《功、热和内能的改变》课件

1.功、热和内能的改变自主落实·必备知识全过关合作探究·能力素养全提升学以致用·随堂检测全达标素养目标1.能够知道功、热量和内能的概念．(物理观念)2．能够知道改变内能的两种方式．(科学思维)3．能够掌握改变物体内能与做功和传热的关系．(科学探究)自主落实·必备知识全过关一、功和内能1．焦耳的实验(1)绝热过程：系统不从外界________，也不向外界________的过程．(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．吸热放热上升热效应具体过程和方式2．功与内能的改变状态量(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．过程量(2)功和内能：在绝热过程中，系统内能的变化量等于外界对系统做的功与做功方式无关，即________．自身状态绝热变化ΔU＝W二、热与内能的改变1．传热(1)条件：物体的温度不同．(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．温度热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：________．

两种方式改变内能的效果是等效的(3)传热与做功在改变系统内能上的异同：①做功和传热都能引起系统________的改变．②做功时是内能与其他形式的能发生________；传热只是不同物体(或一个物体的不同部分)之间________________．内能ΔU＝Q内能转化内能的转移情

境

体

验原始社会，人们靠钻木取火，你知道其中的道理吗？提示：钻木时摩擦力做功，产生内能，温度升高．合作探究·能力素养全提升探究一做功与内能变化的关系情境探究幼儿园里一般都有滑梯，小朋友沿滑梯下滑时屁股通常会感到发热．这是为什么？还有其他方式能达到同样效果吗？提示：小朋友沿滑梯下滑时克服摩擦力做功，内能增加．热传递可以达到同样效果．核心归纳1.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．2．功与内能的区别：(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，只有内能变化越大时，相应做的功才越多．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．应用体验题型1焦耳的实验例1如图所示是焦耳研究热与功之间关系的两个典型实验装置图，那么从焦耳的这两个实验中可得出的结论是(

)A．热量可由高温物体传给低温物体B．机械能守恒C．在各种不同的绝热过程中，系统状态的改变与做功方式无关，仅与做功数值有关D．功和热量是完全等价的，无区别答案：C解析：焦耳通过多次实验，最后得到的结论是在各种不同的绝热过程中，系统状态的改变与做功方式无关，仅与做功数值有关，做功和传热产生的效果相同，但功和热量是不同的概念，故选项C正确．题型2做功与内能变化的关系例2如图所示，厚壁容器的一端通过胶塞插进一支灵敏温度计和一根气针，另一端有个用卡子卡住的可移动胶塞．用打气筒慢慢向容器内打气，使容器内的压强增大到一定程度，这时读出温度计示数．打开卡子，胶塞冲出容器口后，下列说法正确的是(

)A.温度计示数变大，实验表明气体对外界做功，内能减少B．温度计示数变大，实验表明外界对气体做功，内能增加C．温度计示数变小，实验表明气体对外界做功，内能减少D．温度计示数变小，实验表明外界对气体做功，内能增加答案：C解析：打开卡子，胶塞冲出容器口瞬间，由于时间极短，故瓶内气体与外界无热交换，气体体积变大，气体对外做功，W<0，内能减小，温度降低，C正确．规律方法分析绝热过程的方法(1)在绝热的情况下，若外界对系统做正功，系统内能增加，ΔU为正值；若系统对外界做正功，系统内能减少，ΔU为负值．此过程做功的多少为内能转化的量度．(2)在绝热过程中，内能和其他形式的能一样也是状态量，气体的初、末状态确定了，即在初、末状态的内能也相应地确定了，内能的变化量ΔU也确定了．而功是能量变化的量度，所以ΔU＝W，即W为恒量，这也是判断绝热过程的一种方法．针对训练1.(多选)某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置，它主要由汽缸和活塞组成．开箱时，密闭于汽缸内的压缩气体膨胀，将箱盖顶起，如图所示．在此过程中，若缸内气体与外界无热交换，忽略气体分子间的相互作用，则缸内气体(

)A．对外做正功，分子的平均动能减小B．对外做正功，内能增大C．对外做负功，分子的平均动能增大D．对外做正功，内能减小答案：AD解析：气体膨胀，对外做正功，W<0，又因为缸内气体与外界无热交换，ΔU＝W，由此可知，气体内能减小，选项D正确；缸内气体忽略气体分子间的相互作用，即不考虑分子势能，分子的平均动能减小，选项A正确．探究二功、内能、热量和温度的区别与联系情境探究如图所示是传热的三种方式——传导、对流和辐射，请在图片基础上思考以下问题：(1)这三种方式在传递能量时有什么共同点？(2)传热和做功都可以改变物体的内能，这两种方式在改变物体内能时本质上又有什么不同？提示：(1)热量从高温处向低温处传递．(2)传热改变内能是能量的转移过程，做功改变内能是能量的转化过程．核心归纳1.内能与温度：从宏观上看，温度表示的是物体的冷热程度；从微观上看，温度反映了分子热运动的剧烈程度，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：(1)内能是由系统的状态决定的．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，可以通过传热和做功两种方式来完成．(2)热量是传热过程中的特征物理量，热量只是反映物体在状态变化过程中所转移的能量，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．(3)对某一状态而言，只有“内能”，根本不存在“热量”和“功”．不能说一个系统中含有多少热量．3．热量与温度：热量是系统的内能变化的量度，而温度是系统内大量分子做无规则运动剧烈程度的标志．传热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．4．热量与功：热量和功都是系统内能变化的量度，都是过程量，一定量的热量与一定量的功相当，热量可以通过系统转化为功，功也可以通过系统转化为热量，但它们之间有着本质的区别．5．改变内能的两种方式的比较：比较项目做功传热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应用体验例3[滨州高二检测](多选)下列说法中正确的是(

)A．做功和传热是改变物体内能的两种本质不同的物理过程，做功是其他形式的能和内能之间的转化，传热是物体内能的转移B．外界对物体做功，物体的内能一定增大C．物体向外界放热，物体的内能一定增大D．物体内能发生了改变，可能是做功引起的，也可能是传热引起的，还可能是两者共同引起的答案：AD解析：做功和传热改变物体内能的本质不同，因为做功的过程一定是不同形式的能相互转化的过程，而传热是同种形式的能量(内能)在不同的物体之间或物体不同的部分之间传递或转移，A正确；物体内能的变化取决于做功和传热两种途径，单就一个方面的改变不足以断定其内能的变化情况，B、C错误，D正确．故选A、D.误区警示传热、做功和内能的改变的认知误区(1)误认为有传热或做功时，内能一定变化．如果只是做功或只是进行热量传递都会改变物体的内能，但是如果做功的同时还有热量的传递，则内能不一定会发生变化．(2)对做功与内能变化关系认识不清．在判断内能增加或减小时，一定要搞清是对内做功还是对外做功，是从外界吸收热量还是向外界放出热量．针对训练2.[泰安高二检测]如图所示，太阳能热水器是一种能够将太阳的光能转化为内能的装置．这种装置可以使装置内的水温度升高，这种改变水的内能的方式是(

)A．做功B．热传递C．既有做功也有热传递D．电流的热效应答案：B解析：太阳能热水器是通过吸收太阳光的热量，通过热传递的方式将水加热的，故选B.3．[江苏江阴高中期中](多选)对于热量、功和物体的内能这三个物理量，下列叙述正确的是(

)A．热量、功、内能三者的物理意义相同B．热量和功都可以作为物体内能的量度C．系统内能增加了100J，可能是外界采用绝热方式对系统做功100J，也可能是外界单纯地对系统传热100JD．热量和功是由过程决定的，而内能是由物体的状态决定的答案：CD解析：热量、功和内能是三个不同的物理量，它们的物理意义不同，故A错误；功与热量都是能量转化的量度，都可以作为物体内能变化的量度，但不是物体内能的量度，故B错误；对一个绝热过程ΔU＝W＝100J，对一个单纯传热过程ΔU＝Q＝100J，C正确；功和热量由过程决定，内能由物体的状态决定．故D正确．1、下列关于热量的说法，正确的是（）A.温度高的物体含有的热量多B.内能多的物体含有的热量多C.热量、功和内能的单位相同D.热量和功都是过程量，而内能是一个状态量解析：热量和功都是过程量，而内能是一个状态量，所以不能说温度高的物体含有的热量多，内能多的物体含有的热量多；热量、功和内能的单位相同都是焦耳。CD当堂小练2、关于物体的内能，下列说法正确的是（）A.相同质量的两种物体，升高相同的温度，内能增量一定相同B.一定量0℃的水结成0℃的冰，内能一定减少C.一定量气体体积增大，但既不吸热也不放热，内能一定减少D.一定量气体吸收热量而保持体积不变，内能一定减少解析：内能是物体内所有分子的动能和相互作用的势能之和。相同质量的两种物体，分子数不同，初始温度及分子间相互作用都不尽相同，升高相同的温度时，内能增量不一定相同，项A错误；0℃的水结成0℃的冰，既放出热量，又增大体积对外做功，因此，其内能一定减少，B项正确；一定量气体经历绝热膨胀过程，对外做功，气体的内能一定减少，选项C正确；一定量气体吸收热量而体积不变，气体不对外做功，内能一定增加而不可能减少，D项错误。BC3.金属筒内装有与外界温度相同的压缩空气，打开筒的开关，筒内高压空气迅速向外逸出，待筒内外压强相等时，立即关闭开关。在外界保持恒温的条件下，经过一段较长时间后，再次打开开关，这时出现的现象是（）A．筒外空气流向筒内B．筒内空气流向筒外C．筒内外有空气变换，处于动态平衡，筒内空气质量不变D．筒内外无空气交换解析：因高压空气急剧外逸时，气体没有时间充分与外界发生热交换，可近似看成绝热膨胀过程。气体对外做功，内能减小，所以关闭开关时，筒内气体温度较外界低，再经过较长时间后，筒内外气体温度相同。对筒内剩余气体分析，属于等容升温过程，其压强要变大，大于外界气压，所以再打开开关时，筒内气体要流向筒外。故选B。答案：B4.2.0℃的水和0℃的冰相比较，以下叙述中正确的是（）A．水分子的平均动能大于冰分子的平均动能B．水分子的势能比冰分子的势能大C．1g0℃的水与1g0℃的冰的内能相同