物理粤教选修3-3++3.1第3章++第1节++内能++功++热量(课件)

1、第三章第三章 学基础学基础 第一节第一节 内能内能 功功 热量课热量课 程程 导导 入入(学生用书学生用书P65) 我们在本书第一章中学过内能的概念我们在本书第一章中学过内能的概念,知道内能是物体内部知道内能是物体内部所有分子做热运动的动能和分子势能的总和所有分子做热运动的动能和分子势能的总和,从宏观上看从宏观上看,物物体的内能取决于物体的温度体的内能取决于物体的温度 体积体积 物质的量物质的量.但我们通常关但我们通常关心的不是物体具有多少内能心的不是物体具有多少内能,而是物体内能的变化而是物体内能的变化,所以我们所以我们要学习内能的变化途径要学习内能的变化途径:做功和热传递做功和热传递.课课

2、 标标 解解 读读 (学生用书学生用书P65) 1.理解内能理解内能 功功 热量的概念热量的概念.2.知道改变物体内能的两种方式知道改变物体内能的两种方式.3.理解做功和热传递在改变物体内能上的区别和联系理解做功和热传递在改变物体内能上的区别和联系. 要要 点点 扫扫 描描(学生用书学生用书P65) 1.改变物体内能的两种方式是改变物体内能的两种方式是做功做功和和热传递热传递.2.没有做功而使物体没有做功而使物体内能内能改变的现象称为热传递改变的现象称为热传递,热量是热传热量是热传递过程中物体递过程中物体内能变化内能变化的量度的量度.3.就改变物体的内能来说就改变物体的内能来说,做功和热传递是

3、做功和热传递是等效等效的的,都可以做都可以做为为内能变化内能变化的量度的量度.重点难点突破重点难点突破 (学生用书学生用书P65) 一一 做功和热传递在改变内能上的关系做功和热传递在改变内能上的关系1.做功做功:其它形式的能和内能之间的转化其它形式的能和内能之间的转化.当机械能转化为内当机械能转化为内能时能时,必须通过物体的宏观运动才能实现必须通过物体的宏观运动才能实现.2.热传递热传递:高温物体总是自发地把它的内能传递给低温物体高温物体总是自发地把它的内能传递给低温物体,这种没有做功而使物体内能改变的现象称为热传递这种没有做功而使物体内能改变的现象称为热传递.热传递方式有热传导热传递方式有热

4、传导 热对流热对流 热辐射热辐射.热传递的条件是存在热传递的条件是存在温度差温度差,最终结果是使物体温度相等最终结果是使物体温度相等.3.两种方式比较两种方式比较(1)做功和热传递对改变物体内能是等效的做功和热传递对改变物体内能是等效的.例如例如:可以分别用可以分别用摩擦和直接加热的方式使一根铁丝升高相同的温度摩擦和直接加热的方式使一根铁丝升高相同的温度.(2)本质区别本质区别:做功过程是物体内能与其他形式的能之间的相做功过程是物体内能与其他形式的能之间的相互转化过程互转化过程,而热传递是物体间内能的相互转移而热传递是物体间内能的相互转移.(3)量度内能变化的物理量不同量度内能变化的物理量不同

5、.做功过程内能变化用功来量做功过程内能变化用功来量度度,外界对物体做了多少功外界对物体做了多少功,就有多少其他形式的能转化为内就有多少其他形式的能转化为内能能.热传递中内能的变化用热量来量度热传递中内能的变化用热量来量度.外界传递给物体多少外界传递给物体多少热量热量,物体内能就增加多少物体内能就增加多少.二二 内能内能 温度温度 热量热量 功等概念的区别功等概念的区别1.热量和内能热量和内能内能是由系统的状态决定的内能是由系统的状态决定的,状态确定状态确定,系统的内能也随之确系统的内能也随之确定定,要使系统的内能发生变化要使系统的内能发生变化,可以通过热传递或做功两种过可以通过热传递或做功两种

6、过程来完成程来完成.而热量是热传递过程中的特征物理量而热量是热传递过程中的特征物理量,和功一样和功一样,热热量只是反映物体在状态变化过程中所迁移的能量量只是反映物体在状态变化过程中所迁移的能量,是用来衡量是用来衡量物体内能变化的物体内能变化的.有过程有过程,才有变化才有变化,离开过程离开过程,毫无意义毫无意义.就某就某一状态而言一状态而言,只有只有“内能内能”,根本不存在什么根本不存在什么“热量热量”和和“功功”,因此因此,不能说一个系统中含有不能说一个系统中含有“多少热量多少热量”或或“多少多少功功”.2.热量和温度热量和温度热量是系统的内能变化的量度热量是系统的内能变化的量度,而温度是系统

7、内部大量分子做无规而温度是系统内部大量分子做无规则运动的激烈程度的标志则运动的激烈程度的标志.虽然热传递的前提是两个系统之间要有虽然热传递的前提是两个系统之间要有温度差温度差,但是传递的是能量但是传递的是能量,不是温度不是温度.热传递不仅可以使系统温度发生变化热传递不仅可以使系统温度发生变化,还可以使物质状态发生变化还可以使物质状态发生变化,在物质状态变化中在物质状态变化中,传递给系统的热量并没有使系统的温度发生变传递给系统的热量并没有使系统的温度发生变化化,因此不能说因此不能说“系统吸收热量多系统吸收热量多,温度变化一定大温度变化一定大”,也不能认为也不能认为“系统的温度高系统的温度高,它放

8、出的热量一定多它放出的热量一定多”.因为放出的热量因为放出的热量,不但和不但和温度的变化值有关温度的变化值有关,还和比热容有关还和比热容有关.总之总之,热量和温度之间虽然有热量和温度之间虽然有一定的联系一定的联系,但它们是完全不同的两个物理量但它们是完全不同的两个物理量.3.热量和功热量和功热量和功都是系统内能变化的量度热量和功都是系统内能变化的量度,都是过程量都是过程量,一定量的热一定量的热量还与一定量的功相当量还与一定量的功相当,热量可以通过系统转化为功热量可以通过系统转化为功,功也可功也可以通过系统转化为热量以通过系统转化为热量,但它们之间有着本质的区别但它们之间有着本质的区别.用做功来

9、改变系统的内能用做功来改变系统的内能,是系统内分子随整体的有序运动是系统内分子随整体的有序运动,转化为另一系统的分子无规则运动的过程转化为另一系统的分子无规则运动的过程,是机械能或其他形是机械能或其他形式能和内能之间的转化过程式能和内能之间的转化过程.用热传递改变系统的内能用热传递改变系统的内能,是通过传导是通过传导 对流对流 辐射来完成的辐射来完成的,它将分子的无规则运动它将分子的无规则运动,从一个系统转移到另一个系统从一个系统转移到另一个系统,这种这种转移就是系统间内能转换的过程转移就是系统间内能转换的过程.典典 例例 剖剖 析析 (学生用书学生用书P66)题型一题型一 改变物体内能的两种

10、方式改变物体内能的两种方式例例1:下列关于做功和热传递的说法中正确的是下列关于做功和热传递的说法中正确的是( )A.做功和热传递的实质是相同的做功和热传递的实质是相同的B.做功和热传递在改变物体内能上是等效的做功和热传递在改变物体内能上是等效的C.做功和热传递是对同一过程的两种说法做功和热传递是对同一过程的两种说法D.做功和热传递是不可能同时发生的做功和热传递是不可能同时发生的解析解析:做功和热传递在改变物体内能上是等效的做功和热传递在改变物体内能上是等效的,但本质不同但本质不同,做功是将其他形式的能转化为内能或将内能转化为其他形式做功是将其他形式的能转化为内能或将内能转化为其他形式的能的能;

11、热传递是将一个物体的内能传递给另一个物体热传递是将一个物体的内能传递给另一个物体,且做功且做功和热传递可以同时进行和热传递可以同时进行.B正确正确.答案答案:B点拨点拨:做功和热传递是改变物体内能的两种方式做功和热传递是改变物体内能的两种方式,二者在改变二者在改变物体内能上是等效的物体内能上是等效的,但在具体过程上有本质的区别但在具体过程上有本质的区别:做功是做功是其他形式的能与内能的相互转化其他形式的能与内能的相互转化,热传递是内能的转移热传递是内能的转移.针对性训练针对性训练1:下列说法中正确的是下列说法中正确的是( )A.做功和热传递是改变物体内能的两种本质不同的物理过程做功和热传递是改

12、变物体内能的两种本质不同的物理过程:做功使物体的内能改变做功使物体的内能改变,是其他形式的能和内能之间的转化是其他形式的能和内能之间的转化;热传递则不同热传递则不同,它是内能的转移它是内能的转移B.外界对物体做功外界对物体做功,物体的内能一定增大物体的内能一定增大C.物体向外界放热物体向外界放热,物体的内能一定增大物体的内能一定增大D.热量是在热传递中热量是在热传递中,从一个物体向另一个物体或从物体的一从一个物体向另一个物体或从物体的一部分向另一部分转移的内能的多少部分向另一部分转移的内能的多少解析解析:做功和热传递改变物体内能的本质不同做功和热传递改变物体内能的本质不同,做功的过程一做功的过

13、程一定是不同形式的能相互转化的过程定是不同形式的能相互转化的过程,而热传递是同种形式的能而热传递是同种形式的能量转移量转移,故故A项正确项正确;物体内能的变化取决于做功和热传递两物体内能的变化取决于做功和热传递两种途径种途径,只从一个方面不能判断其内能的变化只从一个方面不能判断其内能的变化,B C项错项错,D项项正确正确.答案答案:AD题型二题型二 对热量的理解对热量的理解例例2:下列关于热传递的说法中下列关于热传递的说法中,正确的是正确的是( )A.热量是从含热量较多的物体传给含热量较少的物体热量是从含热量较多的物体传给含热量较少的物体B.热量是从温度较高的物体传给温度较低的物体热量是从温度

14、较高的物体传给温度较低的物体C.热量是从内能较多的物体传给内能较少的物体热量是从内能较多的物体传给内能较少的物体D.热量是从比热容大的物体传给比热容小的物体热量是从比热容大的物体传给比热容小的物体解析解析:热传递发生在有温度差的两物体间或物体的两部分间热传递发生在有温度差的两物体间或物体的两部分间,且总从高温物体且总从高温物体(或部分或部分)将热量传递给低温物体将热量传递给低温物体(或部分或部分),与与物体内能的多少物体内能的多少 比热容的高低均无关比热容的高低均无关,B正确正确.答案答案:B点拨点拨:热传递时所转移的内能是热量热传递时所转移的内能是热量,热量是一个过程量热量是一个过程量,不能

15、不能说说“物体有多少热量物体有多少热量”,通常只能说通常只能说“物体吸热物体吸热(或放热或放热)多多少少”,热传递的方向是由高温物体传到低温物体热传递的方向是由高温物体传到低温物体.针对性训练针对性训练2:对于热量对于热量 功功 内能三个物理量内能三个物理量,下列各种说法下列各种说法中正确的是中正确的是( )A.热量热量 功功 内能三者的物理意义等同内能三者的物理意义等同B.热量热量 功功 内能都可以做为物体内能的量度内能都可以做为物体内能的量度C.热量热量 功功 内能的单位不相同内能的单位不相同D.热量和功是过程量热量和功是过程量,而内能是由物体状态决定的而内能是由物体状态决定的解析解析:物

16、体的内能是指物体里所有分子动能和势能的总和物体的内能是指物体里所有分子动能和势能的总和,而而要改变物体的内能可以通过做功和热传递两种途径要改变物体的内能可以通过做功和热传递两种途径,这三者物这三者物理意义不同理意义不同,A错误错误;热量是表示在热传递过程中热量是表示在热传递过程中,物体内能变物体内能变化的多少化的多少,而功也是量度用做功途径来改变物体内能变化的多而功也是量度用做功途径来改变物体内能变化的多少少,它们是内能变化的量度它们是内能变化的量度,而不是内能的量度而不是内能的量度,B错误错误;三者单三者单位相同位相同,都是焦耳都是焦耳,C错误错误;热量和功是物体进行内能的转移或热量和功是物

17、体进行内能的转移或转化过程中的量度转化过程中的量度.而物体的内能是由物体本身所处的状态而物体的内能是由物体本身所处的状态,即温度即温度 体积所决定的体积所决定的,D正确正确.答案答案:D规律方法总结规律方法总结 (学生用书学生用书P67) 1.做功和热传递都能改变物体的内能做功和热传递都能改变物体的内能,但两者的实质不同但两者的实质不同,做做功改变系统内能的实质是内能与其他形式能相互转化的过程功改变系统内能的实质是内能与其他形式能相互转化的过程,而热传递改变系统内能的实质是内能的转移过程而热传递改变系统内能的实质是内能的转移过程,两者在改变两者在改变系统内能上是等效的系统内能上是等效的.2.要

18、注意区分热量和内能要注意区分热量和内能 热量和温度热量和温度 热量和功等几个概热量和功等几个概念念.演演 练练 提提 升升 (学生用书学生用书P67)基础达标基础达标1.给铁丝加热给铁丝加热,铁丝温度升高了铁丝温度升高了,用锤子敲打铁丝用锤子敲打铁丝,铁丝温度也铁丝温度也升高升高,这说明这说明( )A.功和热本质上是相同的功和热本质上是相同的B.功可以转化为热量功可以转化为热量C.做功和热传递对改变物体内能是等效的做功和热传递对改变物体内能是等效的D.做功和热传递对改变物体内能的过程有本质区别做功和热传递对改变物体内能的过程有本质区别答案答案:C2.物体的内能增加了物体的内能增加了20 J,下

19、列说法中正确的是下列说法中正确的是( )A.一定是外界对物体做了一定是外界对物体做了20J的功的功B.一定是物体吸收了一定是物体吸收了20J的热量的热量C.一定是物体分子动能增加了一定是物体分子动能增加了20JD.物体的分子平均动能可能不变物体的分子平均动能可能不变解析解析:做功和热传递都可以改变物体内能做功和热传递都可以改变物体内能,物体内能改变物体内能改变20 J,其方式是不确定的其方式是不确定的,因此因此A B错误错误;而物体内能包括所有分子而物体内能包括所有分子的平均动能和势能的平均动能和势能,内能由分子数内能由分子数 分子平均动能分子平均动能 势能三者势能三者决定决定,因此因此C错误

20、错误.答案答案:D3.金属制成的汽缸中装有柴油与空气的混合物金属制成的汽缸中装有柴油与空气的混合物,有可能使气缸有可能使气缸中柴油达到燃点的过程是中柴油达到燃点的过程是( )A.迅速向里推活塞迅速向里推活塞 B.迅速向外拉活塞迅速向外拉活塞C.缓慢向里推活塞缓慢向里推活塞D.缓慢向外拉活塞缓慢向外拉活塞解析解析:如果将装有柴油与空气混合物的汽缸中的活塞迅速向如果将装有柴油与空气混合物的汽缸中的活塞迅速向里推里推,一方面柴油气体来不及与外界发生热交换一方面柴油气体来不及与外界发生热交换,另一方面由另一方面由于外界通过活塞对气体做功于外界通过活塞对气体做功,使柴油气体的内能增加使柴油气体的内能增加

21、,温度升温度升高高,从而使柴油达到燃点从而使柴油达到燃点,故正确选项为故正确选项为A.答案答案:A4.关于物体的内能和热量关于物体的内能和热量,下列说法中正确的有下列说法中正确的有( )A.热水的内能比冷水的内能多热水的内能比冷水的内能多B.温度高的物体其热量必定多温度高的物体其热量必定多,内能必定大内能必定大C.在热传递过程中在热传递过程中,内能大的物体其内能将减小内能大的物体其内能将减小,内能小的物内能小的物体其内能将增大体其内能将增大,直到两物体的内能相等直到两物体的内能相等D.热量是热传递过程中内能转移量的量度热量是热传递过程中内能转移量的量度解析解析:物体的内能由温度物体的内能由温度

22、 体积及物体的质量决定体积及物体的质量决定,不只由温不只由温度决定度决定,故故A B均错均错;在热传递过程中在热传递过程中,热量由高温物体传给热量由高温物体传给低温物体低温物体,故故C错错,关于热量的论述关于热量的论述,D正确正确.答案答案:D5.关于内能和机械能关于内能和机械能,下列说法中正确的是下列说法中正确的是( )A.机械能很大的物体机械能很大的物体,其内能一定很大其内能一定很大B.物体机械能损失时物体机械能损失时,内能可能增加内能可能增加C.物体内能损失时物体内能损失时,机械能必然会减少机械能必然会减少D.物体机械能为零时物体机械能为零时,内能可以不为零内能可以不为零解析解析:内能与

23、机械能的区别内能与机械能的区别:(1)概念不同概念不同:内能是由大量分子热内能是由大量分子热运动和分子间的相对位置决定的能运动和分子间的相对位置决定的能,机械能是物体由于做机械机械能是物体由于做机械运动运动,发生弹性形变或由于被举高而具有的能量发生弹性形变或由于被举高而具有的能量;(2)物体的机物体的机械能在一定条件下可等于零械能在一定条件下可等于零,但物体的内能不可能为零但物体的内能不可能为零;内能内能与机械能的联系与机械能的联系:内能和机械能在一定条件下可以相互转化内能和机械能在一定条件下可以相互转化,且总量保持不变且总量保持不变,故故B D正确正确.答案答案:BD6.下列关于物体的温度下

24、列关于物体的温度 内能和热量说法中正确的是内能和热量说法中正确的是( )A.物体温度越高物体温度越高,所含热量越多所含热量越多B.物体的内能越大物体的内能越大,热量越多热量越多C.物体的温度越高物体的温度越高,它的分子热运动平均动能越大它的分子热运动平均动能越大D.物体的温度不变物体的温度不变,其内能就不变其内能就不变解析解析:热量是热传递过程中表征内能变化多少的物理量热量是热传递过程中表征内能变化多少的物理量,是个是个过程量过程量,A B错误错误;温度是分子平均动能的标志温度是分子平均动能的标志,C正确正确;温度温度不变不变,表明平均动能没变表明平均动能没变,分子势能有可能变化分子势能有可能

25、变化.D错误错误.答案答案:C7.一绝热容器内封闭着一些气体一绝热容器内封闭着一些气体,容器在高速运输途中突然停下来容器在高速运输途中突然停下来,则则( )A.因为气体温度与机械运动速度无关因为气体温度与机械运动速度无关,故容器内气体温度不变故容器内气体温度不变B.因容器是绝热的因容器是绝热的,故容器中气体内能不变故容器中气体内能不变C.因容器突然停止运动因容器突然停止运动,气体分子运动的速度亦随之减少气体分子运动的速度亦随之减少,故容器中气体故容器中气体温度降低温度降低D.容器停止运动时容器停止运动时,由于分子和容器壁的碰撞由于分子和容器壁的碰撞,机械运动的动能转化为分机械运动的动能转化为分

26、子热运动的内能子热运动的内能解析解析:气体宏观上随容器运动气体宏观上随容器运动,因而具有动能因而具有动能,当容器突然停下来时当容器突然停下来时,气体机气体机械运动的动能由于分子和器壁的碰撞转化成了气体的内能械运动的动能由于分子和器壁的碰撞转化成了气体的内能,故气体内能增故气体内能增加加,温度升高温度升高,故故D正确正确.答案答案:D能力提升能力提升8.金属筒内装有与外界温度相同的压缩空气金属筒内装有与外界温度相同的压缩空气,打开筒的开关打开筒的开关,筒内高压空气迅速向外溢出筒内高压空气迅速向外溢出,待筒内外压强相等时待筒内外压强相等时,立即关闭立即关闭开关开关.在外界保持恒温的条件下在外界保持

27、恒温的条件下.经过一段较长的时间后经过一段较长的时间后,再次再次打开开关打开开关,这时出现的现象是这时出现的现象是( )A.筒外空气流向筒内筒外空气流向筒内B.筒内空气流向筒外筒内空气流向筒外C.筒内外有空气交换筒内外有空气交换,处于动态平衡处于动态平衡,筒内空气质量不变筒内空气质量不变D.筒内外无空气交换筒内外无空气交换解析解析:因高压空气急剧外溢时因高压空气急剧外溢时,气体来不及充分与外界发生热气体来不及充分与外界发生热交换交换,可近似看成绝热膨胀过程可近似看成绝热膨胀过程,气体对外做功气体对外做功,内能减少内能减少,所以所以关闭开关时关闭开关时,筒内气体温度较外界偏低筒内气体温度较外界偏

28、低,再经过较长时间后再经过较长时间后,筒筒内外气体温度相同内外气体温度相同.对筒内剩余气体分析对筒内剩余气体分析,属等容升温过程属等容升温过程,压压强要升高强要升高,大于外界气压大于外界气压,所以再打开开关时所以再打开开关时,筒内气体要流向筒内气体要流向筒外筒外.答案答案:B9.将一个金属球加热到某一温度将一个金属球加热到某一温度,那么在下列两种情况下那么在下列两种情况下,哪哪一种需要的热量多一些一种需要的热量多一些( )(1)将金属球用一根金属丝挂着将金属球用一根金属丝挂着(2)将金属球放在水平支承面上将金属球放在水平支承面上(假设金属丝和支承物都不吸假设金属丝和支承物都不吸收热量收热量)A

29、.情况情况(1)中球吸收的热量多些中球吸收的热量多些B.情况情况(2)中球吸收的热量多些中球吸收的热量多些C.两种情况中球吸收的热量一样多两种情况中球吸收的热量一样多D.无法确定无法确定解析解析:球由于受热球由于受热,体积要膨胀体积要膨胀,则球的重心位置要发生变化则球的重心位置要发生变化,在在情况情况(1)中中,球受热后重心降低球受热后重心降低,重力势能减少重力势能减少,减少的重力势能减少的重力势能转化成内能转化成内能;而在情况而在情况(2)中中,球受热后重心升高球受热后重心升高,重力势能增加重力势能增加,一部分内能转化重力势能一部分内能转化重力势能,所以所以,情况情况(2)中球所需的热量多中

30、球所需的热量多,故故B正确正确.答案答案:B10.切割机切割水泥路面时切割机切割水泥路面时,不断洒水不断洒水,为什么为什么?答案答案:切割机切割水泥路面时切割机切割水泥路面时,摩擦力做功摩擦力做功,刀片内能增加刀片内能增加,温度温度迅速升高迅速升高,加快对刀片的磨损加快对刀片的磨损,因此要洒水降温因此要洒水降温.11.斜面高斜面高0.6 m,倾角为倾角为37,质量是质量是1.0 kg的物体由顶端从的物体由顶端从静止滑至底端静止滑至底端,已知动摩擦因数为已知动摩擦因数为=0.25,g取取10 m/s2.求求:(1)物体到达底端时的速度物体到达底端时的速度.(2)滑行过程中有多少机械能转化为内能滑

31、行过程中有多少机械能转化为内能.解析解析:(1)对物体由顶端从静止滑到底端的过程中对物体由顶端从静止滑到底端的过程中,由动能定理由动能定理得得Gf21W,W2mv2mghmgcoL.2s1mv故有 f2,.EWmgcos0.25 1 10 0.8 1J2J.2 2/ .vm s代入数据摩擦力做的功等于机械能的减少量 全部转化为内能 : 1 vm/s 22J2E2答案12.到达地球表面的太阳辐射功率在与阳光垂直的表面上每到达地球表面的太阳辐射功率在与阳光垂直的表面上每平方米约为平方米约为P=1 400 W,如果用面积如果用面积S=2 m2的反射镜把阳光的反射镜把阳光聚集到盛有聚集到盛有m=1 kg水的容器上水的容器上,水的初温为水的初温为20 ,需经过多