外有热交换，没有做功，那么如果它吸收热量Q,则内能如何变化，变化多少？如果它放出热量Q，则内能如何变化，变化多少？例如：外界传给物体4J热量物体的内能增加了多少？物体若向外界传出了4J热量，物体内能如何变化？问题3、探讨：如果物体内能在改变的过程中，既有热传递又有做功，内能怎样改变。例如：外界对物体做了10J的功，同时物体吸热4J，物体内能如何变化？外界对物体做了10J的功，同时物体放热4J

3、，物体内能如何变化？物体对外界做了10J的功，同时物体吸热4J，物体内能如何变化？问题4、什么是热力学第一定律？思考：说明W、Q、和U的正值、负值各代表什么意义？例1、一定量的气体从外界吸收了2.6105J的热量，内能增加了4.2105J，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？如果内能增加了1.6105J，这一过程做功情况又怎样？学习活动三、热力学第一定律中的物理量与气体状态参量的关系情境1：某学习小组正在讨论温度与能量的关系。甲同学认为：物体的温度越高，组成物体的分子平均动能越大。乙同学认为：物体的温度越高，则物体的内能越大。丙同学认为：对于一定质量的理想气体，温度越高

4、，内能越大。问题1、甲乙两位同学的观点，你赞同谁的？请说出原因。问题2、丙同学的观点是否正确？请说明原因。结论1（U的正负与T的关系）：情境2：小明正在玩一个废弃的注射器。他用手指堵住出口，用另一只手推动活塞。问题3、小明用力推活塞，压缩气体体积。此过程是活塞对气体做功还是气体对活塞做功？问题4、压缩后小明突然将推动活塞的手松开，气体膨胀。膨胀过程中活塞对气体做功还是气体对活塞做功？结论2（W的正负与V的关系）：例2、空气压缩机在一次压缩过程中做功2105J，同时气体内能增加了1.5105J，求：气缸中的气体在此过程中吸热还是放热，与外界传递的热量为多少？温度如何变化？学习活动四、等温、等容、

5、等压、绝热状态下的热力学第一定律情境3：用活塞将导热性能良好的气缸中一定质量的理想气体封闭。问题1、若环境温度保持不变，缓慢推动活塞，压缩气体体积。此过程中封闭气体的压强如何变化？气体吸热还是放热？问题2、若环境温度缓慢升高，但气体的体积保持不变。此过程中封闭气体的压强如何变化？ 气体吸热还是放热？问题3、若封闭气体压强保持不变，但观察到气体的体积减小了。此过程中封闭气体的温度如何变化？气体吸热还是放热？情境四：用活塞将绝热气缸中一定质量的理想气体封闭。问题4、若推动活塞，压缩气体体积。此过程中封闭气体温度和压强如何变化？学习活动五、能量守恒定律阅读教材54页至55页，回答以下问题：问题1、研

6、究能量守恒定律的先驱是谁？第一个提出守恒思想的人是谁？问题3、为能量守恒定律奠定了牢固的实验基础的人是谁？为能量守恒定律理论上作了重要概况的人是谁？问题5、什么是能量守恒定律？学习活动六、永动机不可能制成阅读教材55页至56页，回答以下问题：问题1、什么是第一类永动机？问题2、第一类永动机为什么失败？功和内能：如果一个物体既不吸收热量也不放出热量，那么，当外界对它做功W时，它的内能增量是U，则 。热和内能：如果一个物体既不对外做功，外界也不对物体做功，那么，当物体从外界吸收热量Q时，它的内能增量量是U，则 。热传递的三种方式： 、 、 。热力学第一定律：如果物体与外界之间同时存在 和 的过程，

7、那么，物体内能的增加量U等于外界对物体所做的功W与物体从外界吸收的热量Q之和 。第一类永动机是 制成的。热力学第一定律【知识建构】误区警示：物体内能的变化有两条途径，即做功和热传递，只有一条途径则不能判断内能的增减所以要判断内能的变化就必须在两条途径都确定的情况下才可以方法点拨：理想气体状态参量和内能变化的参量之间的关系是：温度对应气体的内能，温度高气体的内能大；体积反应气体做功情况，体积增大则气体对外做功，W取负值，体积减小对气体做功，W取正值；这两个要素确定以后，再根据热力学第一定律讨论气体吸热放热问题。【应用学习】1、物体的内能增加了20，则（ ）A一定是外界对物体做了20的功B一定是物

8、体吸收了20J的热量C可能是外界对物体做了20J的功，也可能是物体吸收了20J的热量D可能是物体吸收热量的同时外界对物体做了功，且热量和功共20J2、铁块和装有一定质量气体的气球吸收相同的热量，下列说法中正确的是（ ）A铁块内能增加得多 B气体内能增加得多C两者内能增加一样多 D条件不够，无法判断3.下列关于做功和热传递的说法中正确的是( )A做功和热传递的实质是相同的B做功和热传递在改变物体内能上是等效的C做功和热传递是对同一过程中的两种说法D做功和热传递是不可能同时发生的4、如图为某种椅子与其升降部分的结构示意图，M、N两筒间密闭了一定质量的气体，M可沿N的内壁上下滑动，设筒内气体不与外界

9、发生热交换，在M向下滑动的过程中（ ）A外界对气体做功，气体内能增大B外界对气体做功，气体内能减小C气体对外界做功，气体内能增大D气体对外界做功，气体内能减小5、在一个与外界没有热交换的房间内打开冰箱门，冰箱正常工作，过一段时间房间内的温度将A降低 B升高 C不变 D无法确定6、气体膨胀对外做功100J，同时从外界吸收了120J 的热量，它的内能变化可能是（ ）A减少20J B增大20J C减少220J D增大220J7、在将空气压缩装入气瓶的过程中，温度保持不变，外界做了24 kJ的功。现潜水员背着该气瓶缓慢地潜入海底，若在此过程中，瓶内空气的质量保持不变，且放出了5 kJ的热量。在上述两个过程中，空气的内能共减小_kJ，空气_(选填“吸收”或“放出”)的总热量为_kJ。8.如下图所示，某同学将空的薄金属筒开口向下压入水中设水温均匀且恒定，筒内空气无泄漏，不计气体分子间的相互作用，则被淹没的金属筒在缓缓下降过程中，筒内空气体积减小，空气一定( )A从外界吸热 B内能增大C向外界放热 D内能减小学科网（北京）股份有限公司