《物体的内能》ppt课件34页.ppt

1 2 物体的内能 教学目的 知识与能力 1 知道分子的动能 分子的平均动能 知道物体的温度是分子平均动能大小的标志 2 知道分子的势能跟物体的体积有关 知道分子势能随分子间距离变化而变化的定性规律 3 知道什么是物体的内能 物体的内能与哪个宏观量有关 能区别物体的内能和机械能 4 知道做功和热传递在改变物体内能上是等效的 知道两者的区别 在培养学生能力方面 这节课中要让学生建立 分子动能 分子平均动能 分子势能 物体内能 热量等五个以上物理概念 又要让学生初步知道三个物理规律 温度与分子平均动能关系 分子势能与分子间距离关系 做功与热传递在改变物体内能上的关系 因此 教学中着重培养学生对物理概念和规律的理解能力 学方法的教育 在分子平均动能与温度关系的讲授中 渗透统计的方法 在分子间势能与分子间距离的关系上和做功与热传递关系上都要渗透归纳推理方法 重点 难点分析1 教学重点是使学生掌握三个概念 分子平均动能 分子势能 物体内能 掌握三个物理规律 温度与分子平均动能关系 分子势能与分子之间距离关系 热传递与功的关系 2 区分温度 内能 热量三个物理量是教学上的一个难点 分子势能随分子间距离变化的势能曲线是教学上的另一难点 三 教具1 压缩气体做功 气体内能增加的演示实验 圆形玻璃筒 活塞 硝化棉 2 幻灯及幻灯片 展示分子间势能随分子间距离变化而变化的曲线 一 物体的内能例1 2303年江苏高考3二 改变物体内能的两种方式例4三 热力学第一定律例5 6四 热力学第二定律 五 能量守恒定律热功当量的测定例7 8 9 04年高考题选江苏2 江苏5 湖南16 广东4 天津15 北京理综15 广西2 广西4 04年全国理综16 全国理综17 2005年广东卷4 2005年江苏高考7 2005年江苏高考9 2005年理综全国卷 162005年广东卷13 2 物体的内能 一 物体的内能 1 分子的动能 物体内所有分子的动能的平均值叫做分子的平均动能 温度升高 分子热运动的平均动能越大 温度越低 分子热运动的平均动能越小 温度是物体分子热运动的平均动能的标志 2 分子势能 由分子间的相互作用和相对位置决定的能量叫分子势能 分子力做正功 分子势能减少 分子力做负功 分子势能增加 在平衡位置时 r r0 分子势能最小 分子势能的大小跟物体的体积有关系 3 物体的内能 体积变化时 分子势能发生变化 因而物体的内能发生变化 温度升高时 分子的平均动能增加 因而物体内能增加 所以物体的内能跟物的温度和体积都有关系 由于分子热运动的平均动能跟温度有关系 分子势能跟体积有关系 物体中所有分子做热运动的动能和分子势能的总和 叫做物体的内能 此外 还跟物体的质量和物态有关 注意 做功和热传递对改变物体的内能是等效的 但是在本质上有区别 做功是其它形式的能与内能相互转化的过程 热传递是物体间内能转移的过程 能够改变物体内能的物理过程有两种 做功和热传递 2 热传递也做功可以改变物体的内能 1 做功可以改变物体的内能 二 改变物体内能的两种方式 三 热力学第一定律 在一般情况下 如果物体跟外界同时发生做功和热传递的过程 那么 外界对物体所做的功W加上物体从外界吸收的热量Q 等于物体内能的增加 U 即 U W Q 上式所表示的功 热量跟内能改变之间的定量关系 在物理学中叫做热力学第一定律 符号规则 内能增加 U 0 内能减少 U 0外界对物体做功W 0 物体对外界做功W 0物体从外界吸热Q 0 物体向外界放热Q 0 热量总是从高温物体传到低温物体 但是不可能自动从低温物体传递到高温物体 而不引起其它变化 这是按照热传导的方向性来表述的 不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功 而不引起其它变化 机械能可以全部转化为内能 内能却不可能全部转化为机械能 而不引起其它变化 这是按照机械能与内能转化过程的方向性来表述的 第二类永动机是不可能制成的 四 热力学第二定律 五 能量守恒定律 功是能量转化的量度 热力学第一定律表示 做功和热传递提供给一个物体多少能量 物体的内能就增加多少 能量在转化或转移中守恒 能量既不会凭空产生 也不会凭空消失 它只能从一种形式转化为别的形式 或者从一个物体转移到别的物体 这就是能量守恒定律 1 下列说法正确的是 A 温度是分子内能大小的标志B 物体吸热温度一定升高C 物体不吸热温度也可升高D 温度高的物体具有较多的热量 C 2 比较100 C时 18g的水 18g的水蒸气和32g氧气可知 A 分子数相同 分子的平均动能也相同 B 分子数相同 内能也相同 C 分子数相同 分子的平均动能不相同 D 分子数不同 内能也不相同 A c 分子间的势能变化的情况是先 后 3 两个分子之间的距离由r r0开始向外移动 直至相距无限远的过程中 b 分子力做功的情况是先做功 后做功 a 分子力的大小变化的情况是先 后 再 如图 甲分子固定在坐标原点O 乙分子位于x轴上 甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示 F 0为斥力 F 0为引力 a b c d为x轴上四个特定的位置 现把乙分子从a处由静止释放 则 A 乙分子从a到b做加速运动 由b到c做减速运动B 乙分子由a到c做加速运动 到达c时速度最大C 乙分子由a到b的过程中 两分子间的分子势能一直减少D 乙分子由b到d的过程中 两分子间的分子势能一直增加 BC 03年江苏高考3 4 关于物体内能及其变化 下列说法中正确的是 A 物体的温度改变时 其内能必定改变B 物体对外做功 其内能不一定改变 向物体传递热量 其内能不一定改变C 对物体做功 其内能必定改变 物体向外传出一定热量 其内能必定改变D 若物体与外界不发生热交换 则物体的内能必定不改变 B 6 关于内能的概念下列说法中正确的是 A 温度高的物体 内能一定大 B 物体吸收热量 内能一定增大 C 100 C的水变成100 C水蒸气 内能一定增大 D 物体克服摩擦力做功 内能一定增大 C 5 外界对一定质量的气体做了200J的功 同时气体又向外界放出了80J的热量 则气体的内能 填 增加 或 减少 了J 增加 120 7 瀑布从10m高处落下 如果下落中减少的机械能有50 转化为水的内能 水升高温度是多少 水的比热容是4 2 103J kg K t 50 4200 0 012 解 下落中减少的机械能 E mgh m 10 10 100m J 水升高温度增加的内能 由能量守恒定律50 E Q 50m 4 2 103 m t Q cmt 4 2 103 m t 8 一粒质量为100g的铅弹的 以200m s的水平速度射入静止在光滑水平面 质量为1 9kg的物体而未穿出 求 1 铅弹损失的动能 2 若整个系统损失的动能全部转变为热 且有50 被铅弹吸收 那么铅弹温度升高多少度 铅弹比热容为126J kg t 0 5 1900 126 0 1 75 4 解 1 由动量守恒定律mv M m V V 0 1 200 2 10m s EK子 1 2mv2 1 2mV2 1995J 2 系统损失的总能量 EK 1 2mv2 1 2 M m V2 1900J 由能量守恒定律 50 EK cm t 9 横截面积为2dm2的圆筒内装有0 6kg的水 太阳光垂直照射了2分钟 水温升高了1 设大气顶层的太阳能只有45 到达地面 试估算出太阳的辐射功率为多少 保留一位有效数字 日地平均距离为1 5 1011m P 4 r2P1 4 2 25 1022 2 33 103 6 1026W 解 水温升高吸热Q cm t 4200 0 6 1 2 52 103J 地面单位面积单位时间接收的能量 E1 Q St 2 52 103 0 02 120 1 05 103J m2s 太阳照射到地面单位面积的功率 P1 E1 0 45 2 33 103W m2 太阳发出的总功率 江苏高考 下列说法正确的是 A 物体放出热量 温度一定减低B 物体内能增加 温度一定升高C 热量能自发地从低温物体传给高温物体D 热量能自发地从高温物体传给低温物体 D 江苏高考 甲 乙两个相同的密闭容器中分别装有等质量的同种气体 已知甲 乙容器中气体的压强分别为p甲 p乙 且p甲 p乙 则 A 甲容器中气体的温度高于乙容器中气体的温度B 甲容器中气体的温度低于乙容器中气体的温度C 甲容器中气体分子的平均动能小于乙容器中气体分子的平均动能D 甲容器中气体分子的平均动能大于乙容器中气体分子的平均动能 BC 16 一定量的气体吸收热量 体积膨胀并对外做功 则此过程的末态与初态相比 A 气体内能一定增加B 气体内能一定减小C 气体内能一定不变D 气体内能是增是减不能确定 湖南 D 广东高考4 4 下列说法正确的是 A 机械能全部变成内能是不可能的B 第二类永动机不可能制造成功的原因是因为能量既不会凭空产生 也不会凭空消失 只能从一个物体转移到另一个物体 或从一种形式转化成另一种形式 C 根据热力学第二定律可知 热量不可能从低温物体传到高温物体D 从单一热源吸收的热量全部变成功是可能的 D 15 下列说法正确的是 A 热量不能由低温物体传递到高温物体B 外界对物体做功 物体的内能必定增加C 第二类永动机不可能制成 是因为违反了能量守恒定律D 不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功 而不引起其他变化 天津15 D 15 下列说法正确的是 A 外界对气体做功 气体的内能一定增大B 气体从外界吸收热量 气体的内能一定增大C 气体的温度越低 气体分子无规则运动的平均动能越大D 气体的温度越高 气体分子无规则运动的平均动能越大 北京理综15 D 2 下列说法哪些是正确的 A 水的体积很难被压缩 这是分子间存在斥力的宏观表现B 气体总是很容易充满容器 这是分子间存在斥力的宏观表现C 两个相同的半球壳吻合接触 中间抽成真空 马德堡半球 用力很难拉开 这是分子间存在吸引力的宏观表现D 用力拉铁棒的两端 铁棒没有断 这是分子间存在吸引力的宏观表现 广西2 AD 广西4 4 下列说法正确的是 A 外界对一物体做功 此物体的内能一定增加B 机械能完全转化成内能是不可能的C 将热量传给一个物体 此物体的内能一定改变D 一定量气体对外做功 气体的内能不一定减少 D 全国理综16 16 一定质量的理想气体 从某一状态开始 经过一系列变化后又回一开始的状态 用W1表示外界对气体做的功 W2表示气体对外界做的功 Q1表示气体吸收的热量 Q2表示气体放出的热量 则在整个过程中一定有 A Q1 Q2 W2 W1B Q1 Q2C W1 W2D Q1 Q2 点拨 整个过程的内能不变 E 0 由热力学第一定律 E W总 Q总 0 Q总 W总 Q1 Q2 W2 W1 A 如图所示 密闭绝热的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 A EP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C EP全部转换成活塞的重力势能和气体的内能D EP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 全国理综17 D 广东卷4 封闭在气缸内一定质量的气体 如果保持气体体积不变 当温度升高时 以下说法正确的是 A 气体的密度增大B 气体的压强增大C 气体分子的平均动能减小D 每秒撞击单位面积器壁的分子数增多 BD 7 下列关于分子和分子势能的说法中 正确的是 A 当分子力表现为引力时 分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而增大 B 当分子力表现为引力时 分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而减小C 当分子力表现为斥力时 分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大D 当分子力表现为斥力时 分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而减小 江苏高考7 C 提示 在平衡位置时 分子势能最小 9 分别以p V T表示气体的压强 体积 温度 一定质量的理想气体 其初始状态表示为 p0 V0 T0 若分别经历如下两种变化过程 从 p0 V0 T0 变为 p1 V1 T1 的过程中 温度保持不变 T1 T0 从 p0 V0 T0 变为 p2 V2 T2 的过程中 既不吸热 也不放热在上述两种变化过程中 如果V1 V2 V0 则 p1 p2 T1 T2B p1 p2 T1T2 江苏高考9 A 解 在 中 由热一律 E W QQ 0WT2 由气态方程p1V1 T1 p2V2 T2V1 V2T1 T2 p1 p2 理综全国卷 16 16 对于一定量的气体 可能发生的过程是 A 等压压缩 温度降低B 等温吸热 体积不变C 放出热量 内能增加D 绝热压缩 内能不变 解 由PV T CP不变 V减小 T也减小 A正确 由 E Q W T不变 E 0 Q 0 则W 0 V增大 B错 由 E Q W Q 0 V减小 W 0