功、热和内能的改变+2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

第三章热力学定律1．功、热和内能的改变课前预习反馈

知识点

11．焦耳的实验(1)绝热过程：系统只由于外界对它做功而与外界交换______，它不从外界______，也不向外界______。(2)代表性实验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：要使系统状态通过绝热过程发生变化，做功的数量只由过程始末两个状态决定，而与做功的______无关。功和内能能量吸热放热上升热效应方式2．功和内能(1)内能：任何一个热力学系统都必定存在一个只依赖于系统____________的物理量，这个物理量在两个状态间的差别与外界在______过程中对系统所做的功相联系。鉴于功是能量______的量度，所以这个物理量必定是系统的一种能量，我们把它称为系统的内能。(2)功和内能：在绝热过程中，外界对系统做的功等于系统内能的变化量，即_________。说明：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。自身状态绝热变化ΔU＝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。(

)√××『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。知识点

21．热传递(1)条件：物体的______不同。(2)定义：两个______不同的物体相互接触时，温度高的物体要降温，温度低的物体要升温，______从高温物体传到了低温物体。热和内能温度温度热量2．热和内能(1)热量：它是在单纯的传热过程中系统______变化的量度。(2)表达式：________。(3)热传递与做功在改变系统内能上的异同：①做功和热传递都能引起系统______的改变。②做功时是内能与其他形式能的______；热传递是不同物体(或一个物体的不同部分)之间____________。注意：我们不能说物体具有多少热量，只能说某一过程中物体吸收或放出了多少热量。内能ΔU＝Q内能转化内能的转移『判一判』(4)热量一定从内能多的物体传递给内能少的物体。(

)(5)做功和热传递都能改变物体的内能。(

)(6)热传递改变内能的实质是能量的转移。(

)×√√『选一选』关于传热，下列说法正确的是(

)A．传热的实质是温度的传递B．物体间存在温度差就能传热C．传热可以在任何情况下自发地进行D．物体内能发生改变，一定是传热造成的答案：B解析：传热的实质是物体间能量的转移，故A错误；传热的条件是物体间存在温度差，高温物体放出热量，低温物体吸收热量，若两物体温度相同，它们之间不会自发地传热，故B正确，C错误；传热可使物体的内能发生变化，但内能变化也可能是做功引起的，故D错误。课内互动探究探究

功和内能要|点|提|炼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，对应着做功才较多。(1)在绝热过程中，外界对系统做功，

W>0，此时系统内能增加，则ΔU>0；(2)系统对外界做功，

W<0，此时系统内能减小，则ΔU<0。功与内能的改变的实质：其他形式的能与内能的相互转化。典|例|剖|析1．用酒精灯给试管中的水加热，如图所示，在软木塞冲出试管口的过程中，下列说法正确的是(

)A．水蒸气对软木塞做功，水蒸气的内能增大B．水蒸气的部分内能转化为软木塞的机械能C．能量的转化形式与热机压缩冲程能量转化相同D．软木塞的机械能守恒答案：B解析：水蒸气对软木塞做功，水蒸气的内能减小，温度降低，故A错误；软木塞冲出的过程是水蒸气的部分内能转化为软木塞机械能的过程，热机压缩冲程是将机械能转化为内能，故B正确，C错误；此过程中软木塞的动能和势能都增大，因此机械能增大，故D错误。如图所示，在大口的玻璃瓶内装一些水，水的上方有水蒸气。然后用一与打气筒相连的活塞密闭瓶口，并给瓶内打气，当打到某一状态时，瓶塞会跳起来。

当瓶塞跳起时，我们会看到瓶内出现“白雾”。对于“白雾”的形成，下列说法正确的是(

)A．“白雾”是当瓶塞跳起后外界的水蒸气在瓶口遇冷形成的小水珠B．这是打气筒向瓶内打进去的水蒸气C．这是瓶内的水向外膨胀形成的水雾D．瓶内空气推动瓶塞做功，空气的内能减小，温度降低，使水蒸气液化形成小水滴对点训练❶答案：D解析：形成“白雾”的原因是在瓶塞突然跳起时，气体膨胀对外做功，内能减少，温度下降，水蒸气有一部分被液化成小水滴，形成“白雾”，故D选项正确。探究

功、内能、热量和温度的区别与联系要|点|提|炼1．内能与温度从宏观看，温度表示的是物体的冷热程度；从微观看，温度反映了分子热运动的激烈程度，是分子平均动能的标志。物体的温度升高，其内能一定增加。但向物体传递热量，物体的内能却不一定增加(可能同时对外做功)。2．热量和内能内能是由系统状态决定的，状态确定，系统的内能也随之确定，要使系统的内能发生变化，可以通过热传递或做功两种途径来完成。而热量是传递过程中的特征物理量，和功一样，热量只是反映物体在状态变化过程中所迁移的能量，是用来衡量物体内能变化的。有过程，才有变化，离开过程，毫无意义。就某一状态而言，只有“内能”，根本不存在什么“热量”和“功”，因此，不能说一个系统中含有“多少热量”或“多少功”。3．热量与温度热量是系统内能变化的量度，而温度是系统内大量分子做无规则运动剧烈程度的标志。热传递的前提条件是两个系统之间要有温度差，传递的是热量而不是温度。只要存在温度差，热传递过程就会进行，与原来物体内能的大小无关。热传递过程能量可以由内能大的物体传到内能小的物体上，也可以由内能小的物体传到内能大的物体上。典|例|剖|析2．古代人们发明的点火器如图所示，用牛角做套筒，木制推杆前端粘着艾绒，猛推推杆，艾绒即可点燃。对筒内封闭的气体，在此压缩过程中(

)A．气体温度升高，压强不变B．气体温度升高，压强变大C．气体对外界做正功，气体的内能增加D．外界对气体做正功，气体的内能减少答案：B在以下事例中，通过传热的方式来改变物体内能的是(

)A．两小球碰撞后粘合起来，同时温度升高B．冬天暖气为房间供暖C．点燃的爆竹在空中爆炸D．汽车的车轮与地面相互摩擦发热答案：B解析：两小球碰撞后粘在一起，温度升高，是机械能转化为内能，A错误；冬天暖气为房间供暖，是通过传热的方式来改变物体内能的，B正确；点燃的爆竹在空中爆炸，是化学能转化为内能，C错误；车轮与地面摩擦生热，是机械能转化为内能，D错误。对点训练❷核心素养提升做功和热传递在改变物体内能上的关系改变内能的两种方式的比较：比较项目做功热传递内能变化外界对物体做功，物体的内能增加；物体对外界做功，物体的内能减少物体吸收热量，内能增加；物体放出热量，内能减少物理实质其他形式的能与内能之间的转化不同物体间或同一物体不同部分之间内能的转移相互联系做一定量的功或传递一定量的热量在改变内能的效果上是相同的(多选)器壁透热的汽缸固定在恒温环境中，如图所示。汽缸内封闭着一定量的气体，气体分子间相互作用的分子力可以忽略不计，当缓慢推动活塞Q向左运动的过程中，下列说法正确的是(

)A．活塞对气体做功，气体的内能增加B．活塞对气体做功，气体的平均动能不变C．气体的单位体积内分子数增多，压强增大D．气体向外放热，内能减少答案：BC案例解析：解决本题的关键是理解缓慢推动活塞Q的物理含义，推动活塞Q使活塞对气体做功，本来气体的温度应升高，但是由于缓慢推动活塞，所以使气体增加的内能又以热量的形式释放到周围环境中，由于环境温度恒定，所以汽缸内气体的温度不变，气体的平均动能不变，内能不变，A、D错误，B正确；由于气体被压缩，气体单位体积内的分子数增多，所以单位面积上，汽缸受到气体分子的碰撞次数增多，因此气体的压强增大，C正确。课堂达标检测一、功能和内能1．如图所示，活塞将汽缸分成甲、乙两气室，汽缸、活塞(连同拉杆)是绝热的，且不漏气。以E甲、E乙分别表示甲、乙两气室中气体的内能，则在将拉杆缓慢向左拉的过程中(

)A．E甲不变，E乙减小

B．E甲不变，E乙增大C．E甲增大，E乙不变

D．E甲增大，E乙减小答案：D解析：由题意可知甲、乙两气室气体都经历绝热过程，内能的改变取决于做功的情况。对甲室内的气体，在拉杆缓慢向左拉的过程中，活塞左移，压缩气体，外界对甲室内的气体做功，其内能应增大。对乙室内的气体，活塞左移，气体膨胀，乙室内的气体对外界做功，内能应减小，故D正确。2．金属制成的汽缸中放入浸了少许乙醚的脱脂棉，有可能使其达到燃点而燃烧的过程是(

)A．迅速向里推活塞B．迅速向外拉活塞C．缓慢向里推活塞D．缓慢向外拉活塞答案：A解析：浸了乙醚的脱脂棉较容易燃烧，但在常温或稍高于常温的情况下也不会自燃，因此，想使其达到燃点而燃烧必须使其温度升高到足够高，即使其内能有足够的增加。若向外拉活塞，无论是缓慢拉还是迅速拉，都会因为气体膨胀对外做功而导致汽缸内气体内能减少(温度降低)；当缓慢向里推活塞时，尽管外界对缸内气体做功而使气体温度升高，但由于气体同时要向外散热，此过程气体温度升高不多，也不能达到乙醚燃点；而当迅速向里推活塞时，外界对气体做功的功率很大，由于气体来不及向外散热，因此，气温急剧上升，这样就可以使缸内气体温度达到乙醚燃点而使之燃烧，故A正确，B、C、D错误。二、热能和内能3．(多选)(2024·宁夏银川高三阶段练习)下列有关热现象和内能的说法正确的是(

)A．分子间引力和斥力相等时，分子势能最小B．分子间引力和斥力相等时，分子势能最大C．把物体缓慢举高，其机械能增加，内能不变D．盛有气体的容器做加速运动时，容器中气体的内能必定会随之增大答案：AC解析：分子间引力和斥力相等时的位置，为平衡位置，其分子势能最小，故A正确，B错误；把物体缓慢举高，外力做功，其机械能增加，内能与温度、质量、体积、物态有关，物体的温度、质量、物态、体积都不变，故内能不变，故C正确；一定质量的理想气体的内能由温度决定，与物体的宏观速度大小无关，故D错误。4．关于内能、温度和热量，下列说法正确的是(

)A．物体的温度升高时，一定吸收热量B．物体沿斜面下滑时，内能将增大C．物体沿斜面匀速下滑时，内能可能增大D．内能总是从高温物体传递给低温物体，当内能相等时传热停止答案：C解析：物体的温度升高时，可能是外界对物体做了功，不一定吸收热量，故A错误；物体沿光滑斜面下滑时，没有摩擦力做功，则物体的内能不会增大，故B错误；物体沿斜面匀速下滑时，有摩擦力做功转化为物体的内能，则物体的内能可能增大，故C正确；热量总是从高温物体传递给低温物体，当温度相等时传热停止，故D错误。5．密封有空气的薄塑料瓶因降温而变扁，此过程中瓶内空气(不计分子势能)(

)A．内能增大，放出热量B．内能减小，吸收热量C．内能增大，对外界做功D