高中物理《功和内能》课件选修.ppt

第一节功和内能,知识回顾,2.什么叫内能？与哪些因素有关？,3.质量、温度相同的物体，内能必定相等对吗？,1.（机械）功的两个不可缺少的因素是什么？电流做功与哪些因素有关？,物体的内能与温度和体积的关系,温度变时分子动能变，体积变时分子势能变，因此物体的内能决定于它的温度和体积，但是这句话却不能作为判断两物体内能大小的依据。如两物体温度和体积均相同，而内能却没有确定的关系。再如，0OC的冰熔化成OC水体积减小，不能就此认为其势能也减小，而应该从改变内能的方式上分析,冰熔化过程吸收热量，内能增加，而温度不变，所增加的只是分子的势能,结论：做功使得物体（密闭气体）温度升高,焦耳,1818年12月24日生于英国曼彻斯特，起初研究电学和磁学。1840年在英国皇家学会上宣布了电流通过导体产生热量的定律，即焦耳定律。焦耳测量了热与机械功之间的当量关系热功当量，为热力学第一定律和能量守恒定律的建立奠定了实验基础。,一、焦耳的实验,系统只由于外界对它做功而与外界交换能量它不从外界吸热，也不向外界放热，这样的过程叫绝热过程,绝热过程：,焦耳实验是一个需要在绝热过程中完成的实验,焦耳二个代表性实验：焦耳热功当量实验装置机械功,实验结论：只要重力所做的功相同，容器内水温上升的数值都是相同的，即系统状态的变化是相同的。,焦耳二个代表性实验：焦耳热功当量实验装置电功,实验结论：只要所做的电功相等，则系统温度上升的数值是相同的，即系统的状态变化是相同的。,从焦耳的实验中可以得出什么结论？,1.在各种不同的绝热过程中，系统状态的改变与做功方式无关，仅与做功数量有关。,2.测出了热功当量（热与机械功之间的当量关系），为热力学第一定律和能量守恒定律的建立奠定了实验基础。,在热力学系统的绝热过程中，外界对系统所做的功仅由过程的始末两个状态决定，不依赖于做功的具体过程和方式。,类比思考：哪些力做功仅由物体的起点和终点两个位置决定，与物体的运动路径无关？,重力,电场力,重力做功对应重力势能,电场力做功对应电势能（电能）,在热力学系统的绝热过程中，外界对系统所做的功仅由过程的始末两个状态决定，不依赖于做功的具体过程和方式。,功是能量转化的量度,内能U,：只依赖于系统自身状态的物理量,内能与状态参量温度、体积有关，即由它的状态决定,内能的增加量UU2U1等于外界对系统所做的功,UW,二、内能,呈现雾状,1.系统指的是什么？,实验研究的对象是瓶中的气体与打气筒中的气体，那么我们的系统也就是这二部分气体。,2.出现了什么现象？,3.为什么会呈现雾状？,为什么会呈现雾状？,当用打气筒向瓶内打气时，外界对系统做功，使得系统的内能增加，温度升高，压强增大，使瓶塞从瓶口中喷出。看到雾状物的原因在于，在塞子突然跳起时，气体绝热膨胀对外做功，内能减少，温度下降，水蒸汽（或酒精蒸气）有一部分被液化成小液滴,小结1、焦耳热功当量实验2、绝热过程3、物体内能的宏观描述4、绝热过程中作功和内能的关系,1.下列说法正确的是（）A分子的动能与分子的势能的和叫做这个分子的内能B物体的分子势能由物体的温度和体积决定C物体的速度增大时，物体的内能增大D物体的内能减小时，物体的温度可能增加,D,练习巩固,2.一个铁块沿斜面匀速滑下，关于物体的机械能和内能的变化，下列判断中正确的是（）A物体的机械能和内能都不变B物体的机械能减少，内能不变C物体的机械能增加，内能增加D物体的机械能减少，内能增加,D,如图所示,绝热具有一定质量的活塞,活塞的上部封闭着气体,下部为真空,活塞与器壁的摩擦忽略不计,置于真空中的轻弹簧的一端固定于理想气体容器的底部.另一端固定在活塞上,弹簧被压缩后用绳扎紧,此时弹簧的弹性势能为EP(弹簧处于自然长度时的弹性势能为零),现绳突然断开,弹簧推动活塞向上运动,经过多次往复运动后活塞静止,气体达到平衡态,经过此过程（）AEP全部转换为气体的内能B.EP一部分转换成活塞的重力势能,其余部分仍为弹簧的弹性势能CEP全部转换成活塞的重力势能和气体的内能DEP一部分转换成活塞的重力势能,一部分转换为气体的内能,其余部分仍为弹簧的弹性势能,04年全国理综17,D,05年全国卷19.,一定质量的气体经历一缓慢的绝热膨胀过程。设气体分子间的势能可忽略，则在此过程中（）A外界对气体做功，气体分子的平均动能增加B外界对气体做功，气体分子的平均动能减少C气体对外界做功，气体分子的平均动能增加D气体对外界做功，气体分子的平均动能减少,D,问题与练习,1.分子动理论对内能的微观定义是：-本节热力学对内能的定义是：-当系统状态改变时，按照热力学对内能的定义，则物体的内能改变；而按分子动理论，系统状态改变时，描述系统状态的参量发生了变化，例如温度和体积改变，而分子的平均动能与温度有关，分子的势能与体积有关，所以系统的内能就要改变。因此内能年的两种定义是一致的。,问题与练习,2.（从功是能量转化的量度角度出发思考）例1：汽车刹车例2：双手摩擦例3：电磁感应中，阻尼振动中的能量变化3.10.1-2重物的重力势能转化为水的内能；10.1.3重物的机械能转化为电能，电能再转化为液体的内能,问题与练习,4.（1）气体在真空中绝热膨胀的过程中，不受阻力，所以气体不做功。需要特别注意的是，当气体向真空中膨胀时，气体不做功，这样的膨胀通常称为自由膨胀（2）气体在大气中绝热膨胀的过程中，气体对外做功，所需要的能量来自于气体的内能，因此在此过程中，气体的内能要减少。,拓展,对于气体在膨胀或