高中物理《功和内能》《热和内能》 课件（人教版选修3-3）

欢迎进入物理课堂 第一节功和内能第二节热和内能 核心要点突破 课堂互动讲练 知能优化训练 第二节 课前自主学案 课标定位 课标定位 学习目标 1 了解焦耳的两个实验的原理 区别热量和内能 2 知道做功和传热是改变内能的两种方式 能正确区分两者的不同 3 通过焦耳实验的探究 培养学生的科学探索精神 重点难点 通过实验探究来类比 分析理解内能与功 热量的关系 课前自主学案 一 演示实验1 实验仪器 压缩空气引火仪 2 实验结论 活塞压缩空气做功 可以使空气温度升高 内能 二 焦耳的实验1 绝热过程 系统只由于外界对它做功而与外界交换能量 它不从外界 也不向外界 增加 吸热 放热 2 代表性实验 1 重物下落带动叶片搅拌容器中的水 引起水温 2 通过电流的 给水加热 3 实验结论要使系统状态通过绝热过程发生变化 做功的数量只由过程始末两个 决定而与做功的 无关 三 内能1 内能概念 任何一个热力学系统都存在一个 的物理量 升高 热效应 状态 方式 依赖于系统自身状态 这个物理量在两个状态间的差值等于外界在绝热过程中对系统所做的功 我们把这个物理量称为系统的内能 2 在绝热过程中做功与内能的变化关系 四 热和内能1 传热 热量从高温物体传到低温物体的过程 2 关系描述 热量是在单纯的传热过程中 变化的量度 3 公式表达 U W 系统内能 U Q 核心要点突破 一 功和内能的关系1 内能与内能的变化的关系 1 物体的内能是指物体内所有分子的平均动能和势能之和 在微观上由分子数和分子热运动激烈程度及相互作用力决定 宏观上体现为物体温度和体积 因此物体的内能是一个状态量 2 当物体温度变化时 分子热运动激烈程度发生改变 分子平均动能变化 物体体积变化时 分子间距离变化 分子势能发生变化 因此物体的内能变化只由初 末状态决定 与中间过程及方式无关 2 做功与内能的变化的关系 1 做功改变物体内能的过程是其他形式的能 如机械能 与内能相互转化的过程 2 在绝热过程中 外界对物体做多少功 就有多少其他形式的能转化为内能 物体的内能就增加多少 物体对外界做多少功 就有多少内能转化为其他形式的能 物体的内能就减少多少 3 功和内能的区别 1 功是过程量 内能是状态量 2 在绝热过程中 做功一定能引起内能的变化 3 物体的内能大 并不意味着做功多 在绝热过程中 只有内能变化较大时 对应着做功较多 即时应用 即时突破 小试牛刀 1 2011年高考广东卷 图10 1 1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发生热交换 在M向下滑动的过程中 图10 1 1 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 气体内能减小解析 选A M向下滑动 气体体积减小 外界对气体做功 又因为与外界没有热交换 所以内能增加 故A正确 二 温度 热量 功 内能 的辨析1 内能和温度从宏观看 温度表示的是物体的冷热程度 从微观看 温度反映了分子热运动的剧烈程度 是分子平均动能的标志 物体的温度升高 其内能一定增加 但物体吸收热量内能增加时 温度却不一定升高 2 内能和热量 1 热量的概念在涉及能量传递时才有意义 我们 不能说一个物体具有多少热量 只能说在传热过程中物体吸收或放出了多少热量 2 在单纯传热的过程中 物体吸收热量 内能增加 物体放出热量 内能减小 热量是内能改变的量度 3 热量和做功热量和功 都是系统内能变化的量度 都是过程量 一定量的热量还与一定量的功相当 热量可以通过系统转化为功 功也可以通过系统过程转化为热量 但它们之间有着本质的区别 用做功来改变系统的内能 是系统内分子随整体的有序运动转化为另一系统的分子的无规则运动的过程 是机械能或其他形式的能和内能之间的转化过程 用传热来改变系统的内能 是通过传导 对流和辐射来完成的 它将分子的无规则运动 从一个系统转移到另一个系统 这种转移就是系统间内能转换的过程 即时应用 即时突破 小试牛刀 2 对于热量 功和内能三者的关系下列说法中正确的是 A 三者单位相同 物理意义相同B 热量和功是内能的量度C 热量和功由过程决定 而内能由物体状态决定D 系统内能增加了100J 可能是外界采用绝热方式对系统做功100J 也可能是外界单纯地对系统传热100J 解析 选CD 热量 功和内能三者尽管单位相同 但物理意义有本质区别 A错 热量和功由过程决定 内能由物体状态决定 热量和功是内能变化的量度 C对 B错 对一个绝热过程 U W 100J 对一个单纯传热过程 U Q 100J D对 课堂互动讲练 2010年高考福建卷 如图10 1 2所示 一定质量的理想气体密封在绝热 即与外界不发生热交换 容器中 容器内装有一可以活动的绝热活塞 今对活塞施以一竖直向下的压力F 使活塞缓慢向下移动一段距离后 气体的体积减小 若忽略活塞与容器壁间的摩擦力 则被密封的气体 图10 1 2 A 温度升高 压强增大 内能减少B 温度降低 压强增大 内能减少C 温度升高 压强增大 内能增加D 温度降低 压强减 内能增加 思路点拨 明确研究对象是密闭的气体 由功和内能的关系得出温度的变化 再利用理想气体状态方程求解 自主解答 由F对密闭的气体做功 容器及活塞绝热 则Q 0 由功和内能的关系知理想气体内能增大 T升高 再根据pV T C V减小 p增大 故选C 答案 C 方法总结 对于一定质量的气体 分析对气体做功情况时 可根据气体的体积变化做出判断 气体膨胀 气体对外界做功 气体压缩 外界对气体做功 但气体向真空自由膨胀时不做功 变式训练1 2011年湖北八校联考 如图10 1 3所示 绝热容器中间用隔板隔开 左侧装有气体 右侧为真空 现将隔板抽掉 使左侧气体自由膨胀直至达到平衡 则在此过程中 不计气体的分子势能 图10 1 3 A 气体对外界做功 温度降低 内能减少B 气体对外界做功 温度不变 内能减少C 气体不做功 温度不变 内能不变D 气体不做功 温度不变 内能减少解析 选C 抽掉隔板后 气体膨胀体积增大 但由于右侧为真空 气体自由膨胀不做功 因而内能不变 温度不变 选C 在外界不做功的情况下 物体的内能增加了50J 下列说法中正确的是 A 一定是物体放出了50J的热量B 一定是物体吸收了50J的热量C 一定是物体分子动能增加了50JD 物体的分子平均动能可能不变 精讲精析 在力不做功的情况下 内能的改变等于传递的热量 内能增加 一定是吸收了相等能量的热量 故A错B对 物体内能包括所有分子的动能和势能 内能由分子数 分子平均动能 分子势能共同决定 所以内能增加了50J并不一定是分子动能增加了50J 物体的分子平均动能有可能不变 这时吸收的50J热量全部用来增加分子势能 答案 BD 方法总结 物体的内能增加 温度不一定升高 例如晶体熔化时 内能增加 温度不变 变式训练2关于物体内能的变化 以下说法中正确的是 A 物体吸收热量 内能一定增大B 物体对外做功 内能一定减少C 物体吸收热量 同时对外做功 内能可能不变D 物体放出热量 同时对外做功 内能可能不变 解析 选C 做功和传热可以改变物体的内能 当做功和传热同时发生时 物体的内能可能不变 比如物体吸热的同时又对外做功 且吸收的热量与对外做的功在数值上相等 此时物体的内能不发生变化 关于温度 热量 内能 以下说法正确的是 A 同一物体温度高时 含有的热量多B 物体的内能越大 含有的热量就越多 温度也越高C 在传热中 放出热量的物体内能一定大于吸收热量的物体的内能D 热量总是自发地从温度高的物体传给温度低的物体 精讲精析 同一物体温度高时 内能大 只有传热过程转移的内能才能称为热量 A B错 在传热过程中 热量从温度高的物体传给温度低的物体 温度高的物体内能不一定大 故D对 答案 D 方法总结 温度 内能是状态量 热量 功是过程量 变式训练3关于物体的内能和热量 下列说法中正确的有 A 热水的内能比冷水的内能多B 温度高的物体其热量必定多 内能必定大C 在传热过程中 内能大的物体其内能将减小 内能小的物体其内能将增大 直到两物体的内能相等D 热量是传热过程中内能转移的量度 解析 选D 物体的内能由温度 体积及物体的质量决定 不是只由温度决定 故A B错 在传热过程中 热量由高温物体传给低温物体 而与物体的内能大小无关 所以完全有可能是内能大的物体内能继续增大 内能小的物体内能继续减小 故C项错 关于热量的论述 D项是正确的 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全