备考2024届高考物理一轮复习讲义第十五章热学第3讲热力学定律和能量守恒定律考点1热力学第一定律及能量守恒定律

第3讲　热力学定律和能量守恒定律课标要求核心考点五年考情核心素养对接1.知道热力学第一定律.通过有关史实，了解热力学第一定律和能量守恒定律的发现过程，体会科学探索中的挫折和失败对科学发现的意义.2.理解能量守恒定律，能用能量守恒的观点解释自然现象.体会能量守恒定律是最基本、最普遍的自然规律之一.3.通过自然界中宏观过程的方向性，了解热力学第二定律.热力学第一定律及能量守恒定律2023：天津T2，全国甲T33（1）；2022：山东T5；2021：山东T2，天津T6；2019：全国ⅠT33（1）1.物理观念：掌握热力学第一定律的应用，进一步促进相互作用观念及能量观念的形成.2.科学思维：用综合分析的方法推导出热力学第一定律，并用来解释和计算能量转化和转移问题；了解归纳热力学第二定律的过程和方法，用来解释常见的不可逆过程.3.科学态度与责任：基于对热力学定律的认识，讨论合理开发和利用能源的问题，培养可持续发展观念，提升社会责任感.热力学第二定律2020：全国ⅡT33（1）热力学第一定律与气体实验定律的综合应用2023：山东T9，广东T13；2022：辽宁T6，北京T3，全国乙T33（1）命题分析预测热力学定律单独考查时侧重考查对热力学定律的理解，也常与气体实验定律、图像等结合考查，主要为选择题形式，难度中等偏易.预计2025年高考可能会结合图像考查热力学定律，要充分理解图像中各个拐点表示的意义，学会从图像中获取信息，提升科学思维. 考点1　热力学第一定律及能量守恒定律1.改变物体内能的两种方式（1）[1]　做功　；（2）热传递.2.热力学第一定律（1）内容：一个热力学系统的内能变化量等于外界向它传递的[2]　热量　与外界对它所做的功的和.（2）表达式：ΔU＝[3]　Q＋W　.（3）表达式中的正、负号法则：物理量＋－W外界对物体做功物体对外界做功Q物体吸收热量物体放出热量ΔU内能[4]增加　内能[5]　减少　3.能量守恒定律（1）内容：能量既不会凭空[6]　产生　，也不会凭空消失，它只能从一种形式[7]　转化　为其他形式，或者从一个物体[8]　转移　到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量[9]　保持不变　.能量守恒定律是自然界的普遍规律，某一种形式的能是否守恒是有条件的.（2）第一类永动机是不可能制成的，它违背了[10]　能量守恒定律　. 依据下面情境，判断下列说法对错.如图所示为第一类永动机的设计图，它违背了能量守恒定律.第二类永动机违背了热力学第二定律，即从单一热源吸收的热量不可能完全变成功而不产生其他影响.（1）物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变.（　√　）（2）做功改变物体内能的过程是内能与其他形式的能相互转化的过程.（　√　）（3）自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，说明能量正在消失.（　✕　）（4）热机中，燃气的内能可以全部变为机械能而不引起其他变化.（　✕　）研透高考明确方向1.[2022山东]如图所示，内壁光滑的绝热汽缸内用绝热活塞封闭一定质量的理想气体，初始时汽缸开口向上放置，活塞处于静止状态，将汽缸缓慢转动90°过程中，缸内气体（　C　）A.内能增加，外界对气体做正功B.内能减小，所有分子热运动速率都减小C.温度降低，速率大的分子数占总分子数比例减少D.温度升高，速率大的分子数占总分子数比例增加解析　初始时气体的压强p1＝p0＋mgS，体积为V1，温度为T1；将汽缸缓慢转过90°后，气体的压强为p2＝p0，体积为V2，温度为T2.易知V2＞V1，故气体对外界做功，因汽缸和活塞都是绝热的，根据热力学第一定律可得ΔU＜0，由于一定质量的理想气体内能只与气体温度有关，所以T1＞T2，A、D错误.温度降低，不是所有气体分子热运动速率都减小，但速率大的分子数占总分子数的比例减小，B错误，C正确.方法点拨 热力学第一定律的三种特殊情况特殊情况结论分析过程是绝热的Q＝0，W＝ΔU外界对物体做的功等于物体内能的增加量过程中不做功W＝0，Q＝ΔU物体吸收的热量等于物体内能的增加量过程的始、末状态物体的内能不变W＋Q＝0即物体吸收的热量全部用来对外做功，或外界对物体做的功等于物体放出的热量