高中物理《功和內能》《熱和內能》 課件（人教版選修3-3）

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歡迎進入物理課堂 第一節(jié)功和內能第二節(jié)熱和內能 核心要點突破 課堂互動講練 知能優(yōu)化訓練 第二節(jié) 課前自主學案 課標定位 課標定位 學習目標 1 了解焦耳的兩個實驗的原理 區(qū)別熱量和內能 2 知道做功和傳熱是改變內能的兩種方式 能正確區(qū)分兩者的不同 3 通過焦耳實驗的探究 培養(yǎng)學生的科學探索精神 重點難點 通過實驗探究來類比 分析理解內能與功 熱量的關系 課前自主學案 一 演示實驗1 實驗儀器 壓縮空氣引火儀 2 實驗結論 活塞壓縮空氣做功 可以使空氣溫度升高 內能 二 焦耳的實驗1 絕熱過程 系統(tǒng)只由于外界對它做功而與外界交換能量 它不從外界 也不向外界 增加 吸熱 放熱 2 代表性實驗 1 重物下落帶動葉片攪拌容器中的水 引起水溫 2 通過電流的 給水加熱 3 實驗結論要使系統(tǒng)狀態(tài)通過絕熱過程發(fā)生變化 做功的數(shù)量只由過程始末兩個 決定而與做功的 無關 三 內能1 內能概念 任何一個熱力學系統(tǒng)都存在一個 的物理量 升高 熱效應 狀態(tài) 方式 依賴于系統(tǒng)自身狀態(tài) 這個物理量在兩個狀態(tài)間的差值等于外界在絕熱過程中對系統(tǒng)所做的功 我們把這個物理量稱為系統(tǒng)的內能 2 在絕熱過程中做功與內能的變化關系 四 熱和內能1 傳熱 熱量從高溫物體傳到低溫物體的過程 2 關系描述 熱量是在單純的傳熱過程中 變化的量度 3 公式表達 U W 系統(tǒng)內能 U Q 核心要點突破 一 功和內能的關系1 內能與內能的變化的關系 1 物體的內能是指物體內所有分子的平均動能和勢能之和 在微觀上由分子數(shù)和分子熱運動激烈程度及相互作用力決定 宏觀上體現(xiàn)為物體溫度和體積 因此物體的內能是一個狀態(tài)量 2 當物體溫度變化時 分子熱運動激烈程度發(fā)生改變 分子平均動能變化 物體體積變化時 分子間距離變化 分子勢能發(fā)生變化 因此物體的內能變化只由初 末狀態(tài)決定 與中間過程及方式無關 2 做功與內能的變化的關系 1 做功改變物體內能的過程是其他形式的能 如機械能 與內能相互轉化的過程 2 在絕熱過程中 外界對物體做多少功 就有多少其他形式的能轉化為內能 物體的內能就增加多少 物體對外界做多少功 就有多少內能轉化為其他形式的能 物體的內能就減少多少 3 功和內能的區(qū)別 1 功是過程量 內能是狀態(tài)量 2 在絕熱過程中 做功一定能引起內能的變化 3 物體的內能大 并不意味著做功多 在絕熱過程中 只有內能變化較大時 對應著做功較多 即時應用 即時突破 小試牛刀 1 2011年高考廣東卷 圖10 1 1為某種椅子與其升降部分的結構示意圖 M N兩筒間密閉了一定質量的氣體 M可沿N的內壁上下滑動 設筒內氣體不與外界發(fā)生熱交換 在M向下滑動的過程中 圖10 1 1 A 外界對氣體做功 氣體內能增大B 外界對氣體做功 氣體內能減小C 氣體對外界做功 氣體內能增大D 氣體對外界做功 氣體內能減小解析 選A M向下滑動 氣體體積減小 外界對氣體做功 又因為與外界沒有熱交換 所以內能增加 故A正確 二 溫度 熱量 功 內能 的辨析1 內能和溫度從宏觀看 溫度表示的是物體的冷熱程度 從微觀看 溫度反映了分子熱運動的劇烈程度 是分子平均動能的標志 物體的溫度升高 其內能一定增加 但物體吸收熱量內能增加時 溫度卻不一定升高 2 內能和熱量 1 熱量的概念在涉及能量傳遞時才有意義 我們 不能說一個物體具有多少熱量 只能說在傳熱過程中物體吸收或放出了多少熱量 2 在單純傳熱的過程中 物體吸收熱量 內能增加 物體放出熱量 內能減小 熱量是內能改變的量度 3 熱量和做功熱量和功 都是系統(tǒng)內能變化的量度 都是過程量 一定量的熱量還與一定量的功相當 熱量可以通過系統(tǒng)轉化為功 功也可以通過系統(tǒng)過程轉化為熱量 但它們之間有著本質的區(qū)別 用做功來改變系統(tǒng)的內能 是系統(tǒng)內分子隨整體的有序運動轉化為另一系統(tǒng)的分子的無規(guī)則運動的過程 是機械能或其他形式的能和內能之間的轉化過程 用傳熱來改變系統(tǒng)的內能 是通過傳導 對流和輻射來完成的 它將分子的無規(guī)則運動 從一個系統(tǒng)轉移到另一個系統(tǒng) 這種轉移就是系統(tǒng)間內能轉換的過程 即時應用 即時突破 小試牛刀 2 對于熱量 功和內能三者的關系下列說法中正確的是 A 三者單位相同 物理意義相同B 熱量和功是內能的量度C 熱量和功由過程決定 而內能由物體狀態(tài)決定D 系統(tǒng)內能增加了100J 可能是外界采用絕熱方式對系統(tǒng)做功100J 也可能是外界單純地對系統(tǒng)傳熱100J 解析 選CD 熱量 功和內能三者盡管單位相同 但物理意義有本質區(qū)別 A錯 熱量和功由過程決定 內能由物體狀態(tài)決定 熱量和功是內能變化的量度 C對 B錯 對一個絕熱過程 U W 100J 對一個單純傳熱過程 U Q 100J D對 課堂互動講練 2010年高考福建卷 如圖10 1 2所示 一定質量的理想氣體密封在絕熱 即與外界不發(fā)生熱交換 容器中 容器內裝有一可以活動的絕熱活塞 今對活塞施以一豎直向下的壓力F 使活塞緩慢向下移動一段距離后 氣體的體積減小 若忽略活塞與容器壁間的摩擦力 則被密封的氣體 圖10 1 2 A 溫度升高 壓強增大 內能減少B 溫度降低 壓強增大 內能減少C 溫度升高 壓強增大 內能增加D 溫度降低 壓強減 內能增加 思路點撥 明確研究對象是密閉的氣體 由功和內能的關系得出溫度的變化 再利用理想氣體狀態(tài)方程求解 自主解答 由F對密閉的氣體做功 容器及活塞絕熱 則Q 0 由功和內能的關系知理想氣體內能增大 T升高 再根據pV T C V減小 p增大 故選C 答案 C 方法總結 對于一定質量的氣體 分析對氣體做功情況時 可根據氣體的體積變化做出判斷 氣體膨脹 氣體對外界做功 氣體壓縮 外界對氣體做功 但氣體向真空自由膨脹時不做功 變式訓練1 2011年湖北八校聯(lián)考 如圖10 1 3所示 絕熱容器中間用隔板隔開 左側裝有氣體 右側為真空 現(xiàn)將隔板抽掉 使左側氣體自由膨脹直至達到平衡 則在此過程中 不計氣體的分子勢能 圖10 1 3 A 氣體對外界做功 溫度降低 內能減少B 氣體對外界做功 溫度不變 內能減少C 氣體不做功 溫度不變 內能不變D 氣體不做功 溫度不變 內能減少解析 選C 抽掉隔板后 氣體膨脹體積增大 但由于右側為真空 氣體自由膨脹不做功 因而內能不變 溫度不變 選C 在外界不做功的情況下 物體的內能增加了50J 下列說法中正確的是 A 一定是物體放出了50J的熱量B 一定是物體吸收了50J的熱量C 一定是物體分子動能增加了50JD 物體的分子平均動能可能不變 精講精析 在力不做功的情況下 內能的改變等于傳遞的熱量 內能增加 一定是吸收了相等能量的熱量 故A錯B對 物體內能包括所有分子的動能和勢能 內能由分子數(shù) 分子平均動能 分子勢能共同決定 所以內能增加了50J并不一定是分子動能增加了50J 物體的分子平均動能有可能不變 這時吸收的50J熱量全部用來增加分子勢能 答案 BD 方法總結 物體的內能增加 溫度不一定升高 例如晶體熔化時 內能增加 溫度不變 變式訓練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 選C 做功和傳熱可以改變物體的內能 當做功和傳熱同時發(fā)生時 物體的內能可能不變 比如物體吸熱的同時又對外做功 且吸收的熱量與對外做的功在數(shù)值上相等 此時物體的內能不發(fā)生變化 關于溫度 熱量 內能 以下說法正確的是 A 同一物體溫度高時 含有的熱量多B 物體的內能越大 含有的熱量就越多 溫度也越高C 在傳熱中 放出熱量的物體內能一定大于吸收熱量的物體的內能D 熱量總是自發(fā)地從溫度高的物體傳給溫度低的物體 精講精析 同一物體溫度高時 內能大 只有傳熱過程轉移的內能才能稱為熱量 A B錯 在傳熱過程中 熱量從溫度高的物體傳給溫度低的物體 溫度高的物體內能不一定大 故D對 答案 D 方法總結 溫度 內能是狀態(tài)量 熱量 功是過程量 變式訓練3關于物體的內能和熱量 下列說法中正確的有 A 熱水的內能比冷水的內能多B 溫度高的物體其熱量必定多 內能必定大C 在傳熱過程中 內能大的物體其內能將減小 內能小的物體其內能將增大 直到兩物體的內能相等D 熱量是傳熱過程中內能轉移的量度 解析 選D 物體的內能由溫度 體積及物體的質量決定 不是只由溫度決定 故A B錯 在傳熱過程中 熱量由高溫物體傳給低溫物體 而與物體的內能大小無關 所以完全有可能是內能大的物體內能繼續(xù)增大 內能小的物體內能繼續(xù)減小 故C項錯 關于熱量的論述 D項是正確的 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全