熱力學第一定律

【教學目標】

1．認識物質的運動形式有多種，對應不同運動形式的運動有不同形式的能，各種

形式的能在一定條件下可以相互轉化。

2．進一步掌握能的轉化規律。

3．運用公式U＝W+Q分析有關問題并具體進行計算。

【教學重難點】

△

熱力第一定律。

【教學過程】

一、復習導入

物體做什么樣的運動具有機械能？機械能轉化有什么規律？

（由機械能的轉化擴大到能量的轉化）

二、新課教學

【投影】

1．一個物體，它既沒有吸收熱量也沒有放出熱量，那么：

①如果外界做的功為W，則它的內能如何變化？變化了多少？

②如果物體對外界做的功為W，則它的內能如何變化？變化了多少？

2．一個物體，如果外界既沒有對物體做功，物體也沒有對外界做功，那么：

①如果物體吸收熱量Q，它的內能如何變化？變化了多少？

②如果放出熱量Q，它的內能如何變化？變化了多少？

【學生解答思考題】

教師總結：

一個物體，如果它既沒有吸收熱量也沒有放出熱量，那么，外界對它做多少功，它

的內能就增加多少；物體對外界做多少功，它的內能就減少多少。

如果外界既沒有對物體做功，物體也沒有對外界做功，那么物體吸收了多少熱量，

它的內能就增加多少，物體放出了多少熱量，它的內能就減少多少。

【問】如果物體在跟外界同時發生做功和熱傳遞的過程中，內能的變化與熱量Q

及做的功W之間又有什么關系呢？

【板書】ΔU=W+Q

【介紹】該式表示的是功、熱量跟內能改變之間的定量關系，在物理學中叫做熱力

學第一定律。

【投影】定律中各量的正、負號及含義

物理量符號意義符號意義

W+外界對物體做功－物體對外界做功

Q+物體吸收熱量－物體放出熱量

ΔU+內能增加－內能減少

【投影】例題

一定質量的氣體，在被壓縮的過程中外界對氣體做功300J，但這一過程中氣體的

內能減少了300J，問氣體在此過程中是吸熱還是放熱？吸收（或放出）多少熱量？

解：由題意知

W=300JΔU=-300J，根據熱力學第一定律可得：Q=ΔU-W=-300J-300J=-600J

Q為負值表示氣體放熱，因此氣體放出600J的熱量。

【強化訓練】

1．如圖所示，用力F壓縮氣缸中的空氣，力F對空氣做了1800J的功，同時氣缸

向外放熱2000J，空氣的內能改變了多少？

參考解答：

由熱力學第一定律：ΔU=W+Q

得：＋1800J+（-2000）J=ΔU∴ΔU=-200J

即空氣內能減少了200J

2．關于物體內能的變化，以下說法中正確的是（）

A．物體吸收熱量，內能一定增大

B．物體對外做功，內能一定減少

C．物體吸收熱量，同時對外做功，內能可能不變

D．物體放出熱量，同時對外做功，內能可能不變

解析：根據熱力學第一定律ΔU=W+Q，物體內能的變化與外界對氣體做功（或氣

體對外界做功），氣體從外界吸熱（或向外界放熱）兩種因素有關，物體吸收熱量，但

有可能同時對外做功，故內能有可能不變甚至減小，故A錯，同理，物體對外做功的

同時有可能吸熱，故內能不一定減小，B錯；若物體吸收的熱量與對外做功相等，則內

能不變，C正確。而放熱與對外做功是使物體內能減小，所以D錯。

所以本題正確答案為C。

總結：運用熱力學第一定律解決問題

1．根據符號法則寫出各已知量（、、Δ）的正、負。

2．根據方程Δ＝＋求出未知??量。????

3．再根據未知?量?結?果?的?正?、負來確定吸熱、放熱情況或做功情況。

【練習鞏固】

1．用活塞壓縮汽缸里的空氣，對空氣做了900J的功，同時汽缸向外散熱210J，汽

缸里空氣的內能改變了多少？

2．如圖，在汽缸內活塞左邊封閉著一定量的空氣，壓強與大氣壓相同。把汽缸和

活塞固定，使汽缸內空氣升高一定的溫度，空氣吸收的熱量為Q1。如果讓活塞可以自

由滑動（活塞與汽缸間無摩擦、不漏氣），也使汽缸內空氣溫度升高相同溫度，其吸收

的熱量為Q2。

（1）Q1和Q2哪個大些？

（2）氣體在定容下的比熱容與在定壓下的比熱容為什么會有不同？

3．某風景區有一處約20層樓高的瀑布，甚為壯觀。請估計：瀑布上、下水潭的水

溫因瀑布的機