高二物理功和内能

高中物理新人教版

选修３-３系列课件1/2510.1《功和内能》第十章《热力学定律》2/25教学目标知识与技能1．知道什么是绝热过程。2．从热力学角度认识内能概念。3．了解做功与内能改变数量关系。4．知道内能和功单位是相同。过程与方法

从焦耳试验了解功与内能改变关系情感、态度与价值观经过焦耳试验了解功与内能改变关系得来，学习科学家探究过程艰辛教学重点、难点

绝热过程中功与内能关系3/25知识回顾2.什么叫内能？与哪些原因相关？3.质量、温度相同物体，内能必定相等对吗？1.（机械）功两个不可缺乏原因是什么？电流做功与哪些原因相关？

4/25物体内能与温度和体积关系

温度变时分子动能变，体积变时分子势能变，所以物体内能决定于它温度和体积，不过这句话却不能作为判断两物体内能大小依据。如两物体温度和体积均相同，而内能却没有确定关系。再如，0OC冰熔化成OC水体积减小，不能就此认为其势能也减小，而应该从改变内能方式上分析,冰熔化过程吸收热量，内能增加，而温度不变，所增加只是分子势能

5/25结论：做功使得物体（密闭气体）温度升高6/25焦耳

1818年12月24日生于英国曼彻斯特，起初研究电学和磁学。1840年在英国皇家学会上宣告了电流经过导体产生热量定律，即焦耳定律。焦耳测量了热与机械功之间当量关系——热功当量，为热力学第一定律和能量守恒定律建立奠定了试验基础。一、焦耳试验

系统只因为外界对它做功而与外界交换能量它不从外界吸热，也不向外界放热，这么过程叫绝热过程绝热过程：焦耳试验是一个需要在绝热过程中完成试验7/25焦耳二个代表性试验：焦耳热功当量试验装置—机械功

试验结论：只要重力所做功相同，容器内水温上升数值都是相同，即系统状态改变是相同。8/25焦耳二个代表性试验：焦耳热功当量试验装置—电功

试验结论：只要所做电功相等，则系统温度上升数值是相同，即系统状态改变是相同。9/25从焦耳试验中能够得出什么结论？1.在各种不一样绝热过程中，系统状态改变与做功方式无关，仅与做功数量相关。2.测出了热功当量（热与机械功之间当量关系），为热力学第一定律和能量守恒定律建立奠定了试验基础。10/25

在热力学系统绝热过程中，外界对系统所做功仅由过程始末两个状态决定，不依赖于做功详细过程和方式。类比思索：哪些力做功仅由物体起点和终点两个位置决定，与物体运动路径无关？重力电场力重力做功对应重力势能电场力做功对应电势能（电能）11/25

在热力学系统绝热过程中，外界对系统所做功仅由过程始末两个状态决定，不依赖于做功详细过程和方式。功是能量转化量度内能U：只依赖于系统本身状态物理量

内能与状态参量温度、体积相关，即由它状态决定

内能增加量△U＝U2－U1等于外界对系统所做功△U＝W二、内能12/25展现雾状1.系统指是什么？试验研究对象是瓶中气体与打气筒中气体，那么我们系统也就是这二部分气体。2.出现了什么现象？3.为何会展现雾状？13/25为何会展现雾状？

当用打气筒向瓶内打气时，外界对系统做功，使得系统内能增加，温度升高，压强增大，使瓶塞从瓶口中喷出。看到雾状物原因在于，在塞子突然跳起时，气体绝热膨胀对外做功，内能降低，温度下降，水蒸汽（或酒精蒸气）有一部分被液化成小液滴14/25小结1、焦耳热功当量试验2、绝热过程3、物体内能宏观描述4、绝热过程中作功和内能关系15/251.以下说法正确是（）A分子动能与分子势能和叫做这个分子内能B物体分子势能由物体温度和体积决定C物体速度增大时，物体内能增大D物体内能减小时，物体温度可能增加D练习巩固16/252.一个铁块沿斜面匀速滑下，关于物体机械能和内能改变，以下判断中正确是（）A物体机械能和内能都不变B物体机械能降低，内能不变C物体机械能增加，内能增加D物体机械能降低，内能增加D17/25

如图所表示,绝热含有一定质量活塞,活塞上部封闭着气体,下部为真空,活塞与器壁摩擦忽略不计,置于真空中轻弹簧一端固定于理想气体容器底部.另一端固定在活塞上,弹簧被压缩后用绳扎紧,此时弹簧弹性势能为EP(弹簧处于自然长度时弹性势能为零),现绳突然断开,弹簧推进活塞向上运动,经过屡次往复运动后活塞静止,气体到达平衡态,经过此过程（）A．EP全部转换为气体内能B.EP一部分转换成活塞重力势能,其余部分仍为弹簧弹性势能C．EP全部转换成活塞重力势能和气体内能D．EP一部分转换成活塞重力势能,一部分转换为气体内能,其余部分仍为弹簧弹性势能04年全国理综17理想气体D18/2505年全国卷Ⅲ19.一定质量气体经历一迟缓绝热膨胀过程。设气体分子间势能可忽略，则在此过程中（）A．外界对气体做功，气体分子平均动能增加B．外界对气体做功，气体分子平均动能降低C．气体对外界做功，气体分子平均动能增加D．气体对外界做功，气体分子平均动能降低D19/25问题与练习1.分子动理论对内能微观定义是：---本节热力学对内能定义是：---当系统状态改变时，按照热力学对内能定义，则物体内能改变；而按分子动理论，系统状态改变时，描述系统状态参量发生了改变，比如温度和体积改变，而分子平均动能与温度相关，分子势能与体积相关，所以系统内能就要改变。所以内能年两种定义是一致。20/25问题与练习2.（从功是能量转化量度角度出发思索）例1：汽车刹车例2：双手摩擦例3：电磁感应中，阻尼振动中能量改变3.10.1-2重物重力势能转化为水内能；

10.1.3重物机械能转化为电能，电能再转化为液体内能21/25问题与练习4.（1）气体在真空中绝热膨胀过程中，不受阻力，所以气体不做功。需要尤其注意是，当气体向真空中膨胀时，气体不做功，这么膨胀通常称为自由膨胀．

（2）气体在大气中绝热膨胀过程中，气体对外做功，所需要能量来自于气体内能，所以在此过程中，气体内能要降低。K10-1-1abcd气体A真空BK10-1-2abcd气体A气体C22/25拓展