高中物理課件 10.1 功和內(nèi)能、10.2 熱和內(nèi)能 （人教版選修3-3）

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歡迎進(jìn)入物理課堂 2020 4 7 第一節(jié)功和內(nèi)能第二節(jié)熱和內(nèi)能 2020 4 7 核心要點(diǎn)突破 課堂互動(dòng)講練 知能優(yōu)化訓(xùn)練 第二節(jié) 課前自主學(xué)案 課標(biāo)定位 2020 4 7 課標(biāo)定位 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1 了解焦耳的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的原理 區(qū)別熱量和內(nèi)能 2 知道做功和傳熱是改變內(nèi)能的兩種方式 能正確區(qū)分兩者的不同 3 通過(guò)焦耳實(shí)驗(yàn)的探究 培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探索精神 重點(diǎn)難點(diǎn) 通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究來(lái)類(lèi)比 分析理解內(nèi)能與功 熱量的關(guān)系 2020 4 7 課前自主學(xué)案 一 演示實(shí)驗(yàn)1 實(shí)驗(yàn)儀器 壓縮空氣引火儀 2 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 活塞壓縮空氣做功 可以使空氣溫度升高 內(nèi)能 二 焦耳的實(shí)驗(yàn)1 絕熱過(guò)程 系統(tǒng)只由于外界對(duì)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 2020 4 7 2 代表性實(shí)驗(yàn) 1 重物下落帶動(dòng)葉片攪拌容器中的水 引起水溫 2 通過(guò)電流的 給水加熱 3 實(shí)驗(yàn)結(jié)論要使系統(tǒng)狀態(tài)通過(guò)絕熱過(guò)程發(fā)生變化 做功的數(shù)量只由過(guò)程始末兩個(gè) 決定而與做功的 無(wú)關(guān) 三 內(nèi)能1 內(nèi)能概念 任何一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)都存在一個(gè) 的物理量 升高 熱效應(yīng) 狀態(tài) 方式 依賴于系統(tǒng)自身狀態(tài) 2020 4 7 這個(gè)物理量在兩個(gè)狀態(tài)間的差值等于外界在絕熱過(guò)程中對(duì)系統(tǒng)所做的功 我們把這個(gè)物理量稱為系統(tǒng)的內(nèi)能 2 在絕熱過(guò)程中做功與內(nèi)能的變化關(guān)系 四 熱和內(nèi)能1 傳熱 熱量從高溫物體傳到低溫物體的過(guò)程 2 關(guān)系描述 熱量是在單純的傳熱過(guò)程中 變化的量度 3 公式表達(dá) U W 系統(tǒng)內(nèi)能 U Q 2020 4 7 核心要點(diǎn)突破 一 功和內(nèi)能的關(guān)系1 內(nèi)能與內(nèi)能的變化的關(guān)系 1 物體的內(nèi)能是指物體內(nèi)所有分子的平均動(dòng)能和勢(shì)能之和 在微觀上由分子數(shù)和分子熱運(yùn)動(dòng)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(nèi)能是一個(gè)狀態(tài)量 2 當(dāng)物體溫度變化時(shí) 分子熱運(yùn)動(dòng)激烈程度發(fā)生改變 分子平均動(dòng)能變化 物體體積變化時(shí) 2020 4 7 分子間距離變化 分子勢(shì)能發(fā)生變化 因此物體的內(nèi)能變化只由初 末狀態(tài)決定 與中間過(guò)程及方式無(wú)關(guān) 2 做功與內(nèi)能的變化的關(guān)系 1 做功改變物體內(nèi)能的過(guò)程是其他形式的能 如機(jī)械能 與內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化的過(guò)程 2 在絕熱過(guò)程中 外界對(duì)物體做多少功 就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 物體的內(nèi)能就增加多少 物體對(duì)外界做多少功 就有多少內(nèi)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能 物體的內(nèi)能就減少多少 2020 4 7 3 功和內(nèi)能的區(qū)別 1 功是過(guò)程量 內(nèi)能是狀態(tài)量 2 在絕熱過(guò)程中 做功一定能引起內(nèi)能的變化 3 物體的內(nèi)能大 并不意味著做功多 在絕熱過(guò)程中 只有內(nèi)能變化較大時(shí) 對(duì)應(yīng)著做功較多 2020 4 7 即時(shí)應(yīng)用 即時(shí)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(jié)構(gòu)示意圖 M N兩筒間密閉了一定質(zhì)量的氣體 M可沿N的內(nèi)壁上下滑動(dòng) 設(shè)筒內(nèi)氣體不與外界發(fā)生熱交換 在M向下滑動(dòng)的過(guò)程中 2020 4 7 圖10 1 1 2020 4 7 A 外界對(duì)氣體做功 氣體內(nèi)能增大B 外界對(duì)氣體做功 氣體內(nèi)能減小C 氣體對(duì)外界做功 氣體內(nèi)能增大D 氣體對(duì)外界做功 氣體內(nèi)能減小解析 選A M向下滑動(dòng) 氣體體積減小 外界對(duì)氣體做功 又因?yàn)榕c外界沒(méi)有熱交換 所以內(nèi)能增加 故A正確 2020 4 7 二 溫度 熱量 功 內(nèi)能 的辨析1 內(nèi)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(yùn)動(dòng)的劇烈程度 是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志 物體的溫度升高 其內(nèi)能一定增加 但物體吸收熱量?jī)?nèi)能增加時(shí) 溫度卻不一定升高 2 內(nèi)能和熱量 1 熱量的概念在涉及能量傳遞時(shí)才有意義 我們 2020 4 7 不能說(shuō)一個(gè)物體具有多少熱量 只能說(shuō)在傳熱過(guò)程中物體吸收或放出了多少熱量 2 在單純傳熱的過(guò)程中 物體吸收熱量 內(nèi)能增加 物體放出熱量 內(nèi)能減小 熱量是內(nèi)能改變的量度 3 熱量和做功熱量和功 都是系統(tǒng)內(nèi)能變化的量度 都是過(guò)程量 一定量的熱量還與一定量的功相當(dāng) 熱量可以通過(guò)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為功 功也可以通過(guò)系統(tǒng)過(guò)程轉(zhuǎn)化為熱量 但它們之間有著本質(zhì)的區(qū)別 2020 4 7 用做功來(lái)改變系統(tǒng)的內(nèi)能 是系統(tǒng)內(nèi)分子隨整體的有序運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為另一系統(tǒng)的分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的過(guò)程 是機(jī)械能或其他形式的能和內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化過(guò)程 用傳熱來(lái)改變系統(tǒng)的內(nèi)能 是通過(guò)傳導(dǎo) 對(duì)流和輻射來(lái)完成的 它將分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng) 從一個(gè)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)系統(tǒng) 這種轉(zhuǎn)移就是系統(tǒng)間內(nèi)能轉(zhuǎn)換的過(guò)程 2020 4 7 即時(shí)應(yīng)用 即時(shí)突破 小試牛刀 2 對(duì)于熱量 功和內(nèi)能三者的關(guān)系下列說(shuō)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(nèi)能的量度C 熱量和功由過(guò)程決定 而內(nèi)能由物體狀態(tài)決定D 系統(tǒng)內(nèi)能增加了100J 可能是外界采用絕熱方式對(duì)系統(tǒng)做功100J 也可能是外界單純地對(duì)系統(tǒng)傳熱100J 2020 4 7 解析 選CD 熱量 功和內(nèi)能三者盡管單位相同 但物理意義有本質(zhì)區(qū)別 A錯(cuò) 熱量和功由過(guò)程決定 內(nèi)能由物體狀態(tài)決定 熱量和功是內(nèi)能變化的量度 C對(duì) B錯(cuò) 對(duì)一個(gè)絕熱過(guò)程 U W 100J 對(duì)一個(gè)單純傳熱過(guò)程 U Q 100J D對(duì) 2020 4 7 課堂互動(dòng)講練 2010年高考福建卷 如圖10 1 2所示 一定質(zhì)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(nèi)裝有一可以活動(dòng)的絕熱活塞 今對(duì)活塞施以一豎直向下的壓力F 使活塞緩慢向下移動(dòng)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 2020 4 7 圖10 1 2 2020 4 7 A 溫度升高 壓強(qiáng)增大 內(nèi)能減少B 溫度降低 壓強(qiáng)增大 內(nèi)能減少C 溫度升高 壓強(qiáng)增大 內(nèi)能增加D 溫度降低 壓強(qiáng)減 內(nèi)能增加 思路點(diǎn)撥 明確研究對(duì)象是密閉的氣體 由功和內(nèi)能的關(guān)系得出溫度的變化 再利用理想氣體狀態(tài)方程求解 2020 4 7 自主解答 由F對(duì)密閉的氣體做功 容器及活塞絕熱 則Q 0 由功和內(nèi)能的關(guān)系知理想氣體內(nèi)能增大 T升高 再根據(jù)pV T C V減小 p增大 故選C 答案 C 方法總結(jié) 對(duì)于一定質(zhì)量的氣體 分析對(duì)氣體做功情況時(shí) 可根據(jù)氣體的體積變化做出判斷 氣體膨脹 氣體對(duì)外界做功 氣體壓縮 外界對(duì)氣體做功 但氣體向真空自由膨脹時(shí)不做功 2020 4 7 變式訓(xùn)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(kāi) 左側(cè)裝有氣體 右側(cè)為真空 現(xiàn)將隔板抽掉 使左側(cè)氣體自由膨脹直至達(dá)到平衡 則在此過(guò)程中 不計(jì)氣體的分子勢(shì)能 圖10 1 3 2020 4 7 A 氣體對(duì)外界做功 溫度降低 內(nèi)能減少B 氣體對(duì)外界做功 溫度不變 內(nèi)能減少C 氣體不做功 溫度不變 內(nèi)能不變D 氣體不做功 溫度不變 內(nèi)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(cè)為真空 氣體自由膨脹不做功 因而內(nèi)能不變 溫度不變 選C 2020 4 7 在外界不做功的情況下 物體的內(nèi)能增加了50J 下列說(shuō)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(dòng)能增加了50JD 物體的分子平均動(dòng)能可能不變 2020 4 7 精講精析 在力不做功的情況下 內(nèi)能的改變等于傳遞的熱量 內(nèi)能增加 一定是吸收了相等能量的熱量 故A錯(cuò)B對(duì) 物體內(nèi)能包括所有分子的動(dòng)能和勢(shì)能 內(nèi)能由分子數(shù) 分子平均動(dòng)能 分子勢(shì)能共同決定 所以內(nèi)能增加了50J并不一定是分子動(dòng)能增加了50J 物體的分子平均動(dòng)能有可能不變 這時(shí)吸收的50J熱量全部用來(lái)增加分子勢(shì)能 答案 BD 方法總結(jié) 物體的內(nèi)能增加 溫度不一定升高 例如晶體熔化時(shí) 內(nèi)能增加 溫度不變 2020 4 7 變式訓(xùn)練2關(guān)于物體內(nèi)能的變化 以下說(shuō)法中正確的是 A 物體吸收熱量 內(nèi)能一定增大B 物體對(duì)外做功 內(nèi)能一定減少C 物體吸收熱量 同時(shí)對(duì)外做功 內(nèi)能可能不變D 物體放出熱量 同時(shí)對(duì)外做功 內(nèi)能可能不變 2020 4 7 解析 選C 做功和傳熱可以改變物體的內(nèi)能 當(dāng)做功和傳熱同時(shí)發(fā)生時(shí) 物體的內(nèi)能可能不變 比如物體吸熱的同時(shí)又對(duì)外做功 且吸收的熱量與對(duì)外做的功在數(shù)值上相等 此時(shí)物體的內(nèi)能不發(fā)生變化 2020 4 7 關(guān)于溫度 熱量 內(nèi)能 以下說(shuō)法正確的是 A 同一物體溫度高時(shí) 含有的熱量多B 物體的內(nèi)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(nèi)能一定大于吸收熱量的物體的內(nèi)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 2020 4 7 精講精析 同一物體溫度高時(shí) 內(nèi)能大 只有傳熱過(guò)程轉(zhuǎn)移的內(nèi)能才能稱為熱量 A B錯(cuò) 在傳熱過(guò)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(nèi)能不一定大 故D對(duì) 答案 D 方法總結(jié) 溫度 內(nèi)能是狀態(tài)量 熱量 功是過(guò)程量 2020 4 7 變式訓(xùn)練3關(guān)于物體的內(nèi)能和熱量 下列說(shuō)法中正確的有 A 熱水的內(nèi)能比冷水的內(nèi)能多B 溫度高的物體其熱量必定多 內(nèi)能必定大C 在傳熱過(guò)程中 內(nèi)能大的物體其內(nèi)能將減小 內(nèi)能小的物體其內(nèi)能將增大 直到兩物體的內(nèi)能相等D 熱量是傳熱過(guò)程中內(nèi)能轉(zhuǎn)移的量度 2020 4 7 解析 選D 物體的內(nèi)能由溫度 體積及物體的質(zhì)量決定 不是只由溫度決定 故A B錯(cuò) 在傳熱過(guò)程中 熱量由高溫物體傳給低溫物體 而與物體的內(nèi)能大小無(wú)關(guān) 所以完全有可能是內(nèi)能大的物體內(nèi)能繼續(xù)增大 內(nèi)能小的物體內(nèi)能繼續(xù)減小 故C項(xiàng)錯(cuò) 關(guān)于熱量的論述 D項(xiàng)是正確的 2020 4 7 本部分內(nèi)容講解結(jié)束 按ESC鍵退出全屏播放 謝謝使用 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全