2019-2020學年高中物理 第十章 熱力學定律 1、2 功和內(nèi)能 熱和內(nèi)能課件 新人教版選修3-3.ppt

《2019-2020學年高中物理 第十章 熱力學定律 1、2 功和內(nèi)能 熱和內(nèi)能課件 新人教版選修3-3.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019-2020學年高中物理 第十章 熱力學定律 1、2 功和內(nèi)能 熱和內(nèi)能課件 新人教版選修3-3.ppt（27頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

第十章熱力學定律 1 2功和內(nèi)能熱和內(nèi)能 一 焦耳實驗閱讀教材第50頁 焦耳的實驗 部分 知道什么是絕熱過程 了解焦耳實驗的代表性實驗及實驗結(jié)論 1 實驗條件絕熱過程 系統(tǒng)只通過對外界做功或外界對它做功而與外界交換能量 它不從外界吸熱 也不向外界放熱 2 代表性實驗 1 讓重物下落帶動葉片攪拌容器中的水 引起水溫上升 2 通過電流的熱效應(yīng)給水加熱 3 實驗結(jié)論在各種不同的絕熱過程中 如果使系統(tǒng)從狀態(tài)1變?yōu)闋顟B(tài)2 所需外界做功的數(shù)量是相同的 即要使系統(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狀態(tài)1 2決定 而與做功的方式無關(guān) 二 功和內(nèi)能1 系統(tǒng)的內(nèi)能 任何一個熱力學系統(tǒng)都必定存在一個只依賴于系統(tǒng)自身狀態(tài)的物理量 這個物理量在兩個狀態(tài)間的差別與外界在絕熱過程中對系統(tǒng)做的功相聯(lián)系 是系統(tǒng)的一種能量 我們把它稱為系統(tǒng)的內(nèi)能 2 絕熱過程中做功與系統(tǒng)內(nèi)能變化的關(guān)系 當系統(tǒng)從某一狀態(tài)經(jīng)過絕熱過程達到另一狀態(tài)時 內(nèi)能的增加量 U就等于外界對系統(tǒng)所做的功W 即 U W 三 熱和內(nèi)能1 熱傳遞 熱量從高溫物體傳到低溫物體的過程 2 實現(xiàn)熱傳遞的條件 兩物體間存在著溫度差 3 熱傳遞與系統(tǒng)內(nèi)能變化的關(guān)系 系統(tǒng)在單純的傳熱過程中內(nèi)能的增量 U等于外界向系統(tǒng)傳遞的熱量Q 即 U Q 4 對熱量的理解 熱量是用來衡量熱傳遞過程中內(nèi)能變化多少的一個物理量 是一個過程量 不能說物體具有多少熱量 只能說物體吸收或放出了多少熱量 四 熱和功的比較1 改變系統(tǒng)內(nèi)能的方式 做功和熱傳遞 2 做功和熱傳遞在改變物體內(nèi)能方面的區(qū)別 做功時內(nèi)能與其他形式的能發(fā)生轉(zhuǎn)化 而熱傳遞只是不同物體間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移 自我檢測1 判斷正誤 對的畫 錯的畫 1 在絕熱過程中 系統(tǒng)對外界做的功等于系統(tǒng)內(nèi)能的增加量 解析 在絕熱過程中 外界對系統(tǒng)做的功等于系統(tǒng)內(nèi)能的增加量 系統(tǒng)對外界做的功等于系統(tǒng)內(nèi)能的減少量 答案 2 功和內(nèi)能都是能量轉(zhuǎn)化的量度 解析 功是能量轉(zhuǎn)化的量度 內(nèi)能不是能量轉(zhuǎn)化的量度 答案 3 溫度高的物體含有的熱量多 解析 熱量是個過程量 只有當兩物體發(fā)生熱傳遞時 熱量才從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體 答案 4 熱量一定從內(nèi)能多的物體傳遞給內(nèi)能少的物體 解析 熱傳遞的條件是兩物體存在溫度差 熱量是從溫度高的物體傳遞給溫度低的物體 答案 2 探究討論 1 教材第50頁演示實驗圖10 1 1反映了怎樣的能量轉(zhuǎn)化過程 答案 做功可以改變物體的內(nèi)能 本實驗就是通過外力做功 機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 筒底物品內(nèi)能增加 溫度達到著火點而燃燒 2 當我們雙手靠近火源時 立即就會感受到手變熱了 冬天 當天氣冷時 我們搓搓手就會感到手暖一些 這些各是利用什么方式改變內(nèi)能的 答案 靠近火源是利用熱傳遞讓手變熱 搓搓手是利用做功讓手變熱 3 兩個熱力學系統(tǒng)達到熱平衡后還發(fā)生熱傳遞嗎 它們的內(nèi)能相等嗎 答案 它們達到熱平衡時溫度相同 不再發(fā)生熱傳遞 其分子的平均動能相等 但無法判斷內(nèi)能是否相等 4 鋸木頭時 鋸子發(fā)熱現(xiàn)象中能量是如何轉(zhuǎn)化的 鋸木頭時鋸子發(fā)熱答案 通過做功過程使機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 探究一 探究二 功和內(nèi)能問題探究鉆木取火是人類最早使用火的方式 火獲得的能量是怎樣得到的 要想自己順利完成鉆木取火實驗 你覺得需要從哪些方面做準備 要點提示鉆木取火中的內(nèi)能增加是通過外力做功 使機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能來完成的 要想實驗成功 需要尋找干燥的木材 適合的引火草絨等 探究一 探究二 知識歸納1 內(nèi)能與內(nèi)能的變化 1 物體的內(nèi)能是指物體內(nèi)所有分子的動能和勢能之和 因此 物體的內(nèi)能是一個狀態(tài)量 2 當物體溫度變化時 分子的平均動能變化 物體的體積變化時 分子勢能發(fā)生變化 因此物體的內(nèi)能變化只由初末狀態(tài)決定 與中間過程及方式無關(guān) 2 做功與內(nèi)能變化的關(guān)系 1 做功改變物體內(nèi)能的過程是其他形式的能 如機械能 與內(nèi)能相互轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化為內(nèi)能 物體的內(nèi)能就增加多少 即 U W 探究一 探究二 3 功和內(nèi)能的區(qū)別 1 功是能量轉(zhuǎn)化的量度 是過程量 而內(nèi)能是狀態(tài)量 2 做功過程中 能量一定會發(fā)生轉(zhuǎn)化 而內(nèi)能不一定變化 只有在絕熱過程中 做功才一定能引起內(nèi)能的變化 3 物體的內(nèi)能大 并不意味著做功多 在絕熱過程中 只有內(nèi)能變化較大時 才對應(yīng)著做功較多 4 判斷絕熱過程中內(nèi)能變化的方法判斷氣體絕熱過程的內(nèi)能變化一般情況下只需看氣體體積變化就可決定 若體積增大 氣體對外界做功 W0 即 U 0 內(nèi)能增加 氣體自由膨脹時 氣體與外界相互不做功 因此這種情況下氣體體積增大沒有外界阻力 也就不需要對外界做功 探究一 探究二 典例剖析 例題1 如圖所示 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 則被密封的氣體 A 溫度升高 壓強增大 內(nèi)能減少B 溫度降低 壓強增大 內(nèi)能減少C 溫度升高 壓強增大 內(nèi)能增加D 溫度降低 壓強減小 內(nèi)能增加 探究一 探究二 思考問題 1 絕熱容器 是什么意思 提示系統(tǒng)既不向外界傳熱 又不從外界吸熱 2 活塞緩慢向下移動一段距離時做功情況怎樣 提示外界對理想氣體做了功 解析 由F對密閉的理想氣體做正功 容器及活塞絕熱 知Q 0 由功和內(nèi)能的關(guān)系知理想氣體內(nèi)能增大 溫度T升高 再根據(jù) 體積V減小 壓強p增大 故選C 答案 C 探究一 探究二 分析絕熱過程的方法 1 在絕熱的情況下 若外界對系統(tǒng)做正功 系統(tǒng)內(nèi)能增加 若系統(tǒng)對外界做正功 系統(tǒng)內(nèi)能減少 此過程做功的多少為轉(zhuǎn)化為內(nèi)能多少的量度 2 在絕熱過程中 內(nèi)能和其他形式的能一樣也是狀態(tài)量 氣體的初 末狀態(tài)確定了 即在初 末狀態(tài)的內(nèi)能也相應(yīng)地確定了 內(nèi)能的變化 U也確定了 而功是能量轉(zhuǎn)化的量度 所以 U W 即W也確定了 這也是判斷絕熱過程的一種方法 探究一 探究二 變式訓練1 多選 一物體獲得一定初速度后 沿著一粗糙斜面上滑 在上滑過程中 物體和斜面組成的系統(tǒng) A 機械能守恒B 總能量守恒C 機械能和內(nèi)能增加D 機械能減少 內(nèi)能增加解析 物體沿斜面上滑過程中 有摩擦力對物體做負功 所以物體的機械能減少 由能量守恒定律知 內(nèi)能應(yīng)增加 能量總量不變 答案 BD 探究一 探究二 熱和內(nèi)能問題探究 圍爐夜話 是古代中國文人認為最有生活情趣的一種生活方式 在 圍爐 的過程中 人的身體并沒有和爐子本身發(fā)生接觸 為什么還能夠感到溫暖 現(xiàn)代取暖的方式主要是暖氣 暖氣和爐子在能量傳遞方面有什么相同點 要點提示爐子和人身體沒有發(fā)生接觸也可以感到溫暖是因為熱量可以通過熱傳導的方法向外擴散 這和暖氣的散熱方式是相同的 探究一 探究二 知識歸納溫度 內(nèi)能和熱量的區(qū)別與聯(lián)系 探究一 探究二 典例剖析 例題2 多選 A B兩物體之間接觸 但沒有發(fā)生熱傳遞 則 A 兩物體所含有的熱量相等B 兩物體的內(nèi)能相等C 兩物體的溫度相同D 兩物體的內(nèi)能不一定相等 思考問題 1 熱傳遞發(fā)生的條件是什么 提示物體之間存在著溫度差 高溫物體放出熱量 低溫物體吸收熱量 若兩物體溫度相同 它們之間便不會發(fā)生熱傳遞 2 物體的溫度相等時 內(nèi)能相等嗎 提示不一定相等 探究一 探究二 解析 處于熱平衡的兩物體溫度相等 不發(fā)生熱傳遞 物體的內(nèi)能取決于物體的物質(zhì)的量 溫度和體積 溫度相等 內(nèi)能不一定相等 所以選項C D正確 答案 CD熱傳遞的過程分析熱量是熱傳遞過程中物體內(nèi)能變化的量度 在只有熱傳遞的過程中 沒有做功 物體吸收多少熱量 它的內(nèi)能就增加多少 反之 物體的內(nèi)能減少多少 物體就放出多少熱量 探究一 探究二 變式訓練2關(guān)于物體的內(nèi)能和熱量 下列說法中正確的是 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 在熱傳遞過程中 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 熱量是熱傳遞過程中內(nèi)能轉(zhuǎn)移的量度解析 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 在熱傳遞過程中 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項錯 關(guān)于熱量的論述 D項是正確的 答案 D 1 2 3 4 5 1 多選 在一個絕熱汽缸里 若因氣體膨脹 活塞把重物逐漸舉高 則在這個過程中 汽缸中的氣體 可視為理想氣體 A 溫度升高B 溫度降低C 內(nèi)能增加D 內(nèi)能減少解析 汽缸絕熱 封閉氣體膨脹對活塞做功 氣體的內(nèi)能減少 理想氣體的內(nèi)能只與氣體的溫度有關(guān) 可知氣體內(nèi)能減少 溫度降低 故B D兩項正確 答案 BD 1 2 3 4 5 2 關(guān)于熱傳遞 下列說法正確的是 A 熱傳遞是高溫物體的溫度傳給低溫物體B 并不接觸的物體之間不會發(fā)生熱傳遞C 比熱容相同的物體之間不會發(fā)生熱傳遞D 溫度相同的物體之間不會發(fā)生熱傳遞解析 熱傳遞實質(zhì)是內(nèi)能從高溫物體轉(zhuǎn)移到低溫物體 傳遞的不是溫度 傳遞的是熱量 A項錯誤 不接觸的物體之間可以通過熱輻射的方式進行熱傳遞 B項錯誤 熱量總是從溫度高的物體傳遞給溫度低的物體 和物體的比熱容沒有關(guān)系 C項錯誤 溫度相同的物體之間不存在溫度差 不會發(fā)生熱傳遞 D項正確 答案 D 1 2 3 4 5 3 關(guān)于溫度 熱量 內(nèi)能 以下說法正確的是 A 一個鐵塊的溫度升高 其內(nèi)能增大B 物體吸收熱量 其溫度一定升高C 溫度高的物體比溫度低的物體含有的熱量多D 溫度總是從物體熱的部分傳遞至冷的部分解析 選項B中 物體吸收熱量 溫度不一定就升高 例如晶體熔化 液體沸騰這些過程 選項C中熱量是在熱傳遞過程中傳遞能量的多少 是過程量 因此不能說物體含有熱量 選項D中 在熱傳遞的過程中 傳遞的是能量 不是溫度 溫度變化是能量變化的表象 答案 A 1 2 3 4 5 4 下列各事例通過熱傳遞改變物體內(nèi)能的是 A 車床上車刀切削工件后發(fā)熱B 擦火柴時火柴頭溫度升高C 用肥皂水淋車刀后車刀降溫D 搓搓手就會覺得手發(fā)熱解析 車床上車刀切削工件后發(fā)熱 擦火柴時火柴頭溫度升高 搓搓手就會覺得手發(fā)熱都是通過做功改變物體內(nèi)能 用肥皂水淋車刀后車刀降溫是通過熱傳遞改變物體內(nèi)能的 選項C正確 答案 C 1 2 3 4 5 5 如圖所示 瓶內(nèi)裝有少量的水 瓶口已塞緊 水上方空氣中有水蒸氣 用打氣筒向瓶內(nèi)打氣 當塞子從瓶口跳出時 瓶內(nèi)出現(xiàn) 白霧 這一現(xiàn)象產(chǎn)生的原因可以用下面三句話解釋 甲 水蒸氣凝結(jié)成小水珠 乙 瓶內(nèi)氣體推動瓶塞做功 內(nèi)能減小 丙 溫度降低 三句話正確的順序是 A 甲 乙 丙B 乙 丙 甲C 丙 甲 乙D 乙 甲 丙解析 根據(jù)題意因果順序的進程為 空氣推動瓶塞做功 空氣內(nèi)能減小 瓶內(nèi)空氣溫度降低 瓶內(nèi)水蒸氣液化成小水珠即 白霧 而瓶塞跳起的原因是用打氣筒往瓶內(nèi)打氣使氣體壓強增大所致 答案 B