2019-2020学年度粤教版选修3-3 3.2热力学第一定律 教案(9)
2019-2020学年度粤教版选修3-3 3.2热力学第一定律 教案(9)第1页

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3.2热力学第一定律

教学目的   1.认识物质的运动形式有多种,对应不同运动形式的运动有不同形式的能,各种形式的能在一定条件下可以相互转化

2. 进一步掌握能的转化和守恒定律,并了解能的转化和守恒定律的意义

3.运用公式△U=W+Q分析有关问题并具体进行计算

教学重点  热力第一定律

教学难点  能量守恒

教 具  多媒体课件

教学过程

  一、复习提问

  问:物体做什么样的运动具有机械能?机械能转化和守恒定律的内容是什么?

  二、新课教学

1. 热力学第一定律

分析下列特殊情况:

  ①如果物体只与外有热交换,没有做功,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?

  结论:在没有做功情况下,物体与外界间传递热量Q,物体内能变化为  △U,则△U=Q,为了在此表达式中能反映物体对外界是吸热不是放热,作出规定:吸热Q取正值,放热Q取负值,由此可知:物体吸热,内能增加,放热,内能减少。

  ②如果物体和外界不发生热交换,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?

  结论:在无热交换情况下,△U=W(对外做功时,W取负值)

  ③如果物体内能在改变的过程中,既有热传递又有做功,例如外界对物体做了10J的功,同时物体吸收4J热量,物体的内能如何变化?

  ④又如,外界对物体做10J功,物体放热4J物体内能又如何变化?又物体对外界做了10J功,物体吸热4J,物体放热4J物体内能又如何变化?

  综上所述:

  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增加多少;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,它的内能就增加多少。

  用△U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:△U=Q+W

  上式就是热力学第一定律。

  [例]一定量的气体从外界吸收了2.6×105J的热量,内能增加了4.2×105J,外界对物体做了多少功?

  解:根据热力学第一定律得,

  W=△U-Q=4.2×105J-2.6×105J=1.6×105J

  2.能的转化

  课件展示,举例说明物体的每一种运动形式都有一种对应的能

  机械运动――机械能    热运动――内能

  电荷运动――电能     化学运动――化学能  

  生物运动――生物能    原子核内部的运动――原子能

  各种形式的能可以相互转化:

  机械能中的动能和势能可互相转化(自由落体运动)

  机械能可以与内能相互转化(摩擦生热,消耗了机械能通过做功的形式转化为内能;热机中的气体推动活塞做功把气体内能转化为机械能)

  其它形式有能也可以转化为内能,如电流通过导体时,把电能转化为内能;炽热的灯丝发光,又把内能转化成光能;燃烧时,把化学能转化成内能)

  3.能量守恒定律

  内容:能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能众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,在转化和转移的过程中其总量不变。

  4.永动机不可能制成

  指导学生阅读课本P81第七自然段,讨论:第一类永动机是否真的能永远运动下去?

  分析课本图11-11提供的一种永动机的设计方案,指出它不可能持续运动的原因:虽然右边每个球的力矩大,但球的个数少,左边的每个球产生的力矩虽然小,但是球的个数多,于是轮子不会持续转动下去对外做功,只会摆动几下便停在图中所画的位置上。

通过课件展示历史上几种永动机的设计图,指出:不消耗能量的机器从来没有制成功过。