201x-201x学年高中物理 第10章 热力学定律 第1节 功和内能 新人教版选修3-3

1、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

2、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

3、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

4、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UU2U1_。 (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UU2U1_,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。(

5、) (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？

6、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

7、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20172018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