《热力学第一定律能量守恒定律》
教学设计
课题：热力学第一定律能量守恒定律
科目：物理教学对象：高二选用教材：人教版选修3-3 第十章第3节教师：
一、教学目标
物理观念1.能够从能量转化的角度理解热力学第一定律的形式和内涵。
2.理解、掌握能量守恒定律，会用能量守恒的观点分析物理现象，
明确其优越性。
3.了解第一类永动机不能制成的原因。
科学思维会用解决一些简单的问题。了解建立热力学第一定律的历史过程、事实依据以及科学方法。通过教材中J.R.迈尔船医的故事让学生对创造性思维中最活跃因素——“猜想与假设”有一定的启发。锻炼学生能从抽象公式内化为思维从而解释生活中现象的能力，让学生能够学以致用。
科学探究通过独立分析和思考，理解W、Q、ΔU正负号的意义。能将其运用到生活实际，结合自身体会，理解能量守恒定律。从实际出发体会永动机的不可能性。
科学态度与责任学习科学家们探索自然规律的精神，增强学生开发新能源、合理利用能源、发展节能技术的责任感。同时在学习了第一类永动机不可行后，学生能够建立健康积极的科学观。
二、教学方法及策略
教学方法：谈话法、讨论法、讲授法、观察法、阅读法。教学策略：实验总结法、理论归纳法。
三、教学重点及难点
【教学重点】（1）用热力学第一定律分析内能改变的问题。
（2）掌握的符号法则并熟练应用。
【教学难点】（1）表达式中各物理量的符号及其物理意义。
（2）第一类永动机的不可能性。
四、教学过程
教学内容教师活动学生活动设计意图（一）引入：
在上一节课中，我们学习了改变物体内
能的两种方式，做功和热传递，并讨论了在
一个绝热系统和一个单纯热传递系统中内
能的该变量与功和热量之间的定量关系。接
下来我们来看两个实验，在观察过程中，大家注意思考它们分别是采用什么方式改变系统内能的。
教师播放热刀切乒乓球实验和学生往透明气缸中加压“造云”实验。
由上述两个实验我们知道，做功和热传递都可以改变系统内能。
【提问】那如果系统在跟外界同时发生做功和热传递，内能的变化与热量及做功之间有什么关系呢？
这就是我们这节课要学习的内容。播放视频、
做实验、
写板书（标
题）、
提出问题
思考教师提
出的问题
激发学生兴
趣，承上启
下
（二）新课教学：
1、热力学第一定律
类比在某一位同学家中，父母这个月的工资收入各5000元，这个月的家庭生活支出2000元，这位同学这个月交学费1000元，问这个家庭这个月结余多少钱？
（1）内容：
一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功之和。
（2）表达式：
其中ΔU表示系统内能的增量，Q表示系统吸收的热量，W表示外界对系统做的功。【提问】请同学们思考：一定量的气体膨胀，是气体对外界做功，还是外界对气体做功？那如何表示这个方向问题？
答：正负符号。
我们知道功有正负，且正负号所代表的物理意义不同，那么上式中ΔU和Q是否又有正负之分呢？如果有正负号代表的物理意义相同吗？
（3）对公式ΔU、Q、W符号的规定：教师引导学生从热力学第一定律的内容来分析上述三物理量的符号的规定。具体如下：内容中的提到的是内能的增加量，如果系统的内能是减少，则ΔU的符号为“-”，相反则为“+”；同理，系统放出热量，Q符号取“-”，吸收热量则取“+”；气体对外界做功，W符号取“-”，外界对系统做的功则取“+”。总而言之，与定律内容相反的取“-”号，否则取“+”号。详见下表：
2、气体状态变化与物理量对应方法
（1）绝热过程：过程是绝热的,则Q=0,W=写板书、
提出问题、
联系生活实际
联系所做“制
云”实验以及
教材[思考与
讨论]例子给
学生讲解符号
的规定以及物
理意义。
思考问题、
【回答】利
用符号表示
方向
阅读教材[思
考与讨论]、
记笔记
问题的设置
与解决有助
于培养学生
利用热力学
第一定律解
决问题的思
维。
符号规则的
本质是不难
的，但是学
生很容易被
表象牵着鼻
子走，死记
硬背。所以
要帮助学生
抓住其根
本，利用直
观的表格帮
助学生理清
规律。
ΔU,外界对系统做的功等于系统内能的增加。
（2）等容过程：无做功过程,即W=0,则Q=ΔU,系统吸收的热量等于系统内能的增加。
（3）等温过程：在过程的始末状态,系统的内能不变,即ΔU=0,则W+Q=0或W=-Q,表示吸收的热量全部用来做功或外界对气体所做的功全部转换为热量放出。
3、应用热力学第一定律解题的一般步骤：
(1)首先选定研究对象是哪个热力学系统。
(2)根据符号法则判断已知量的正、负。
(3)根据方程求出未知量。
(4)再根据未知量结果的正、负来确定热传递或做功方向的情况。
学习完热力学第一定律后归纳到能量守恒定律，从而提出与能量守恒定律相违背的第一类永动机。
4、能量守恒定律和第一类永动机(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，或者从一个系统转移到别的系统，在转移过程中其总量保持不变。回忆能量守恒定律的内容，再引入第一类永动机问题。
(2).第一类永动机：在17-18世纪，资本主义发展初期，为了满足生产对于动力日益增联系所做“制
云”实验给同
学们拓展气体
状态变化与物
理量对应方
法。
写板书
引导学生完成
例题2和跟踪
训练2
记笔记
做练习
同学们听故
事，思维可
稍放松。
该部分属于
拓展内容，
有助于同学
将实际问题
模型化，抽
象化，对解
题能力有所
提高。
体会热力学
第一定律与
实际问题的
结合
回顾能量守
恒定律。
培养同学们
健康的科学
观念。
加的需求，许多人致力于制造一种机器，它不需要任何动力或燃料却能不断对外做功，称其为“第一类永动机”。
如图是最早的永动机，设计于13世纪的法国。
第一类永动机由于违反了能量守恒定律所以不可能实现。
介绍了第一类永动机，可以顺势引出第二类永动机，为下节课热力学第二定律的学习做铺垫。
讲述了趣味性较强的物理学史之后需要让同学们回归课标与高考，总结解题步骤并利用例题检验。写板书
计算课件上
例题
回归课标，
回归高考，
给出一般解
题步骤后例
题加以巩
固。并检测
教学效果。
（三）课堂小结：
本节课的主要内容是热力学第一定律
及其运用，该内容在以往高考的3-3选考题中，出现的概率非常高，属于本书比较重要的内容。布置作业
检测教学效
果。
五、板书设计
热力学第一定律能量守恒定律
一、热力学第一定律
1、内容：一个系统的内能增量等于系统吸收的热量与外界对系统所做的功之和。
2、表达式：
3、对公式ΔU、Q、W符号的规定：
二、气体状态变化与物理量对应方法
三、应用热力学第一定律解题的一般步骤：
四、能量守恒定律及第一类永动机
1.知识层面：
1)学生已掌握了内能的定义及其微观解释。
2)本章前两节已经学习了在绝热过程中ΔU=W，以及在单纯的热传递过程
中ΔU=Q的关系且建立了在改变系统内能上做功和热传递是等价的观念。
3)学生在必修2已经学习了能量守恒定律，对于能量的转移和转化已经有
较成熟的理解。
2.能力层面：
符号的规定是本节学习的难点，而高二学生在学习加速度、力时就掌握了用符号来表示方向的技巧，为本节学习打下了坚实基础。高中的知识规律较初中而言普遍更为抽象和偏向解题技巧，而本节学习的精髓应是让学生能够从抽象的公式回归到生活中的物理现象，学以致用。所以需要教师带领学生动手实验，体验热学的乐趣。
3.认知困难：
第一类永动机的不可能性。
一、温故知新，激发学生的学习兴趣
“兴趣是最好的老师,有兴趣不是负担”,这句话饱含深刻的道理。对知识有浓厚兴趣时,就会产生不断前进,渴求新知,欲求明白的强烈
渴望,就会全身心的投入到所感兴趣的学习中。在教学中我先带领学
生们将上一节所学内容复习一遍，让学生对改变内能的两种方式有个清楚的认识，为这节课的学习做好知识的储备。
二、鼓励学生主动参与，积极交往
要使课堂教学真正成为高校课堂的主渠道，必须着力唤醒学生的主体意识，让学生主动地参与教学活动。在课堂教学中应坚持学生活动的自主性，使学生主体处于活跃兴奋状态，使学习成为学生自己的活动，让学生在教学实践过程中学会选择、学会参与。例如在做功改
变系统内能的认知中让学生动手实验“对空气加压造云”，深刻体会到气体对外做功，内能减少，温度降低，出现液化的现象。
三、巧设目标，提高学生对知识的吸收率
教学方法是教师借以引导学生掌握知识，形成技巧的一种手段，要提高课堂教学效果，必须有良好的教学方法，深入浅出，使学生易于吸收。在本节课中，通过设计将热力学第一定律与气体状态变化的规律结合，让学生们将所学知识应用到具体的问题解决中去。
最后，我让学生之间围绕学习内容而进行互检互测。测试学生新课学习后教学目标达成率，检验学生运用知识、解决问题的能力。练习题我尽量结合实际，且逐步递进，这样的达标检测不仅能客观评价学生的学习状况，更可以激发学生进一步努力学习的勇气。
本节内容选自人教版选修3-3第十章《热力学定律》的第3节《热力学第一定律能量守恒定律》。
从教材结构上来看，本章从研究绝热过程中功和内能关系开始，到讨论单纯的热传递过程中热与内能的关系，逐步剖析功、热量以及内能三者之间的关系，引出了热力学第一定律以及能量守恒定律的内容（能量守恒定律在人教版必修2第七章第10节已学习，因此并未在本课的设计范围内）。在学习了守恒律后，学生能够通过学习热力学第二定律来了解自然过程的不可逆性，认识自然界的一切自发过程都是朝着熵增大的方向进行的这一规律。
从教材内容来看，教材的思路是从焦耳的实验出发得到“做功与传热在改变系统内能方面是等价的”的观念，从而总结出的规律，进而推广得到能量守恒定律，并介绍永动机的不可能性。而本节课的教学设计是在教材的基础上，用一个新颖的实验作为引入，承接原来学过的“单纯做功／热传递改变系统内能”引出“做功与传热在改变系统内能方面的等价性”，激发学生乐趣，有助学生理解物理图像。
例题1：一定质量的气体，膨胀过程中是外界对气体做功还是气体对外界做功？如果膨胀时做的功是135J，同时向外放热85J，气体的内能变化量是多少？内能是增加了还是减少了？
变式训练1．一定质量的气体对外做功26J，内能增加了42J，则气体对外放热还是从外界吸热? 吸/放多少热量? 若气体吸收的热量为26J，内能增加了36J，则气体与外界做功的关系又如何？
跟踪训练1.固定容器及可动活塞P都是绝热的，中间有一导热的固定隔板B，B的两边分别盛有气体甲和气体乙。现将活塞P缓慢地向B移动一段距离，已知气体的温度随其内能的增加而升高，则在移动P的过程中（）
A、外力对乙做功，甲的内能不变
B、外力对乙做功，乙的内能不变
C、乙传递热量给甲，乙的内能增加
D、乙的内能增加，甲的内能不变
例题2：一定量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其p -T图象如图10-3-3所示．下列判断正确的是()
A．过程ab中气体一定吸热
B．过程bc中气体既不吸热也不放热
C．过程ca中外界对气体所做的功等于气体所放的热
D．a、b和c三个状态中，状态a分子的平均动能最小
跟踪训练2.如图所示，用面积为s的活塞在汽缸内封闭着一定质量的空气，活塞上放一砝码，活塞和砝码的总质量为m. 现对汽缸缓缓加热，使汽缸内的空气温度从T1升高到T2，空气柱的高度增加了△L已知加热时气体吸收的热量为Q，外界大气压强为P0. 求此过程中被封闭气体的内能变化了多少？
当堂检测
1．若在气缸中，装有一定量的气体，则（）
A．传热量给气体，它的内能一定改变
B．若气体与外界交换热量，又对外做功，它的内能一定改变
C．对气体做功，其内能一定改变
D．以上说法都不对
2.一定量的气体在某一过程中，外界对气体做了8×104J的功，气体的内能减少了1.2×105J，则下列各式中正确的是（）
A.W=8×104J，ΔU =1.2×105J ，Q=4×104J
B.W=8×104J，ΔU =－1.2×105J ，Q=－2×105J
C.W=－8×104J，ΔU =1.2×105J ，Q=2×104J
D.W=－8×104J，ΔU =－1.2×105J ，Q=－4×104J
3．在温度均匀的液体中，一个气泡由液体的底层缓慢地升到液面，上升的过程中，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
课堂教学是教师与学生的双边活动。要提高高中物理课堂的教学质量，必须以学生为本，凭借物理逻辑思维性强、灵活性强、运用性强的特点，精心设计，给学生一些机会，让学生自己去体会；给学生一点困难，让他自己去解决；给学生一个问题，让他自己找答案；给学生一种条件，让他自己去锻炼；给学生一片空间，让他自己去开拓。注重学生优秀思维品质的培养，变被动为主动，变学会为会学，这样就一定能达到传授知识，培养能力的目的，收到事半功倍的效果。
但与自己预想的效果还是有一定的差距。
首先，在课堂形式上显得比较单一，和孩子们的互动不是很多，替孩子们回答的较多，在课堂中出现的问题没能够灵活处理，给学困生的鼓励较少。
其次，在知识的讲解上也存在一些问题，比如在新旧知识的衔接
上不够灵活。
再次，小组合作学习时间太少，教师指导还不到位，只照顾到个别小组。因此，汇报交流时，个别小组不太积极。
【内容要求】
3.2.1 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。
3.2.2 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。
从课程标准来看热力学第一定律在高考中是I级要求，了解其内容及含义并且能进行简单运用即可。热力学第一定律为同学们建立了“做功与传热在改变系统内能方面是等价的”这一图像，是高中教学的重点但非难点。
教学设计人教版高二物理选修3-3第七章第五节内能 学习目标：1.知道分子热运动的动能跟温度有关．知道温度是分子热运动平均动能的标志．渗透统计的方法．(重点)2．掌握分子势能的 概念，分子力做功对应分子势能的变化．知道分子势能跟物体体积有关．(重点、难点)3．理解分子势能与分子间距离的变化关系曲线．(难点)4．知道什么是内能，知道物体的内能跟温度和体积有关．(重点 回顾复习 1.分子动理论的内容 2.分子间作用力与分子间距离的变化规律 新课： 一、分子动能 1．定义：分子由于永不停息地做（）具有的能．EK=（） 2、单个分子的动能（不确定性、无规律性） 3、分子的平均动能(1)定义：物体内所有分子动能的（）(2)表达式： (3)影响因素 温度是分子平均动能的唯一标志。温度越高，物体分子热运动（）4、分子的总动能 微观上看：（） 宏观上看：（） 讨论1.（1）、同一温度下，不同物质分子的平均动能都相同吗？不同物质分子热运动的平均速率是否相同？ （2）、温度能反映个别分子的动能大小吗？同一温度下，各个分子
的动能一定相同吗？ 总结：1）同一温度下，不同物质分子的平均动能都相同．但由于不同物质的分子质量不一定相同．所以分子的平均速率也不一定相同。2）温度不能反映个别分子的动能大小。同一温度下，各个分子的动能不一定相同． 例题 1 关于物体的温度与分子动能的关系，正确的说法是( ) A．某种物体的温度是0℃说明物体中分子的平均动能为零 B．物体温度降低时，每个分子的动能都减小 C．物体温度升高时速率小的分子数目减少，速率大的分子数目增多 D．物体的运动速度越大，则物体的温度越高 判断1.某种物体的温度是0 ℃，说明物体中分子的平均动能为零．（）2．物体的温度升高时，物体每个分子的动能都大．（） 3．10 ℃的水和10 ℃的铜的分子平均动能相同．（） 练习．相同质量的氧气和氢气温度相同，下列说法不正确的是( ) A．每个氧分子的动能都比氢分子的动能大 B．每个氢分子的速率都比氧分子的速率大 C．两种气体的分子平均动能一定相等 D．两种气体的分子平均速率一定相等 E．氢气分子的平均速率大于氧气分子的平均速率 二、分子势能 地面上的物体,由于与地球相互作用重力势能 发生弹性形变的弹簧, 相互作用弹性势能 电荷间相互作用电势能 分子间相互作用（）
第2节热力学第一定律 一、改变物体内能的两种方式 1．改变内能的两种方式：做功和热传递。 2．做功：外力对物体做功，可以使物体的内能增加。 3．热传递：没有做功而使物体内能改变的物理过程。 4．做功和热传递对物体内能的改变是等效的，但本质不同。 二、热力学第一定律 1．定义：功、热量跟内能改变之间的定量关系。 2．数学表达式：ΔU＝Q＋W。 1．判断：(1)物体吸收热量，内能一定增大。() (2)物体对外做功，内能一定减小。() (3)物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变。() (4)物体放出热量，同时对外做功，内能可能不变。() 答案：(1)×(2)×(3)√(4)× 2．思考：运用所学物理知识分析古代人“钻木取火”的原理是什么？ 提示：“钻木取火”即人对木头做功，使木头的内能增大，温度升高，当温度达到木头的着火点时，木头便开始燃烧，即利用做功的方式改变木头的内能。 1.
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种方式来完成。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，是用来衡量物体内能变化的。有过程，才有变化，离开过程则毫无意义。就某一状态而言，只有“内能”，不能谈到“热量”或“功”。 (1)内能是状态量，热量、功是过程量。 (2)热量、功、内能本质是不同的。 1．物体的内能增加了20 J，下列说法中正确的是() A．一定是外界对物体做了20 J的功 B．一定是物体吸收了20 J的热量 C．一定是物体分子动能增加了20 J D．物体分子的平均动能可能不变 解析：选D做功和热传递都可以改变物体内能，物体内能改变20 J，其方式是不确定的，因此A、B错误；物体内能包括所有分子的平均动能和分子势能，内能由分子数、分子平均动能、分子势能三者决定，故C错误。 1. (1)对ΔU＝Q＋W的理解：热力学第一定律将单纯的绝热过程和单纯的热传递过程中内能改变的定量表述推广到一般情况，既有做功又有热传递的过程，其中ΔU表示内能改变的数量，W表示做功的数量，Q表示外界与物体间传递的热量。 (2)与热力学第一定律相对应的符号法则：
教学设计 学习目标： （1）初步认识做功与能量变化的关系。 （2）理解功的概念，知道做功的两个要素。 （3）明确功是标量，知道做功表达式的适用范围，会用公式进行计算。 （4）理解正功、负功的概念，会根据公式计算多个力的总功。 （5）初步理解化变力为恒力、处理变力做功的思想方法。 重点：功的概念和功的计算公式。 难点：知道功是标量，正确理解正功负功的实质，能正确判断正功、负功。 课前预习 1、功的定义：一个物体受到__________的作用，如果在______的方向上发生一段__________， 这个力就对物体做了_____________ . 2、做功不可缺少的两个因素：①② _________________ 3、功的公式：Ｗ＝_____________ 其中cosα表示_________ 4、功的单位：_________________，符号是________________ . 5、功是_________（矢、标）量。但有正负。 学习过程 目标一：做功的两个不可缺少的因素 【实验探究1】：做功的因素 探究过程： 目标二：功的大小 用F表示力的大小，用L表示位移的大小，用W表示功的大小 a、若力的方向和物体运动的方向一致时：功的大小 W= b、若力的方向与运动方向垂直：功的大小 W= c、若力F的方向与运动方向成某一角度时，功的大小 W= 例1、如图所示，物体在力作用下在水平面上发生一段位移L，设在这三种情况下力F和位移L的大小都相同：F=10N，L=2m，角θ的大小如图所示。
问题:（1）找出力F和位移L的夹角 (2)试分别写出这三种情况下力F对物体做的功 目标三：正功和负功根据W＝F l cosα可知： 【实验探究2】--------探究正功和负功的物理意义 （1）实验操作：，将小车放在水平桌面上由静止释放，对小车施加牵引力。 实验结论：小车在水平桌面上运动过程中，牵引力对小车做（A、正功；B、负功），牵引力（A、促进；B、阻碍）小车的运动，表明牵引力是（A、动力；B、阻力），使小车的动能（A、增加； B、减少）。 通过实验得出正功的物理意义是： αcosαW 物理意义 α=90° =0 α＜90° ＞0 90°＜α≤180°＜0 正功的意义 从力学角度看：表明力是 从能量的角度看：使物体的动能
随堂练习 一．选择题（共10小题） 1．（2016秋?浦东新区校级期中）下述改变物体内能的方法中，属于做功的是（）A．冷的物体接触热的物体后变热 B．物体在火炉旁被烤热 C．电流通过灯丝使灯丝发热 D．热的物体放在通风地方凉下来 2．（2016秋?浦东新区校级期中）下列例子中通过热传递改变物体内能的是（）A．用锤子锤击金属块后，锤子和金属块都变热 B．灼热的火炉使周围物体的温度升高 C．手感到冷时，搓搓手就会觉得暖和些 D．摩擦冰块使其熔解 3．（2016秋?浦东新区期中）两个相互接触的物体没有发生热传递，这是因为它们具有相同的（）A．质量B．温度C．内能D．体积 4．（2015?船营区校级学业考试）在下述现象中没有做功而使物体内能改变的是（）A．电流通过点炉丝使温度生高 B．流星进入大气层运动温度升高 C．铁锤打铁块使铁块温度升高 D．在炉火上的水被烧开 5．（2014春?新疆校级月考）一定质量的0℃的冰，全部变成0℃的水的过程中（）A．分子的平均动能增大，吸收热量，内能不变 B．分子的平均动能减小，放出热量，内能增大 C．分子的平均动能不变，吸收热量，内能增大 D．分子的平均动能不变，放出热量，内能减小 6．（2014秋?南京校级月考）将一杯热水倒入盛有冷水的容器中，冷水的温度升高了10℃，再向容器内倒入一杯相同质量和温度的热水，容器中的水温又升高了6℃．如果继续向容器中倒入一杯同样的热水，则容器中的水温会升高（） A．5℃B．4℃C．3℃D．2℃ 7．（2014?奉贤区二模）关于热现象的描述正确的是（） A．满足能量守恒定律的宏观过程都可以自发进行 B．做功和热传递都通过能量转化的方式改变系统内能 C．一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同 D．物体内单个分子的运动是无规则的，大量分子的运动也是无规律的
【教学设计】光电效应_物理_高中_ 1、引入：幻灯片展示光电效应的三个诺贝尔物理学奖项。（得主照片与简介） 光电效应最先由赫兹发现，他的学生勒纳德对光电效应的研究卓有成效并获1905年诺贝尔物理学奖，爱因斯坦提出光子说从理论上成功解决光电效应面临的难题并因此获1921年诺贝尔物理学奖，美国物理学家密立根通过精确实验验证了爱因斯坦理论，并获1923年诺贝尔物理学奖。光电效应的科学之光经众多物理学奖前赴后继，三十年努力求索，在物理学史上成为绚丽夺目的篇章……（通过展示光电效应的三个物理学奖项引起学生对光电效应一探究竟的学习动机）(2’) 2、视频演示实验： X光照射锌板演示光电效应现象。观察现象，通过阶梯形、逻辑性提问引发思考。提问如下： ①：这个是什么仪器？（指着验电器问） ②：这个仪器有什么用？ ③：现在验电器金属箔张开说明了什么？ ④：那么验电器为什么带电呢？ 与之前弧光灯不照射金属箔不张开对比，引导学生分析出正是因为弧光灯的照射， 锌板发射出电子自身带上了正电。（此处可设问这种现象与静电感应有何区别？） 引导学生用自己的话描述光电效应现象，从而引出光电效应概念：物体在光的照射下发射电子的现象叫光电效应，发射出来的电子叫光电子。（学生将了解并可以识别光电效应） 光电效应是一个奇特的现象，有很多科学家对这个现象进行了研究，包括上面三位诺贝尔物理学奖得主，那么，如果是你，你会怎么去探究光电效应的规律呢？(5’)提问：我们从初中开始以及高中三年学过的实验探究的方法有哪些？（控制变量法，对比试验，转化法等） 引导学生分析，要探究光电效应，首先需要让光电效应再生，也就是需要光电效应的发生装置（比如上述弧光灯照射锌板就是一个发生装置，但要定量探究还须改进）——>光电效应现象看不到摸不着，必须转化为可测量的量去研究它(转化法)——>光电效应既然有电子发射出来，那么可以从电子的角度去研究，与电子有关的量有什么呢，比如电流，如果要研究电流，就必须要有一个电路。好了，这是我们的推断，那么接下来我们去看看由于对光电效应卓有成效地研究而获得诺贝尔物理学奖的勒纳德是怎么样探究的。（直接原因分析法）
平抛运动教学设计 引入：首先请大家观看一段视频。（播放视频：汽车的飞跃） 提醒：请大家注意汽车到达最高点以后的运动。（再播放一遍） 引：汽车到达最高点以后的运动有什么特点？回忆我们前面研究过各种不同形式的运动，比如匀加速直线运动、匀减速直线运动、竖直上抛运动、竖直下抛运动，是什么因素决定了这些不同的运动形式呢？ 是初速度和受力！ 引：那么这里汽车到达最高点以后运动的初速度和受力具有什么特点呢？ 初速度水平，受重力！（学生可能说只受重力，就问，难道不受空气阻力吗？） 引：为使大家更好地体会一下这个运动过程，看下面的动画。（播放动画，飞机投弹） 并请大家上来操作一把，体会一下当飞行员的感觉，看你能否击中敌船。 引：这里，炸弹的运动和汽车飞跃到最高点以后的运动规律是一样的。决定这个运动形式的和前面一样是初速度和受力，它们的初速度和受力有什么特点呢？（学生应该说出受重力，初速度水平） 问：考虑不考虑空气阻力？（学生会可能会说布考虑，借机问，为什么不考虑）它们一定受空气阻力，那么，空气阻力的方向变化吗？方向不确定，研究起来就比较困难。其大小呢？也会变化。空气阻力的大小方向都在变化，它所引起的运动就很复杂。下面我们通过树叶的运动体会一下空气阻力所引起的运动的复杂性。（看屏幕，这里将树叶的运动放慢了，大家体会一下） 树叶的运动是很复杂的，是什么力使树叶的运动那么复杂呀？是空气阻力！如果不受空气阻力，运动就很简单了。（显示小球的运动） 引：我们研究问题，都是由简单到复杂，先选择简单的，步步深入。况且在汽车、炸弹的运动过程中，空气阻力所起的作用相对小，我们完全可以忽略空气阻力的影响。所以，忽略空气阻力，简单化处理。所以，这个运动是具有水平初速度，只在重力作用下的运动。 （显示，初速度和受力） 一、定义：初速度水平，只在重力作用下的运动 可以看出，平抛运动是一种变速运动，轨迹是曲线。前面我们讨论的匀变速运动，指的是加速度恒定，非匀变速运动，指的是加速度是变化的。那么，这里的平抛运动的加速度是恒定的还是变化的，或是说，平抛运动是匀变速运动还是非匀变速运动。（学生可能说的不一样，提问一下，让学生讨论）
第一章 热力学第一定律练习题 一、判断题（说法对否）： 1．道尔顿分压定律，对理想气体和实际混合气体来说关系式PB=Nb(RT/V)都成立。 2．在两个封闭的容器中，装有同一种理想气体，压力、体积相同，那么温度也相同。 3．物质的温度越高，则热量越多；天气预报：今天很热。其热的概念与热力学相同。 4．恒压过程也就是恒外压过程，恒外压过程也就是恒过程。 5．实际气体在恒温膨胀时所做的功等于所吸收的热。 6．凡是温度升高的过程体系一定吸热；而恒温过程体系不吸热也不放热。 7．当系统的状态一定时，所有的状态函数都有一定的数值。当系统的状态发生变化时， 所有的状态函数的数值也随之发生变化。 8．体积是广度性质的状态函数；在有过剩NaCl(s) 存在的饱和水溶液中，当温度、压力 一定时；系统的体积与系统中水和NaCl 的总量成正比。 9．在101.325kPa 、100℃下有lmol 的水和水蒸气共存的系统，该系统的状态完全确定。 10．一定量的理想气体，当热力学能与温度确定之后，则所有的状态函数也完全确定。 11．系统温度升高则一定从环境吸热，系统温度不变就不与环境换热。 12．从同一始态经不同的过程到达同一终态，则Q 和W 的值一般不同，Q + W 的值一般也 不相同。 13．因Q P = ΔH ，Q V = ΔU ，所以Q P 与Q V 都是状态函数。 14．封闭系统在压力恒定的过程中吸收的热等于该系统的焓。 15．对于一定量的理想气体，当温度一定时热力学能与焓的值一定，其差值也一定。 16．在101.325kPa 下，1mol l00℃的水恒温蒸发为100℃的水蒸气。若水蒸气可视为理想 气体，那么由于过程等温，所以该过程ΔU = 0。 17．1mol ，80.1℃、101.325kPa 的液态苯向真空蒸发为80.1℃、101.325kPa 的气态苯。已 知该过程的焓变为30.87kJ ，所以此过程的Q = 30.87kJ 。 18．1mol 水在l01.325kPa 下由25℃升温至120℃，其ΔH = ∑C P ,m d T 。 19．因焓是温度、压力的函数，即H = f (T ,p )，所以在恒温、恒压下发生相变时，由于 d T = 0，d p = 0，故可得ΔH = 0。 20．因Q p = ΔH ，Q V = ΔU ，所以Q p - Q V = ΔH - ΔU = Δ(p V) = -W 。 21．卡诺循环是可逆循环，当系统经一个卡诺循环后，不仅系统复原了，环境也会复原。 22．一个系统经历了一个无限小的过程，则此过程是可逆过程。 23．若一个过程中每一步都无限接近平衡态，则此过程一定是可逆过程。 24．若一个过程是可逆过程，则该过程中的每一步都是可逆的。 25．1mol 理想气体经绝热不可逆过程由p 1、V 1变到p 2、V 2， 则系统所做的功为 V p C C V p V p W =--=γγ，11122。 26．气体经绝热自由膨胀后，因Q = 0，W = 0，所以ΔU = 0，气体温度不变。 27．(?U /?V )T = 0 的气体一定是理想气体。 28．因理想气体的热力学能与体积压力无关，所以(?U /?p )V = 0，(?U /?V )p = 0。 29．若规定温度T 时，处于标准态的稳定态单质的标准摩尔生成焓为零，那么该温度下
｛复习提问｝ 1、什么是热力学第一定律？ 2、什么事准平衡过程和可逆过程？举例描述。 3、系统储存能包括及部分，各是什么，表示符号和表达式是什么？ ｛导入新课｝ 第三节系统与外界传递的能量 上一节课我们学习了系统的总储存能，这一节我们来学你系统与外界传递的能量。 在热力过程中,热力系与外界交换的能量包括三部分，分别是功量、热量和工质通过边界时所携带的能量。下面我们分别来学习这三种能量： 一、热量 1、定义：系统和外界之间仅仅由于温度不同（温差）而通过边界传递的能量称 为热量。符号：Q , 单位为J或kJ 2、单位质量工质与外界交换的热量用q表示,单位为J/kg或kJ/kg 。 微元过程中热力系与外界交换的微小热量用δQ或δq表示。 3、热量为在热传递中物体能量改变的量度,是过程量。其数值大小与过程有关， 所以不是状态参数。 4、热量正负规定: 系统吸热，热量取正值，Q（q）＞0 ；系统放热，热量取 负值，Q（q）＜0 。 5、热量的记算式（推导）： 引入新概念【熵】 熵：指热能除以温度所得的商，标志热量转化为功的程度。有温差便有热量的传递,可用熵的变化量作为热力系与外界间有无热量传递以及热量传递方向的标志。 1、符号: S , 单位为J/K 或kJ/K 。 2、单位质量工质所具有的熵称为比熵, 用s 表示, 单位为J/（kg?K) 或kJ/（kg?K）。 用熵计算热量
在微元可逆过程中，系统与外界传递的热量可表示为： δq =Tds δQ =TdS 在可逆过程1-2中，系统吸收的热量可写为： q =?21Tds Q=?2 1TdS 根据熵的变化判断一个可逆过程中系统与外界之 间热量交换的方向：ds ＞0，δq ＞0，系统吸热； ds ＜0，δq ＜0，系统放热； ds =0，δq =0，系统与外界没有热量交换，是绝热（定熵）过程。 3. 温熵图 (T -s 图) 在可逆过程中单位质量工质与外界交换的热量 q =?21 Tds ， 大小等于T -s 图（温熵图）上过程曲线下的面积，因此温熵图也称示热图。对于分析热力过程和热力循环很有用处。 二、功量 我们知道热量是由于温差的作用使系统与外界发生能量交换，顾名思义，功量是在力差作用下，系统与外界发生的能量交换。 1、功量亦为过程量，不是状态参数。 2、有各种形式的功,如电功、磁功、膨胀功、轴功等。工程热力学主要研究 两种功量形式: ⑴体积变化功，⑵轴功。 ⑴体积变化功——由于热力系体积发生变化（增大或缩小）而通过边 界向外界传递的机械功称为体积变化功（膨胀功或压缩功）。 ①符号: W , 单位为J 或kJ 。 ②1kg 工质传递的体积变化功用符号w 表示，单位为J/kg 或kJ/kg 。 ③正负规定: d v > 0 , w > 0 , 热力系对外作膨胀功； d v < 0 , w < 0 , 热力系对外作压缩功。 ④体积变化功的计算式（推导） 课本图2-4 假设质量为1kg 的气体工质在汽缸中进行一个可逆膨胀过程，缸内气体压力p ，活塞截面积A ，活塞在某一瞬间移动微小位移dx 。则整个热力过程工质对活塞所作功量为 : 1→2为可逆过程 (pdv pAdx w ==δ)
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/e66786593.html, 高中物理学情分析 作者：张永柏李永芳 来源：《中学课程辅导·教学研究》2014年第18期 摘要：学生从初中升入高中普遍存在物理成绩上不去的现象，要因材施教，须先对学情做分析。初、高中教材跨度太大；从思维方法上，高中要求学生从形象思维进入抽象思维，是认识能力大飞跃；从能力要求上，高中比初中提高了层次；学生存在学习心理障碍；存在学习的思维障碍；学生存在方法障碍；教师急功近利学生思维方法和学习方式难转变。 关键词：高中教材跨度大；方法能力要求高；学生心理、思维存在障碍；教师引导不够 物理学是一门基础自然科学，它所研究的是物质的基本结构、最普遍的相互作用、最一般的运动规律以及所使用的实验手段和思维方法。高中物理的教学也应该体现物理学自身及其与文化、经济和社会互动发展的时代性要求，肩负起提高学生科学素养、促进学生全面发展的重任。 学生从初中升入高中普遍存在物理成绩上不去的现象，即同其他学科相比成绩偏低甚至偏低幅度较大，呈现学科间的显著不平衡。谈起物理课程的学习，相当多的中学生都会有一种畏惧感。就物理课的学习过程而言，它实际上就是观察、思维、应用的过程。如果学生在学习过程中思维遇到了障碍而又得不到及时解决，时间一长，学生便会觉得物理难学。对这部分学生的进一步了解，发现他们在学习动机、学习态度、学习积极性都比较好。为什么会出现效果与动机的明显差别呢？这就促使我们不得不从学生的学习方法尤其是思维方式、方法上去寻找原因。因此教师应对学生产生思维障碍的心理做深入的探讨，认真分析形成这些思维障碍的原因，以便在教学中有的放矢。 一、高中学生面对新“台阶” 1.初、高中教材跨度太大 （1）初中教材难度小，趣味性浓。物理现象一般都是从实验或生产、生活中来，大多是“看得见，摸得着”的；对于物理规律，主要是定性分析的多，定量计算的少，形象具体，易于接受。例如初中对摩擦力的教学，我们往往是通过水平不光滑的木板上推小车的实验，学生就可以直接感触到撤去推力后，小车运动的速度越来越慢直到最后静止，在老师的引导下就很容易得出在粗糙的接触面上存在摩擦力且起阻碍作用这个定性的结论。而这个物理规律在我们的生活现象中随时都可以得到验证和亲身体验，学生也不容易忘记。（2）高中教材内容以叙述为主，兼以议论、实验等，形式相对单调枯燥。每一章、每一节、每一个物理练习题都不是孤立存在的。对物理现象、规律经常是做模型抽象、定量说明、数学化描述等，所以学生觉得难度大，不易接受和理解。（3）虽然近几年初、高中教材都降低了难度，但是相比之下，初中降低的幅度大，而高中由于受高考的限制，教师在教学过程中都不敢大幅度降低要求，造成了
第一章热力学第一定律 一、单选题 1) 如图，在绝热盛水容器中，浸入电阻丝，通电一段时间，通电后水及电阻丝的温度均略有升高，今以电阻丝为体系有：( ) A.W =0，Q <0，?U <0 B.W <0，Q<0，?U >0 C.W<0，Q<0，?U >0 D.W<0，Q=0，?U>0 2) 如图，用隔板将刚性绝热壁容器分成两半，两边充入压力不等的空气(视为理想气体)，已 知p 右> p 左， 将隔板抽去后: ( ) A.Q＝0, W＝0, ?U＝0 B.Q＝0, W <0, ?U >0 C.Q >0, W <0, ?U >0 D.?U＝0, Q＝W≠0 3）对于理想气体，下列关系中哪个是不正确的：( ) A. (?U/?T)V＝0 B. (?U/?V)T＝0 C. (?H/?p)T＝0 D. (?U/?p)T＝0 4）凡是在孤立孤体系中进行的变化，其?U和?H的值一定是：( ) A.?U >0, ?H >0 B.?U＝0, ?H＝0 C.?U <0, ?H <0 D.?U＝0，?H大于、小于或等于零不能确定。 5）在实际气体的节流膨胀过程中，哪一组描述是正确的: ( ) A.Q >0, ?H＝0, ?p < 0 B.Q＝0, ?H <0, ?p >0 C.Q＝0, ?H＝0, ?p <0 D.Q <0, ?H＝0, ?p <0 6）如图，叙述不正确的是：( ) A.曲线上任一点均表示对应浓度时积分溶解热大小 B.?H1表示无限稀释积分溶解热 C.?H2表示两浓度n1和n2之间的积分稀释热 D.曲线上任一点的斜率均表示对应浓度时HCl的微分溶解热 7）?H＝Q p此式适用于哪一个过程: ( ) A.理想气体从101325Pa反抗恒定的10132.5Pa膨胀到10132.5sPa B.在0℃、101325Pa下，冰融化成水 C.电解CuSO4的水溶液 D.气体从(298K，101325Pa)可逆变化到(373K，10132.5Pa ) 8) 一定量的理想气体，从同一初态分别经历等温可逆膨胀、绝热可逆膨胀到具有相同压力的终态，终态体积分别为V1、V2。( ) A.V1 < V2 B.V1 = V2 C.V1> V2 D.无法确定 9) 某化学反应在恒压、绝热和只作体积功的条件下进行，体系温度由T1升高到T2，则此过程的焓变?H:( )
第四讲化学反应进行的方向 子?新课标?高三化学〔人教版〕第一轮复习选修〔4〕单元讲座 第二章化学反应速率和化学平稳 第四讲化学反应进行的方向 复习目标：能用焓变和熵变讲明化学反应的方向。 复习重点、难点：熵判据 科学家依照体系的存在着使体系总能量趋向于，也确实是⊿H 0的趋势，也存在使体系由有序向无序转化〔⊿S 0〕的自然现象，提出了焓判据和熵判据。 一、焓变与自发反应的关系 焓变〔ΔH〕作为判定反应自发性的依据：假设ΔH＜0，＿＿＿能自发进行；假设ΔH ＞0，＿＿＿不能自发进行，而＿＿＿能自发进行。 能自发进行，但当温度升高时却能自发进行。 二、熵变与自发反应的关系 熵指的是，用表示。作为固液气三态的熵值比较大小顺序为。 摸索：为何物质的溶解是自发过程？〔请用熵变来讲明〕〔通过分子扩散自发形成平均混合物。物质溶于水自发地向水中扩散，形成平均的溶液，体系有由有序自发地变为无序的倾向〕。 行。 三、自发反应的判定依据 焓变〔焓判据〕只能判定，熵变〔熵判据〕只能判定。
结论：二者的复合判据才是自以反应的判定标准。二者对反应方向的阻碍存在着关系：⊿H正反应自发进行；⊿H—T⊿S>0 逆反应自发过行。 疑难点拨 焓的概念是依照热力学第一定律引入的，规定在等温等压且不做非体积功的条件下，反应的热效应就等于反应的焓变，关于一定压且不做非体积功条件下的化学反应的热效应也等于产物的是焓值〔末态〕减去反应物的总焓值〔始态〕。在研究各种体系的变化过程时，人们发觉自然界的自发过程一样都朝着能量降低的方向进行。明显，能量越低，体系的状态就越稳固。化学反应一样亦符合上述能量最低原理。的确，专门多放热反应，在298K、标准态下是自发的。例如： 3Fe(s) + 2O2(g)=Fe3O4(s)；△H (298 K)= －1118.4 kJ·mol-1 C(s) + O2(g)=CO2(g)；△H(298 K) =－393.509 kJ·mol-1 CH4(g) + 2O2(g)=CO2(g) + 2H2O(l)；△H(298 K) = －890.36 kJ·mol－1 此有人曾试图以298K、标准态下反应的焓变作为反应自发性的判据。认为在等温等压条件下，当 △H < 0时：化学反应自发进行 △H > 0时：化学反应不能自发进行 然而，实践讲明：有些吸热过程(△H >0)亦能自发进行。例如，水的蒸发，NH4Cl溶于水以及Ag2O的分解等差不多上吸热过程，但在298K、标准态下均能自发进行：NH4Cl(s) = NH4+(aq) + Cl－(aq)；△H (298 K)= 14.7 kJ·mol-1 Ag2O(s) = 2Ag(s) + 1/2O2(g)；△H (298 K)= 31.05 kJ·mol-1 CaCO3(s) = CaO(s) + CO2(g)；△H (298 K)= 178.32 kJ·mol-1 关于CaCO3的分解反应在298K、标准态下反应是非自发的。但当温度升高到约1123K 时，CaCO3的分解反应就变成自发过程，而现在反应的焓变仍近似等于178.32kJ·mol-1,(温度对焓变阻碍甚小)。由此可见，把焓变作为反应自发性的普遍判据是不准确、不全面的。因为除了反应焓变以外，体系纷乱度的增加和温度的改变，也是许多化学和物理过程自发进行的阻碍因素。 二、如何利用〝△H-T△S〞判定化学反应的自发性 通过教材学习，我们明白反应的自发性不仅与焓变和熵变有关，而且还与温度条件有关。化学反应的方向是焓变和熵变共同阻碍的结果，判定依据为△H-T△S，即依据△H-T△S的值的大小判定。△H-T△S又称自由能，符号△G，△G=△H-T△S，在等温等压下，自由能变化(△G)的正负决定着化学反应进行的方向和程度。而△G又与△H、△S及T紧密相关。关系如下： 现在我们利用△H-T△S对中学化学中的两个咨询题探讨。 关于C还原CuO所发生的反应有以下两种可能情形： 1、假如反应为：2CuO+C=2Cu+CO2↑，直截了当依照各物质的△G运算，那么： 那么△G°1=(-394.4+2×0)-[2×(-127.2)+0]=- △H-T△S= －140.0(kJ)<0 2、假如反应为：CuO+C=Cu+CO↑，依照各物质的△G运算，那么： △G°2=(-137.3+0)-(127.2+0)= △H-T△S =－10.1(kJ)<0
第四章思考题 4-1 容器被闸板分割为A、B两部分。A中气体参数为P A、T A，B为真空。现将隔板抽去，气体作绝热自由膨胀，终压将为P2，试问终了温 度T2是否可用下式计算？为什么? 1 2 2 () k k A A p T T p -= 答：气体作绝热自由膨胀是不可逆绝热过程，因此终了温度T2不可用上式计算。 4-2 今有任意两过程a-b，b-c，b、c两点在同一定熵线上，如图所示。试问：Δｕab、Δｕac哪个大？再设b、c 两点在同一条定温线上，结果又如何？ 答：由题可知，因b、c两点在同一定熵 线上T b>T c, ｕb>ｕc. Δｕab>Δｕac。若b、 c两点在同一条定温线上，T b=T c, ｕb=ｕ c. Δｕab=Δｕac。 4-3将满足下列要求的多变过程表示在p-v图和T-s图上（工质为空气）。
（1）工质又升压、又升温、又放热；（2）工质又膨胀、又降温、又放热； （3）n=1.6的膨胀过程，判 断q，w，Δu的正负； 答：n=1.6的压缩过程在p-v 图和T-s图上表示为1→2 过程。在此过程中q>0, w<0，Δu>0 （4）n=1.3的压缩过程，判断q，w，Δu的正负。
答：n=1.3的压缩过程在p-v图和T-s图上表示为1→2过程。在此过程中q<0，w<0，Δu>0 4-4将p-v图表示的循环，如图所示，表示在T－s图上。图中：2-3，5-1，为定容过程；1-2，4-5为定熵过程；3-4为定压过程。 答：T-s图如图 所示
4-5 以空气为工质进行的某过程中，加热量的一半转变为功，试问过程的多变指数n 为多少？试在p-v 图和T-s 图上画出该过程的大概位置（比热容比可视为定值）。 答：多变过程中，遵循热力学第一定律q u w =?+，由题可知12q u =?，由于v 21()1n -k q c T T n =--，所以() v 21v 21()()21n -k c T T c T T n -=--即： () 121n -k n =-，0.6n = 4-6如果采用了有效的冷却方法后，使气体在压气机汽缸中实现了定温压缩，这时是否还需要采用多级压缩？为什么？（6分） 答：还需要采用多级压缩，由余隙效率可知， 12111n v p c p λ??????=-- ????????? ，余隙使一部分气缸容积不能被有效利用，压力比越大越不利。因此，当需要获得较高压力时，必须采用多级压缩。
第一章 热力学练习题参考答案 一、判断题解答： 1．错。对实际气体不适应。 2．错。数量不同，温度可能不同。 3．错。没有与环境交换能量，无热可言；天气预报的“热”不是热力学概念，它是指温度，天气很热，指气温很高。 4．错。恒压（等压）过程是体系压力不变并与外压相等，恒外压过程是指外压不变化，体系压力并不一定与外压相等。 5．错。一般吸收的热大于功的绝对值，多出部分增加分子势能（内能）。 6．错。例如理想气体绝热压缩，升温但不吸热；理想气体恒温膨胀，温度不变但吸热。 7．第一句话对，第二句话错，如理想气体的等温过程ΔU = 0，ΔH = 0，U 、H 不变。 8．错，两个独立变数可确定系统的状态只对组成一定的均相组成不变系统才成立。 9．错，理想气体U = f (T )，U 与T 不是独立的。描述一定量理想气体要两个独立变量。 10．第一个结论正确，第二个结论错，因Q+W ＝ΔU ，与途径无关。 11．错，Q V 、Q p 是过程变化的量、不是由状态决定的量，该式仅是数值相关而已。在一定条件下，可以利用ΔU ，ΔH 来计算Q V 、Q p ，但不能改变其本性。 12．错，(1)未说明该过程的非体积功W '是否为零； (2)若W ' = 0，该过程的热也只等于系统的焓变，而不是体系的焓。 13．对。因为理想气体热力学能、焓是温度的单值函数。 14．错，这是水的相变过程，不是理想气体的单纯状态变化，ΔU > 0。 15．错，该过程的p 环 = 0，不是恒压过程，也不是可逆相变，吸的热，增加体系的热力学能。吸的热少于30.87 kJ 。 16．错，在25℃到120℃中间，水发生相变，不能直接计算。 17．错，H = f (T ,p )只对组成不变的均相封闭系统成立，该题有相变。 18．错，Δ(pV )是状态函数的增量，与途径无关，不一定等于功。 19．错，环境并没有复原，卡诺循环不是原途径逆向返回的。 20．错，无限小过程不是可逆过程的充分条件。如有摩擦的谆静态过程。 21．错，若有摩擦力(广义)存在，有能量消耗则不可逆过程，只是准静态过程。 22．对。只有每一步都是可逆的才组成可逆过程。 23．对。() ()()12m ,121122n n 1T T C C C C T T R V p V p W V V V p -=--=--= γ。该公式对理想气体可逆、 不可逆过程都适用。 24．错，若是非理想气体的温度会变化的，如范德华气体。 25．错，该条件对服从pV m = RT + bp 的气体(钢球模型气体)也成立。 26．错，(?U /?V )p ≠(?U/?V )T ；(?U /?P )V ≠(?U/?V )T ，因此不等于零。 27．错，U = H －pV 。PV 不可能为零的。 28．错。CO 2在1000K 的标准摩尔生成焓可以由298K 标准摩尔生成焓计算出：由基尔霍夫定律得出的计算公式：
第四章热力学第一定律 4－1 0.020Kg的氦气温度由升为，若在升温过程中：（1）体积保持不变；（2）压强保持不变；（3）不与外界交换热量，试分别求出气体内能的改 变，吸收的热量，外界对气体所作的功，设氦气可看作理想气体，且， 解：理想气体内能是温度的单值函数，一过程中气体温度的改变相同，所以内能的改变也相同，为： 热量和功因过程而异，分别求之如下： （1）等容过程： V=常量A＝0 由热力学第一定律， （2）等压过程： 由热力学第一定律， 负号表示气体对外作功， （3）绝热过程 Q＝0 由热力学第一定律 4－2分别通过下列过程把标准状态下的0.014Kg氮气压缩为原体积的一半；（1）等温过程；（2）绝热过程；（3）等压过程，试分别求出在这些过程中气体内能的改变，传递的热量和外界对气体所作的功，设氮气可看作理想气体，且 ，
解：把上述三过程分别表示在P-V图上， （1）等温过程 理想气体内能是温度的单值函数，过程中温度不变，故 由热一、 负号表示系统向外界放热 （2）绝热过程 由或 得 由热力学第一定律 另外，也可以由 及 先求得A
（3）等压过程，有 或 而 所以＝ ＝ ＝ 由热力学第一定律， 求之 也可以由 另外，由计算结果可见，等压压缩过程，外界作功，系统放热，内能减少，数量关系为，系统放的热等于其内能的减少和外界作的功。 4－3 在标准状态下的0.016Kg的氧气，分别经过下列过程从外界吸收了80cal 的热量。（1）若为等温过程，求终态体积。（2）若为等容过程，求终态压强。 （3）若为等压过程，求气体内能的变化。设氧气可看作理想气体，且 解：（1）等温过程
高二段考八、九班物理学情分析 一、试卷分析 本次考试是学校统一出题的。试卷以现行教材为依托，注重基础知识，基本技能的考核，重视积累，照顾到绝大多数学生的实际，而且命题有难有易，难易的搭配顺序具有合理性和科学性。再者题目容量适中，难度适中，无怪题，偏题。突出体现了新课标的理念和要求，贴近学生的生活，加大实验的考查力度，注重了能力、过程和方法的考查，使试题在能够准确客观评价教学的同时，促进教师教学观念的转变和学生学习方式的改变，以适应当前课改形式的需要。 他的特点之一就是重视实验，强调实验动手的考查。 今年的实验题与以往相比分数略有增加，对实验的考查形式有明显的变化，在课程标准里，把科学探究作为一项教学内容提升到与知识技能同等重要的位置上，是学生的学习目标之一。在教学过程中教师要引导学生发现问题解决问题、重视科学方法的学习和应用。 二、学生答题情况分析： 八班九班总平均分35-36分之间，及格率为17.89%，全年级总平均分38.85，及格率17.46%，最高分80分，最低分0分，下面根据抽样数据进行详细分析： 1、单选题：6个小题，共18分，八九班抽样平均分5.56分，其中第1、 2、3小题抽样得分率3.21，4、5、6小题抽样得分率为2.21，从答题情况看在学生在电荷的转移和力学的结合上还存在一定问题，说明本人在对教材处理和调整还不够到位，对教材的研究不够透彻，希望能够引起各物理教师的重视。 2、双选题：共4道小题，每题4分，抽样平均仅5.76分，其中第9小题得分率较低，说明学生在学习的过程中知识点上注意不够，应该让学生在学习过程中对知识的归纳和整合不到位，也反映出本人在教学过程中对学生的学法指导还需要进一步加强。 3、填空题。满分14分，抽样平均分5.21分，从学生答题情况看大多数同学对这部分知识理解的还是比较好，答题时前面的数字算对了，这说明同学们的公式理解应用还是正确的。但是结果完全正确的不多，这是因为答案后面的指数部分许多同学都写错了。这几题答得不好的原因是学生的数学能力没有跟上物理教学的要求。这点上很令人头痛。
8kT m v 2 l l 一． 基础知识 第四讲 热 学 部 分 1. 分子运动论的基本内容 2. 物态的微观解释 3. 理想气体的压强 设任意分子 a 的速度为 v ，在 x 、y 、z 三个方向的分量为 v x 、v y 、v z ，所以分子 a 在单位时间里与左右壁碰撞的冲量为： v mv 2 I = f ? ?t = 2mv ? x = x 2l 1 l 1 mv 2 mv 2 m N F = I + I + = 1x + 2x + = ∑v 2 1 2 1 1 1 ix i =1 F m N mN v 2 + v 2 + v 2 + v 2 mN P = = ∑v 2 = ? 1x 2 x 3x Nx = ? v 2 = nmv 2 l 2l 3 l 1l 2l 3 ix i =1 l 1l 2l 3 N l 1l 2l 3 v 2 + v 2 + v 2 = v 2 ∴ v 2 = 1 v 2 x y z x 3 ∴ P = 2 n ? 1 mv 2 = 2 ne A 3 2 3 k 4. 分子平均动能： PV = RT ? e = 3P = 3RT = 3RT = 3RT = 3 kT (k =R/N A ,为玻尔兹曼常数) k 2n 2nV 2N 2N A 2 5. 阿伏伽德罗定律： P = nkT (n 为单位体积的分子数) ① 分子的平均速率： v = = ② 分子的方均根速率： = (μ为 mol 质量，可分子平均自由程推导) = 二． 物体的内能 1. 自由度：即确定一个物体的位置所需要的独立坐标参数，如自由运动的质点 需要三个独立坐标来描述其运动，故它有三个自由度。 2. 例：He 三个平动自由度 H 2 三个平动自由度，二个转动自由度 CO 2 三个平动自由度，二个转动自由度，一个振动自由度。 3. 理想气体的内能： E = N i kT = m 2 M ? i RT (i =3 或 i =5) 2 4. 物体的势能 8RT 3kT m 3RT 1 x l A x x
普通物理学教程《热学》（秦允豪编） 习题解答 第四章 热力学第一定律 4.2.1 解： ?-=21V V PdV W C T = （1）()RT b v P =- b v RT P -= ???? ??---=--=?b v b v dv b v RT W i f v v f i ln （2） ??? ??-=v B RT Pv 1 ??? ??-=v B RT P 1 ???? ??-+-=??? ??--=? i f i f v v v v BRT v v RT dv v B RT W f i 11ln 1 4.2.2 应用（4.3）式 ?-=21V V PdV W 且 k PiV PV i ==γγ γγ-=V V P P i i 故有：f i f v v i i V Vi i i V V P dV V V P W γ γ γγγ----=-=? 111 () ()i i f f i f i i V P V P V V V P --=--=--111 111γγγγγ （应用了γγf f i i V P V P =） 4.4.2 （1） 2v a b v RT P --= ???+--=-=dv v a dv b v RT Pdv W 2 a V V b V b V RT ???? ??--???? ??---=121211ln （2）d v a cT u +-=2当C V =时， V V V dt du dT dQ C ??? ??=??? ??= ∴C C V = T C CdT Q T T ?==?21 4.4.3 水蒸气的凝结热即为定压状况下单位质量物质相变时吸收（或释放）的热量，在等压下此值即为比焓变化，即： ()kJ h m H l V 4.244459.1000.2545-=--=?-=?= （系统放热）
第一章 热力学第一定律 一、选择题 1．下述说法中，哪一种正确（ ） (A)热容C 不是状态函数； (B)热容C 与途径无关； (C)恒压热容C p 不是状态函数；(D)恒容热容C V 不是状态函数。 2．对于内能是体系状态的单值函数概念，错误理解是（ ） (A) 体系处于一定的状态，具有一定的内能； (B) 对应于某一状态，内能只能有一数值不能有两个以上的数值； (C) 状态发生变化，内能也一定跟着变化； (D) 对应于一个内能值，可以有多个状态。 3．某高压容器中盛有可能的气体是O 2 ,Ar, CO 2, NH 3中的一种，在298K 时由5dm3绝热可逆膨胀到6dm3，温度降低21K ，则容器中的气体（ ） (A) O 2 (B) Ar (C) CO 2 (D) NH 3 4．戊烷的标准摩尔燃烧焓为-3520kJ·mol -1，CO 2(g)和H 2O(l)标准摩尔生成焓分别为-395 kJ·mol -1和-286 kJ·mol -1，则戊烷的标准摩尔生成焓为（ ） (A) 2839 kJ·mol -1 (B) -2839 kJ·mol -1 (C) 171 kJ·mol -1 (D) -171 kJ·mol -1 5．已知反应)()(2 1)(222g O H g O g H =+的标准摩尔反应焓为)(T H m r θ ?，下列说法中不正确的是（ ）。 (A). )(T H m r θ?是H 2O(g)的标准摩尔生成焓 (B). )(T H m r θ ?是H 2O(g)的标准摩尔燃烧焓 (C). )(T H m r θ?是负值 (D). )(T H m r θ?与反应的θ m r U ?数值相等 6．在指定的条件下与物质数量无关的一组物理量是（ ） (A) T , P, n (B) U m , C p, C V (C) ΔH, ΔU, Δξ (D) V m , ΔH f,m (B), ΔH c,m (B) 7．实际气体的节流膨胀过程中，下列那一组的描述是正确的（ ） (A) Q=0 ΔH=0 ΔP< 0 ΔT≠0 (B) Q=0 ΔH<0 ΔP> 0 ΔT>0 (C) Q>0 ΔH=0 ΔP< 0 ΔT<0 (D) Q<0 ΔH=0 ΔP< 0 ΔT≠0 8．已知反应 H 2(g) + 1/2O 2(g) →H 2O(l)的热效应为ΔH ，下面说法中不正确的是（ ） (A) ΔH 是H 2O(l)的生成热 (B) ΔH 是H 2(g)的燃烧热 (C) ΔH 与反应 的ΔU 的数量不等 (D) ΔH 与ΔH θ数值相等 9．为判断某气体能否液化，需考察在该条件下的（ ） (A) μJ-T > 0 (B) μJ-T < 0 (C) μJ-T = 0 (D) 不必考虑μJ-T 的数值