第1節(jié)　功、熱和內(nèi)能的改變 教學(xué)課件

物理第三章熱力學(xué)定律第1節(jié)功、熱和內(nèi)能的改變01必備知識素養(yǎng)奠基02關(guān)鍵能力素養(yǎng)形成03分層演練素養(yǎng)達(dá)標(biāo)[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1．掌握從熱力學(xué)角度認(rèn)識內(nèi)能的概念。了解焦耳的兩個實(shí)驗(yàn)。2．知道做功與內(nèi)能改變的數(shù)量關(guān)系。知道傳熱的熱量與內(nèi)能變化的關(guān)系。3．知道做功和傳熱是改變內(nèi)能的兩種方式，且對改變系統(tǒng)內(nèi)能是等效的。知識點(diǎn)1焦耳的實(shí)驗(yàn)1．絕熱過程：系統(tǒng)不從外界______，也不向外界______的過程。2．代表性實(shí)驗(yàn)(1)重物下落時帶動葉片攪拌容器中的水，引起水溫______；(2)電流通過浸在液體中的電阻絲，由電流的_________給液體加熱。吸熱放熱上升熱效應(yīng)3．實(shí)驗(yàn)結(jié)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狀態(tài)決定，而與做功的______無關(guān)。4．內(nèi)能：任何一個熱力學(xué)系統(tǒng)必定存在一個只依賴于系統(tǒng)____________的物理量，這個物理量在兩個狀態(tài)間的差別與外界在______過程中對系統(tǒng)所做的功相聯(lián)系。鑒于功是能量______的量度，所以這個物理量必定是系統(tǒng)的一種能量，我們把它稱為系統(tǒng)的內(nèi)能。方式自身狀態(tài)絕熱變化知識點(diǎn)2功與內(nèi)能的改變1．功與內(nèi)能的改變在熱力學(xué)系統(tǒng)的絕熱過程中，當(dāng)系統(tǒng)從狀態(tài)1經(jīng)過絕熱過程達(dá)到狀態(tài)2時,內(nèi)能的變化量ΔU＝U2－U1，等于外界對系統(tǒng)所做的功W，即ΔU＝___。2．理解(1)ΔU＝W的適用條件是______過程。(2)在絕熱過程中：外界對系統(tǒng)做功，系統(tǒng)的內(nèi)能______；系統(tǒng)對外做功,系統(tǒng)的內(nèi)能______。W絕熱增加減少[判一判]1．(1)系統(tǒng)只從外界吸熱，而不向外界放熱的過程就是絕熱過程。(

)(2)在絕熱過程中，外界對系統(tǒng)做多少功，內(nèi)能就能增加多少。(

)(3)功和內(nèi)能都是能量轉(zhuǎn)化的量度。(

)×√×知識點(diǎn)3熱與內(nèi)能的改變1．傳熱(1)條件：物體的______不同。(2)定義：兩個______不同的物體相互接觸時，溫度高的物體要降溫，溫度低的物體要升溫，___從高溫物體傳到了低溫物體。溫度溫度熱2．熱和內(nèi)能的改變(1)熱量是在單純的傳熱過程中系統(tǒng)______變化的量度。(2)表達(dá)式：______。(3)傳熱和做功在改變系統(tǒng)內(nèi)能上的異同：①做功和傳熱都能引起系統(tǒng)______的改變。②做功是內(nèi)能與其他形式的能____________；傳熱只是不同物體(或一個物體的不同部分)之間_______________。內(nèi)能ΔU＝Q內(nèi)能發(fā)生轉(zhuǎn)化內(nèi)能的轉(zhuǎn)移[判一判]2．(1)做功和傳熱都可改變物體的內(nèi)能，從效果上是等效的。(

)(2)熱量一定從內(nèi)能多的物體傳遞給內(nèi)能少的物體。(

)(3)傳熱只能發(fā)生在兩個物體間，同一物體不能發(fā)生傳熱。(

)√××1．(做功與內(nèi)能變化的關(guān)系)在絕熱過程中，外界壓縮氣體做功20J，下列說法正確的是(

)A．氣體內(nèi)能一定增加20JB．氣體內(nèi)能增加必定小于20JC．氣體內(nèi)能增加可能小于20JD．氣體內(nèi)能可能不變解析：做功的過程是能量轉(zhuǎn)化的過程，在絕熱過程中，做多少功，內(nèi)能就增加多少，所以A正確?！?．(傳熱)關(guān)于傳熱，下列說法正確的是(

)A．傳熱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)生傳熱C．比熱容相同的物體之間不會發(fā)生傳熱D．溫度相同的物體之間不會發(fā)生傳熱√解析：傳熱實(shí)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錯誤；不接觸的物體之間可以通過熱輻射的方式進(jìn)行傳熱，B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錯誤；溫度相同的物體之間不存在溫度差，不會發(fā)生傳熱，D正確。3．(做功、熱量和內(nèi)能的關(guān)系)(多選)下列關(guān)于熱量、功和內(nèi)能的說法正確的是(

)A.熱量、功、內(nèi)能三者的物理意義等同B．熱量、功都可以作為物體內(nèi)能的量度C．熱量、功都可以作為物體內(nèi)能變化的量度D．熱量、功、內(nèi)能的單位相同√√解析：物體的內(nèi)能是指物體內(nèi)所有分子動能和分子勢能的總和，而要改變物體的內(nèi)能可以通過做功和傳熱兩種途徑，這三者的物理意義不同，A錯誤；熱量是表示在傳熱過程中物體內(nèi)能變化了多少，而功也是用做功的方式量度物體內(nèi)能變化了多少，B錯誤，C正確；三者的單位都是焦耳，D正確。4.(做功、熱量和內(nèi)能的關(guān)系)下列說法正確的是(

)A．做功和傳熱是改變物體內(nèi)能的兩種不同的物理過程B．做功和傳熱在改變物體內(nèi)能上是等效的，因此對物體做功就是對物體傳熱C．熱量是傳熱過程中，內(nèi)能大的物體向內(nèi)能小的物體或物體內(nèi)能大的部分向內(nèi)能小的部分轉(zhuǎn)移的內(nèi)能大小的量度D．高溫物體具有的熱量多，低溫物體具有的熱量少√解析：做功和傳熱是改變物體內(nèi)能的兩種不同的物理過程，故A正確；做功和傳熱在改變物體內(nèi)能上是等效的，但是對物體做功與對物體傳熱的本質(zhì)是不同的，故B錯誤；熱量是傳熱過程中，溫度高的物體向溫度低的物體或物體溫度高的部分向溫度低的部分轉(zhuǎn)移的內(nèi)能大小的量度，故C錯誤；熱量是傳熱過程中內(nèi)能變化的量度，是過程量，故D錯誤。探究一做功與內(nèi)能變化的關(guān)系【問題導(dǎo)引】1.如圖，在有機(jī)玻璃筒底放少量浸有乙醚的棉花，壓下活塞，觀察棉花的變化。(1)你能看到什么現(xiàn)象？實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說明了什么問題？(2)圖中用力按壓活塞時為什么一定要迅速？2．在焦耳的許多實(shí)驗(yàn)中，有兩個最具有代表性：一個實(shí)驗(yàn)是讓重物下落帶動葉片攪拌容器中的水，引起水溫上升；另一個實(shí)驗(yàn)是通過電流的熱效應(yīng)給水加熱。焦耳的這兩個實(shí)驗(yàn)說明了什么問題？提示：1.(1)可以看到棉花燃燒。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說明壓縮空氣做功，使空氣內(nèi)能增大，達(dá)到棉花的燃點(diǎn)后引起棉花燃燒。(2)迅速按下活塞是為了減少傳熱，創(chuàng)造一個絕熱條件。2．做功和傳熱對改變物體的內(nèi)能是等效的。1．內(nèi)能與內(nèi)能變化(1)物體的內(nèi)能是指物體內(nèi)所有分子熱運(yùn)動的動能和分子勢能之和。(2)當(dāng)物體溫度變化時，分子平均動能變化；物體體積變化時，分子勢能發(fā)生變化，即物體的內(nèi)能是由它的狀態(tài)決定的，且物體的內(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(jī)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。3．功和內(nèi)能的區(qū)別(1)功是過程量，內(nèi)能是狀態(tài)量。(2)在絕熱過程中，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。在絕熱過程中，只有內(nèi)能變化較大時，對應(yīng)著做功較多。特別提醒：(1)外界對某一系統(tǒng)做功時，系統(tǒng)的內(nèi)能不一定增加，還要看該系統(tǒng)有沒有向外放熱，以及向外放熱的多少。(2)在絕熱過程中，系統(tǒng)內(nèi)能的增加量等于外界對系統(tǒng)所做的功。【例1】在下圖焦耳的兩個實(shí)驗(yàn)中，各是什么形式的能轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的內(nèi)能？[解析]

題圖1中，物體下落，減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為物體的內(nèi)能；題圖2中，重物帶動發(fā)電機(jī)工作，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，發(fā)電機(jī)工作，將電能轉(zhuǎn)化為液體的內(nèi)能。[答案]

物體下落，減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為物體的內(nèi)能重物帶動發(fā)電機(jī)工作，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，發(fā)電機(jī)工作，將電能轉(zhuǎn)化為液體的內(nèi)能【例2】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(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)減小，內(nèi)能增加√[針對訓(xùn)練1]

(多選)(2021·吉林江城中學(xué)高二期中)下述各種改變物體內(nèi)能的方法，屬于做功方式的是(

)A．冷物體接觸熱物體后變熱B．鋸木頭時，鋸條發(fā)熱C．電流通過電爐絲，電爐絲發(fā)熱D．物體在火爐旁被烤熱√√解析：冷物體接觸熱物體后變熱是通過傳熱改變物體內(nèi)能，A錯誤；鋸木頭時，鋸條發(fā)熱，鋸條克服摩擦力做功，

B正確；電流做功，電爐絲發(fā)熱，C正確；物體在火爐旁被烤熱是通過傳熱改變物體內(nèi)能，D錯誤。探究二做功、熱量和內(nèi)能的關(guān)系1．熱量和內(nèi)能(1)內(nèi)能是由系統(tǒng)的狀態(tài)決定的，狀態(tài)確定，系統(tǒng)的內(nèi)能也隨之確定。要使系統(tǒng)的內(nèi)能發(fā)生變化，可以通過傳熱和做功兩種方式來完成。(2)熱量是傳熱過程中的特征物理量，熱量只是反映物體在狀態(tài)變化過程中所轉(zhuǎn)移的能量，是用來衡量物體內(nèi)能變化的，有過程，才有變化，離開過程，毫無意義。(3)對某一狀態(tài)而言，只有“內(nèi)能”，不存在“熱量”和“功”。不能說一個系統(tǒng)中含有多少熱量。2．熱量與溫度：熱量是系統(tǒng)內(nèi)能變化的量度，而溫度是系統(tǒng)內(nèi)大量分子做無規(guī)則運(yùn)動劇烈程度的標(biāo)志。傳熱的前提條件是兩個系統(tǒng)之間要有溫度差,傳遞的是熱量而不是溫度。3．改變內(nèi)能的兩種方式的比較比較項(xiàng)目做功傳熱內(nèi)能變化外界對物體做功，物體的內(nèi)能增加；物體對外界做功，物體的內(nèi)能減少物體吸收熱量，內(nèi)能增加；物體放出熱量，內(nèi)能減少物理實(shí)質(zhì)其他形式的能與內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化不同物體間或同一物體不同部分之間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移相互聯(lián)系做一定量的功和傳遞相同量的熱量在改變內(nèi)能的效果上是相同的【例3】下列說法中正確的是(

)A．100℃的水變?yōu)?00℃的水蒸氣的過程中內(nèi)能增大B．0℃的冰熔化為0℃的水的過程中內(nèi)能不變C．物體溫度升高，內(nèi)能一定增加D．物體吸熱后溫度一定升高√[解析]

100℃的水變?yōu)?00℃的水蒸氣過程中，溫度不變，所以分子的平均動能不變，但分子勢能增大，所以內(nèi)能增大，故A正確；0℃的冰熔化成0℃水的過程中，溫度不變，吸收熱量，內(nèi)能增加，故B錯誤；物體的內(nèi)能由分子勢能和分子動能共同決定，溫度升高，分子平均動能增加，但是分子勢能可能減少，所以總體內(nèi)能不一定增加，故C錯誤；晶體在熔化時，吸收熱量，溫度不變，內(nèi)能增加，故D錯誤。【例4】

(多選)下列說法中正確的是(

)A．做功和傳熱是改變物體內(nèi)能的兩種本質(zhì)不同的物理過程，做功是其他形式的能和內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化，傳熱是物體內(nèi)能的轉(zhuǎn)移B．外界對物體做功，物體的內(nèi)能一定增大C.物體向外界放熱，物體的內(nèi)能一定增大D．物體內(nèi)能發(fā)生了改變，可能是做功引起的，也可能是傳熱引起的，還可能是兩者共同引起的√√[解析]

做功和傳熱改變物體內(nèi)能的本質(zhì)不同，因?yàn)樽龉Φ倪^程是不同形式的能相互轉(zhuǎn)化的過程，而傳熱是同種形式的能量(內(nèi)能)在不同的物體之間或物體不同的部分之間傳遞或轉(zhuǎn)移，A正確；物體內(nèi)能的變化取決于做功和傳熱兩種途徑，單就一個方面的改變不足以斷定其內(nèi)能的變化情況，B、C錯誤，D正確。[針對訓(xùn)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．在傳熱過程中，內(nèi)能大