高中物理 第10章 热力学定律 第1节 功和内能课件 新人教版选修33.ppt

第十章 热力学定律 情景切入 地球上的能源很多 提供能量的形式各不相同 风 水 洋流和波浪等是以机械能的形式提供的 可以利用各种风力机械和水力机械转化为动力或电力 煤 石油和天然气等一般是通过燃烧把化学能转化为内能 内能可以直接利用 一些热力机械可以把内能转化为动力带动机械或交通工具工作 也可进行热力发电 能量可以互相转化 各种能量最终都转化为内能 你是否知道能量间的转化具有一定的规律呢 请你在本章的学习中得出答案吧 知识导航 本章主要讲述了改变物体内能的两种方式 做功和热传递 热力学第一定律和能量守恒定律 以及热力学第二定律和能量耗散 本章从焦耳的热功当量实验切入 从功是能量转化的量度来认识内能 接着从内能改变的方式 热传递说明热与内能的关系 能的转化和守恒定律是自然界普遍适用的规律 接着以热力学定律来说明能量与热量的区别及联系 最后以新能源开发与应用来结束本章 本章教材共六节 整章内容可分四部分 第一部分即第一 二节 了解做功和热传递与内能的关系 第二部分即第三节 学习热力学第一定律及其微观解释 第四部分即第四 五 六节 了解热力学第二定律及其微观解释 能源和可持续发展及开发新能源的意义 本章重点 改变物体内能的两种方式 做功和热传递 热力学第一定律 本章难点 能量守恒定律 热力学第二定律及微观解释 学法指导 本章内容规律较多 且较抽象 初学者理解起来不太容易 给学习带来一定难度 如何突破本章知识要点 把握重点 掌握方法是关键 要注意从实验和模型来建立物理图景 把抽象的事物形象化 更要注意利用科学的假说和模型来研究问题 把不能直接观测的对象转化为能够直接观测的对象 第一节功和内能 课前预习 1 绝热过程系统只通过对外界做功或 做功而与外界 能量 它不从外界 也不向外界 2 代表实验 1 重物下落带动叶片搅拌容器中的水 引起水温 2 通过电流的 给水加热 3 实验结论在各种不同的绝热过程中 系统状态的改变与 无关 仅与做功 有关 焦耳的实验 外界对它 不交换 吸热 散热 上升 热效应 做功方式 数量 1 内能任何一个热力学系统都存在一个 的物理量 叫系统的内能 2 做功与内能的关系做功可以改变系统的内能 功是系统内能转化的 在国际单位制中 内能和功的单位都是焦耳 j 3 内能变化与做功的关系 1 在绝热过程中 外界对系统做功 系统的 内能的增量就等于外界 即 u u2 u1 2 在绝热过程中 系统对外界做功 系统的 内能的减少量就等于系统 即 u u2 u1 功和内能 只依赖于系统自身状态 量度 内能增加 对系统做的功 w 内能减少 对外界做的功 w 判一判 1 某一系统经历绝热过程时 只要初末状态相同 则做功数量也一定相同 2 在绝热过程中 做功方式不同会直接影响系统状态变化的最终结果 3 在绝热过程中 系统对外界做的功等于系统内能的增加量 4 功和内能都是能量转化的量度 5 搓搓手会感到手暖和些 是通过做功改变了手的内能 选一选 多选 一定质量的气体封闭在绝热的气缸内 当用活塞压缩气体时 一定增大的物理量有 不计气体分子势能 a 气体体积b 气体分子密度c 气体内能d 气体分子的平均动能解析 外力做功 气体体积减小 分子密度增大 内能增加 温度升高 分子的平均动能增加 bcd 想一想 打气筒是日常生活中的一种工具 当我们用打气筒给自行车打气的时候 就是在克服气体压力和摩擦力做功 打气的过程中你有没有试着去摸一下打气筒的外壳 有什么感觉 打气筒的温度升高了 这是怎么回事呢 答案 做功的过程是能量转化的过程 做功使得系统的内能增加了 所以温度升高 课内探究 火 不但可以用来取暖 还可以用来加热食物 火 把人类带入了文明的殿堂 我们的祖先很早就发明了 钻木取火 的用具 使人们不再仅仅依靠自然的 恩赐 而得到 火 你知道 钻木取火 的道理吗 探究做功和内能变化的关系 1 内能与内能变化 1 物体的内能是指物体内所有分子热运动的动能和分子势能之和 2 当物体温度变化时 分子平均动能变化 物体体积变化时 分子势能发生变化 即物体的内能是由它的状态决定的 且物体的内能变化只由初 末状态决定 与中间过程及方式无关 2 做功与内能变化的关系 1 做功改变物体内能的过程是其他形式的能 如机械能 与内能相互转化的过程 2 在绝热过程中 外界对物体做多少功 就有多少其他形式的能转化为内能 物体的内能就增加多少 3 功和内能的区别 1 功是过程量 内能是状态量 2 在绝热过程中 做功一定能引起内能的变化 3 物体的内能大 并不意味着做功多 在绝热过程中 只有内能变化较大时 对应着做功较多 特别提醒 1 外界对某一系统做功时 系统的内能不一定增加 还要看该系统有没有向外放热 以及向外放热的多少 2 在绝热过程中 系统内能的增加量等于外界对系统所做的功 多选 江苏省徐州市2017 2018学年高二下学期期中 用密封性好 充满气体的塑料袋包裹易碎品 如图所示 充气袋四周被挤压时 假设袋内气体与外界无热交换 则袋内气体 a 体积减小 内能增大b 体积减小 压强减小c 对外界做负功 内能增大d 对外界做正功 压强减小解题指导 1 气体体积减小 外界对气体做正功 2 应用做功与内能变化的关系判断内能的变化 典例 ac c 素养提升 焦耳的两个代表性实验 多选 如图为焦