202X學(xué)年高中物理第十章熱力學(xué)定律第1節(jié)功和內(nèi)能第2節(jié)熱和內(nèi)能課件新人教版選修3_3

1、第第十十章章 熱力學(xué)定律熱力學(xué)定律第第1 1節(jié)功和內(nèi)能節(jié)功和內(nèi)能第第2 2節(jié)熱和內(nèi)能節(jié)熱和內(nèi)能學(xué)習(xí)目標學(xué)習(xí)目標1了解焦耳的兩個實驗原理，知道做功和熱傳遞了解焦耳的兩個實驗原理，知道做功和熱傳遞的實質(zhì)。的實質(zhì)。2知道做功和熱傳遞是改變內(nèi)能的兩種方式，理知道做功和熱傳遞是改變內(nèi)能的兩種方式，理解做功和熱傳遞對改變系統(tǒng)內(nèi)能是等效的，明確兩種解做功和熱傳遞對改變系統(tǒng)內(nèi)能是等效的，明確兩種方式的區(qū)別。方式的區(qū)別。3明確內(nèi)能、功、熱量、溫度四個物理量的區(qū)別明確內(nèi)能、功、熱量、溫度四個物理量的區(qū)別和聯(lián)系。和聯(lián)系。4通過焦耳實驗的探究，培養(yǎng)科學(xué)探索精神。通過焦耳實驗的探究，培養(yǎng)科學(xué)探索精神?；A(chǔ)落實基礎(chǔ)落實新

2、知探究新知探究一、焦耳的實驗一、焦耳的實驗1絕熱過程：絕熱過程：系統(tǒng)只由于外界對它做功而與外界系統(tǒng)只由于外界對它做功而與外界交換能量，它不從外界交換能量，它不從外界_，也不向外界，也不向外界_。2焦耳的代表性實驗焦耳的代表性實驗(1)重物下落帶動葉片攪拌容器中的水，引起水溫重物下落帶動葉片攪拌容器中的水，引起水溫_。(2)通過電流的通過電流的_給水加熱。給水加熱。吸熱吸熱放熱放熱升高升高熱效應(yīng)熱效應(yīng)3實驗結(jié)論：要使系統(tǒng)狀態(tài)通過絕熱過程發(fā)生變實驗結(jié)論：要使系統(tǒng)狀態(tài)通過絕熱過程發(fā)生變化，做功的數(shù)量只由化，做功的數(shù)量只由_決定而與做功決定而與做功的方式無關(guān)。的方式無關(guān)。自主思考自主思考判一判判一判1

3、(1)某一系統(tǒng)經(jīng)歷絕熱過程時，只要初末狀態(tài)一某一系統(tǒng)經(jīng)歷絕熱過程時，只要初末狀態(tài)一樣，那么做功數(shù)量也一定一樣。樣，那么做功數(shù)量也一定一樣。( )(2)在絕熱過程中，做功方式不同會直接影響系統(tǒng)在絕熱過程中，做功方式不同會直接影響系統(tǒng)狀態(tài)變化的最終結(jié)果。狀態(tài)變化的最終結(jié)果。( )過程始末兩個狀態(tài)過程始末兩個狀態(tài)二、功和內(nèi)能二、功和內(nèi)能1內(nèi)能：內(nèi)能：依賴于一個熱力學(xué)系統(tǒng)依賴于一個熱力學(xué)系統(tǒng)_的物的物理量，是熱力學(xué)系統(tǒng)的一種能量。理量，是熱力學(xué)系統(tǒng)的一種能量。2絕熱過程中做功與內(nèi)能變化的關(guān)系：絕熱過程中做功與內(nèi)能變化的關(guān)系：U_。自主思考自主思考判一判判一判2(1)轉(zhuǎn)動的葉片不斷攪動水，水溫升高。轉(zhuǎn)動

4、的葉片不斷攪動水，水溫升高。( )(2)在絕熱過程中，外界對氣體做功，氣體內(nèi)能增在絕熱過程中，外界對氣體做功，氣體內(nèi)能增加。加。( )(3)在絕熱過程中，氣體對外界做功，氣體內(nèi)能減在絕熱過程中，氣體對外界做功，氣體內(nèi)能減少。少。( )自身狀態(tài)自身狀態(tài)W三、熱和內(nèi)能三、熱和內(nèi)能1熱傳遞：熱傳遞：熱量總是從熱量總是從高溫高溫物體向物體向_物體傳物體傳遞。遞。2熱量和內(nèi)能熱量和內(nèi)能(1)關(guān)系描述：熱量是在單純的傳熱過程中關(guān)系描述：熱量是在單純的傳熱過程中_變變化的量度。化的量度。(2)公式表達：公式表達：_。低溫低溫內(nèi)能內(nèi)能UQ自主思考自主思考判一判判一判3(1)做功和熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能，從

5、效做功和熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能，從效果上是等效的。果上是等效的。( )(2)在絕熱過程中，外界對系統(tǒng)做的功小于系統(tǒng)內(nèi)在絕熱過程中，外界對系統(tǒng)做的功小于系統(tǒng)內(nèi)能的增加量。能的增加量。( )(3)熱傳遞只能發(fā)生在兩個物體間，同一物體不能熱傳遞只能發(fā)生在兩個物體間，同一物體不能發(fā)生熱傳遞。發(fā)生熱傳遞。( )(4)功和內(nèi)能都是能量轉(zhuǎn)化的量度。功和內(nèi)能都是能量轉(zhuǎn)化的量度。( )到了冬天人們會采取很多方式取暖。電暖器就是到了冬天人們會采取很多方式取暖。電暖器就是很常見的一種取暖工具，電暖器是采用哪種方式供暖很常見的一種取暖工具，電暖器是采用哪種方式供暖的？能不能說電暖器具有多少熱量？的？能不能說電暖器

6、具有多少熱量？圖圖1011提示提示熱傳遞不能。熱傳遞不能。 考點一考點一功和內(nèi)能功和內(nèi)能1內(nèi)能與內(nèi)能的變化內(nèi)能與內(nèi)能的變化(1)物體的內(nèi)能是指物體內(nèi)所有分子的動能和勢能之物體的內(nèi)能是指物體內(nèi)所有分子的動能和勢能之和。因此，物體的內(nèi)能是一個狀態(tài)量。和。因此，物體的內(nèi)能是一個狀態(tài)量。(2)當(dāng)物體溫度變化時，分子的平均動能變化；物體當(dāng)物體溫度變化時，分子的平均動能變化；物體的體積變化時，分子勢能發(fā)生變化，因此物體的內(nèi)能變的體積變化時，分子勢能發(fā)生變化，因此物體的內(nèi)能變化只由初末狀態(tài)決定，與中間過程及方式無關(guān)?；挥沙跄顟B(tài)決定，與中間過程及方式無關(guān)。課堂互動課堂互動突破考點突破考點2做功與內(nèi)能變化的

7、關(guān)系做功與內(nèi)能變化的關(guān)系(1)做功改變物體內(nèi)能的過程是其他形式的能做功改變物體內(nèi)能的過程是其他形式的能(如機如機械能械能)與內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化的過程。與內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化的過程。(2)在絕熱過程中，外界對物體做多少功，就有多在絕熱過程中，外界對物體做多少功，就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，物體的內(nèi)能就增加多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，物體的內(nèi)能就增加多少，即少，即UW。3功和內(nèi)能的區(qū)別功和內(nèi)能的區(qū)別(1)功是能量轉(zhuǎn)化的量度，是過程量，而內(nèi)能是狀功是能量轉(zhuǎn)化的量度，是過程量，而內(nèi)能是狀態(tài)量。態(tài)量。 (2)做功過程中，能量一定會發(fā)生轉(zhuǎn)化，而內(nèi)能不做功過程中，能量一定會發(fā)生轉(zhuǎn)化，而內(nèi)能不一定變化，只有在絕熱過程中

8、，做功才一定能引起內(nèi)一定變化，只有在絕熱過程中，做功才一定能引起內(nèi)能的變化。能的變化。(3)物體的內(nèi)能大，并不意味著做功多。在絕熱過物體的內(nèi)能大，并不意味著做功多。在絕熱過程中，只有內(nèi)能變化較大時，才對應(yīng)著做功較多。程中，只有內(nèi)能變化較大時，才對應(yīng)著做功較多。4判斷絕熱過程中內(nèi)能變化的方法判斷絕熱過程中內(nèi)能變化的方法判斷氣體絕熱過程的內(nèi)能變化一般情況下只需看判斷氣體絕熱過程的內(nèi)能變化一般情況下只需看氣體體積變化就可決定：氣體體積變化就可決定：假設(shè)體積增大，氣體對外界做功，假設(shè)體積增大，氣體對外界做功，W0，即，即U0，內(nèi)能減??；，內(nèi)能減小；假設(shè)體積縮小，外界對氣體做功，假設(shè)體積縮小，外界對氣體

9、做功，W0，即，即U0，內(nèi)能增加。，內(nèi)能增加。溫馨提示氣體自由膨脹時，氣體與外界相互不溫馨提示氣體自由膨脹時，氣體與外界相互不做功，因此這種情況下氣體體積增大沒有外界阻力，做功，因此這種情況下氣體體積增大沒有外界阻力，也就不需要對外界做功。也就不需要對外界做功。 例例1 如圖如圖1012所示，一所示，一定質(zhì)量的理想氣體密封在絕熱定質(zhì)量的理想氣體密封在絕熱(即與外界即與外界不發(fā)生熱交換不發(fā)生熱交換)容器中，容器內(nèi)裝有一可容器中，容器內(nèi)裝有一可以活動的絕熱活塞。今對活塞施以一豎以活動的絕熱活塞。今對活塞施以一豎直向下的壓力直向下的壓力F，使活塞緩慢向下移動，使活塞緩慢向下移動一段距離后，氣體的體積

10、減小。假設(shè)忽一段距離后，氣體的體積減小。假設(shè)忽略活塞與容器壁間的摩擦，那么被密封略活塞與容器壁間的摩擦，那么被密封的氣體的氣體 圖圖1012 A溫度升高，壓強增大，內(nèi)能減少溫度升高，壓強增大，內(nèi)能減少B溫度降低，壓強增大，內(nèi)能減少溫度降低，壓強增大，內(nèi)能減少C溫度升高，壓強增大，內(nèi)能增加溫度升高，壓強增大，內(nèi)能增加D溫度降低，壓強減小，內(nèi)能增加溫度降低，壓強減小，內(nèi)能增加審題指導(dǎo)審題指導(dǎo)“絕熱容器說明系統(tǒng)既不向外界絕熱容器說明系統(tǒng)既不向外界傳熱，也不從外界吸熱。傳熱，也不從外界吸熱?！皻怏w體積減小，說明外界對氣體做正功。氣體體積減小，說明外界對氣體做正功。 【答案答案】C 名師點撥名師點撥分析

11、絕熱過程的方法分析絕熱過程的方法(1)在絕熱的情況下，假設(shè)外界對系統(tǒng)做正功，系在絕熱的情況下，假設(shè)外界對系統(tǒng)做正功，系統(tǒng)內(nèi)能增加，假設(shè)系統(tǒng)對外界做正功，系統(tǒng)內(nèi)能減統(tǒng)內(nèi)能增加，假設(shè)系統(tǒng)對外界做正功，系統(tǒng)內(nèi)能減少，此過程做功的多少為轉(zhuǎn)化為內(nèi)能多少的量度。少，此過程做功的多少為轉(zhuǎn)化為內(nèi)能多少的量度。(2)在絕熱過程中，內(nèi)能和其他形式的能一樣也是在絕熱過程中，內(nèi)能和其他形式的能一樣也是狀態(tài)量，氣體的初、末狀態(tài)確定了，即在初、末狀態(tài)狀態(tài)量，氣體的初、末狀態(tài)確定了，即在初、末狀態(tài)的內(nèi)能也相應(yīng)地確定了，內(nèi)能的變化的內(nèi)能也相應(yīng)地確定了，內(nèi)能的變化U也確定了，而也確定了，而功是能量轉(zhuǎn)化的量度，所以功是能量轉(zhuǎn)化的

12、量度，所以UW，即，即W也確定了，也確定了，這也是判斷絕熱過程的一種方法。這也是判斷絕熱過程的一種方法。1一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷一緩慢的絕熱膨脹過一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷一緩慢的絕熱膨脹過程。設(shè)氣體分子間的勢能可忽略，那么在此過程中程。設(shè)氣體分子間的勢能可忽略，那么在此過程中A外界對氣體做功，氣體分子的平均動能增大外界對氣體做功，氣體分子的平均動能增大B外界對氣體做功，氣體分子的平均動能減小外界對氣體做功，氣體分子的平均動能減小C氣體對外界做功，氣體分子的平均動能增大氣體對外界做功，氣體分子的平均動能增大D氣體對外界做功，氣體分子的平均動能減小氣體對外界做功，氣體分子的平均動能減小解析絕熱膨脹過

13、程是指氣體膨脹過程未發(fā)生熱解析絕熱膨脹過程是指氣體膨脹過程未發(fā)生熱傳遞，膨脹過程氣體體積增大，外界對氣體做的功傳遞，膨脹過程氣體體積增大，外界對氣體做的功W0，由，由UU2U1W可知，氣體內(nèi)能減少。由于可知，氣體內(nèi)能減少。由于氣體分子間的勢能忽略，故氣體分子的平均動能減氣體分子間的勢能忽略，故氣體分子的平均動能減小。應(yīng)選項小。應(yīng)選項D正確。正確。答案答案D2(多項選擇多項選擇)某汽車后備箱內(nèi)安裝有撐起箱蓋的某汽車后備箱內(nèi)安裝有撐起箱蓋的裝置，它主要由汽缸和活塞組成。開箱時，密閉于汽裝置，它主要由汽缸和活塞組成。開箱時，密閉于汽缸內(nèi)的壓縮氣體膨脹，將箱蓋頂起，如圖缸內(nèi)的壓縮氣體膨脹，將箱蓋頂起，

14、如圖1013所所示。在此過程中，假設(shè)缸內(nèi)氣體與外界無熱交換，忽示。在此過程中，假設(shè)缸內(nèi)氣體與外界無熱交換，忽略氣體分子間相互作用，那么缸內(nèi)氣體略氣體分子間相互作用，那么缸內(nèi)氣體圖圖1013 A對外做正功，分子的平均動能減小對外做正功，分子的平均動能減小B對外做正功，內(nèi)能增大對外做正功，內(nèi)能增大C對外做負功，分子的平均動能增大對外做負功，分子的平均動能增大D對外做正功，內(nèi)能減小對外做正功，內(nèi)能減小解析假設(shè)缸內(nèi)氣體與外界無熱交換，由于氣體解析假設(shè)缸內(nèi)氣體與外界無熱交換，由于氣體膨脹將箱蓋頂起過程中氣體對活塞的作用力方向與活膨脹將箱蓋頂起過程中氣體對活塞的作用力方向與活塞的運動方向一致，氣體對外做正

15、功，故缸內(nèi)氣體的塞的運動方向一致，氣體對外做正功，故缸內(nèi)氣體的內(nèi)能一定減?。挥捎诤雎詺怏w分子間的相互作用，故內(nèi)能一定減小；由于忽略氣體分子間的相互作用，故氣體分子的平均動能一定減小。綜上可知，選項氣體分子的平均動能一定減小。綜上可知，選項A、D正確，選項正確，選項B、C錯誤。錯誤。答案答案AD考點二熱和內(nèi)能考點二熱和內(nèi)能溫度、內(nèi)能和熱量的區(qū)別與聯(lián)系溫度、內(nèi)能和熱量的區(qū)別與聯(lián)系概念概念區(qū)別區(qū)別聯(lián)系聯(lián)系溫度溫度表示物體的冷熱程度，其實質(zhì)是反映表示物體的冷熱程度，其實質(zhì)是反映了物體內(nèi)部大量分子無規(guī)則運動的激了物體內(nèi)部大量分子無規(guī)則運動的激烈程度烈程度溫度是衡量內(nèi)溫度是衡量內(nèi)能多少的因素能多少的因素之

16、一；熱量是之一；熱量是用來衡量熱傳用來衡量熱傳遞過程中內(nèi)能遞過程中內(nèi)能變化多少的物變化多少的物理量理量內(nèi)能內(nèi)能物體內(nèi)部所有分子的動能和分子勢能物體內(nèi)部所有分子的動能和分子勢能的總和。一切物體都具有內(nèi)能的總和。一切物體都具有內(nèi)能熱量熱量在熱傳遞過程中，傳遞內(nèi)能的多少，在熱傳遞過程中，傳遞內(nèi)能的多少，與物質(zhì)的種類與物質(zhì)的種類(比熱容比熱容)、質(zhì)量和溫度、質(zhì)量和溫度的變化量有關(guān)的變化量有關(guān)注意：溫度不能注意：溫度不能“傳傳”，熱量不能，熱量不能“含含”吸熱不一定升溫吸熱不一定升溫(如：晶體的熔化、水的沸騰如：晶體的熔化、水的沸騰)升溫不一定吸熱升溫不一定吸熱(也可以通過做功實現(xiàn)也可以通過做功實現(xiàn))例

17、例2 (多項選擇多項選擇)A、B兩物體之間接觸，但沒兩物體之間接觸，但沒有發(fā)生熱傳遞，那么有發(fā)生熱傳遞，那么A兩物體所含有的熱量相等兩物體所含有的熱量相等B兩物體的內(nèi)能相等兩物體的內(nèi)能相等C兩物體的溫度一樣兩物體的溫度一樣D兩物體的內(nèi)能不一定相等兩物體的內(nèi)能不一定相等【解析】處于熱平衡的兩物體溫度相等，不發(fā)【解析】處于熱平衡的兩物體溫度相等，不發(fā)生熱傳遞。物體的內(nèi)能取決于物體的物質(zhì)的量、溫度生熱傳遞。物體的內(nèi)能取決于物體的物質(zhì)的量、溫度和體積，溫度相等，內(nèi)能不一定相等，所以選項和體積，溫度相等，內(nèi)能不一定相等，所以選項C、D正確。正確?！敬鸢浮俊敬鸢浮緾D 名師點撥名師點撥熱傳遞的過程分析熱傳

18、遞的過程分析熱量是熱傳遞過程中物體內(nèi)能變化的量度，在只熱量是熱傳遞過程中物體內(nèi)能變化的量度，在只有熱傳遞的過程中，沒有做功，物體吸收多少熱量，有熱傳遞的過程中，沒有做功，物體吸收多少熱量，它的內(nèi)能就增加多少；反之，物體的內(nèi)能減少多少，它的內(nèi)能就增加多少；反之，物體的內(nèi)能減少多少，物體就放出多少熱量。物體就放出多少熱量。3對于熱量、功、內(nèi)能三個物理量，以下說法中對于熱量、功、內(nèi)能三個物理量，以下說法中正確的選項是正確的選項是A熱量、功、內(nèi)能三者的物理意義等同熱量、功、內(nèi)能三者的物理意義等同B熱量、功都可以作為物體內(nèi)能的量度熱量、功都可以作為物體內(nèi)能的量度C熱量、功、內(nèi)能的單位不一樣熱量、功、內(nèi)能

19、的單位不一樣D熱量和功是由過程決定的，而內(nèi)能是由物體狀熱量和功是由過程決定的，而內(nèi)能是由物體狀態(tài)決定的態(tài)決定的解析物體的內(nèi)能是指物體所有分子動能和勢能解析物體的內(nèi)能是指物體所有分子動能和勢能的總和，而要改變物體的內(nèi)能可以通過做功和熱傳遞的總和，而要改變物體的內(nèi)能可以通過做功和熱傳遞兩種途徑，這三者的物理意義不同，選項兩種途徑，這三者的物理意義不同，選項A不正確。熱不正確。熱量是表示在熱傳遞過程中，物體內(nèi)能變化的多少，而量是表示在熱傳遞過程中，物體內(nèi)能變化的多少，而功是用做功方式來改變物體內(nèi)能時內(nèi)能變化的多少，功是用做功方式來改變物體內(nèi)能時內(nèi)能變化的多少，它們都是物體內(nèi)能變化的量度，而不是內(nèi)能的量度，它們都是物體內(nèi)能變化的量度，而不是內(nèi)能的量度，應(yīng)選項應(yīng)選項B不正確。熱量、功、內(nèi)能三者的單位是一樣不正確。熱量、功、內(nèi)能三者的單位是一樣的，都是焦耳，選項的，都是焦耳，選項C不正確。熱量和功是在物體進展不正確。熱量和功是在物體進展內(nèi)能的轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)