[推薦學(xué)習(xí)]2022-2022學(xué)年高中物理第三章熱力學(xué)基礎(chǔ)第一節(jié)內(nèi)能功熱量教學(xué)案粵教版選修3-3

1、生活的色彩就是學(xué)習(xí)第一節(jié)內(nèi)能功熱量目標定位 1.知道做功和熱傳遞的實質(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.3.明確內(nèi)能、功、熱量、溫度四個物理量的區(qū)別和聯(lián)系一、做功和內(nèi)能的變化導(dǎo)學(xué)探究如圖1所示，厚壁容器的一端通過膠塞插進一支靈敏溫度計和一根氣針，另一端有個用卡子卡住的可移動膠塞用打氣筒慢慢向容器內(nèi)打氣，使容器內(nèi)的壓強增大到一定程度，這時讀出溫度計示數(shù)翻開卡子，膠塞沖出容器口后，溫度計示數(shù)明顯降低，這是為什么呢？圖1答案氣體膨脹對外做功，內(nèi)能減小，氣體的溫度降低知識梳理1內(nèi)能和內(nèi)能的變化量(1)內(nèi)能是一個狀態(tài)量，指物體內(nèi)所有分

2、子做熱運動的動能和分子勢能之和(2)內(nèi)能的變化量只由初、末狀態(tài)決定，與中間過程及方式無關(guān)2功和內(nèi)能(1)功是過程量，內(nèi)能是狀態(tài)量(2)物體的內(nèi)能大，并不意味著做功多(3)做功可以改變系統(tǒng)的內(nèi)能，功是系統(tǒng)內(nèi)能轉(zhuǎn)化的量度，在絕熱過程中：外界對系統(tǒng)做功，系統(tǒng)內(nèi)能增加，即UW.系統(tǒng)對外界做功，系統(tǒng)內(nèi)能減少，即UW.二、熱傳遞和內(nèi)能的變化導(dǎo)學(xué)探究用鐵錘反復(fù)敲擊鐵棒，鐵棒的溫度會升高，把鐵棒放在碳火上燒，鐵棒的溫度也會升高，這說明了什么問題？答案說明做功和熱傳遞都能改變物體的內(nèi)能知識梳理1熱量(1)熱量是單純的傳熱過程中系統(tǒng)內(nèi)能變化的量度(2)過程量2熱量和內(nèi)能變化的關(guān)系在只有熱傳遞的情況下，物體吸收熱量

3、，內(nèi)能增加，物體放出熱量，內(nèi)能減少，并且內(nèi)能的變化量等于物體吸收或放出的熱量，即UQ.一、做功和內(nèi)能的變化例1如圖2所示，活塞將氣缸分成甲、乙兩氣室，氣缸、活塞(連同拉桿)是絕熱的，且不漏氣以E甲、E乙分別表示甲、乙兩氣室中氣體的內(nèi)能，那么在將拉桿緩慢向外拉的過程中()圖2AE甲不變，E乙減小 BE甲不變，E乙增大CE甲增大，E乙不變 DE甲增大，E乙減小答案D解析此題解題的關(guān)鍵是明確甲、乙兩氣室氣體都經(jīng)歷絕熱過程，內(nèi)能的改變?nèi)Q于做功的情況對甲室內(nèi)的氣體，在拉桿緩慢向外拉的過程中，活塞左移，壓縮氣體，外界對甲室內(nèi)的氣體做功，其內(nèi)能應(yīng)增大；對乙室內(nèi)的氣體，活塞左移，氣體膨脹，乙室內(nèi)的氣體對外界

4、做功，內(nèi)能應(yīng)減小針對訓(xùn)練如圖3所示，一定質(zhì)量的理想氣體密封在絕熱(即與外界不發(fā)生熱交換)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直向下的壓力F，使活塞緩慢向下移動一段距離后，氣體的體積減小假設(shè)忽略活塞與容器壁間的摩擦力，那么被密封的氣體()圖3A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C溫度升高，壓強增大，內(nèi)能增加D溫度降低，壓強減小，內(nèi)能增加答案C解析向下壓活塞，力F對氣體做功，氣體的內(nèi)能增加，溫度升高氣體體積減小，故氣體的壓強增大，應(yīng)選項C正確二、熱傳遞和內(nèi)能的變化例2(多項選擇)在外界不做功的情況下，物體的內(nèi)能增加了50 J，以下說法中正確的選項是()A一

5、定是物體放出了50 J的熱量B一定是物體吸收了50 J的熱量C一定是物體分子動能增加了50 JD物體的分子平均動能可能不變答案BD解析在外界不做功的情況下，內(nèi)能的改變量等于傳遞的熱量，內(nèi)能增加，一定是吸收了相等數(shù)量的熱量，故A錯，B對；物體內(nèi)能包括所有分子做熱運動的動能和分子勢能，內(nèi)能由分子數(shù)、分子平均動能、分子勢能共同決定，所以內(nèi)能增加了50 J并不一定是分子動能增加了50 J，物體的分子平均動能有可能不變，這時吸收的50 J熱量全部用來增加分子勢能，故C錯，D對三、內(nèi)能與相關(guān)概念的辨析例3關(guān)于溫度、熱量、功和內(nèi)能，以下說法正確的選項是()A同一物體溫度高時，含有的熱量多B物體的內(nèi)能越大，含

6、有的熱量就越多，溫度也越高C外界對系統(tǒng)做功W，內(nèi)能必定增加D發(fā)生熱傳遞的條件是兩物體之間存在溫度差答案D解析熱量是物體間進行熱傳遞時內(nèi)能的轉(zhuǎn)移，不能說物體含有多少熱量，故A錯；物體的吸熱或放熱對應(yīng)物體的內(nèi)能變化，并不對應(yīng)物體內(nèi)能的大小，故B錯；由于做功和熱傳遞都可引起物體內(nèi)能的變化，只根據(jù)做功無法準確判斷物體內(nèi)能的變化，故C錯；物體間發(fā)生熱傳遞的條件是存在溫度差，故D對內(nèi)能功熱量1(做功和內(nèi)能的變化)在給自行車輪胎打氣時，會發(fā)現(xiàn)胎內(nèi)氣體溫度升高，這是因為()A胎內(nèi)氣體壓強不斷增大，而容積不變B輪胎從外界吸熱C外界空氣溫度本來就高于胎內(nèi)氣體溫度D打氣時，外界不斷對胎內(nèi)氣體做功答案D解析給自行車輪

7、胎打氣，外界對胎內(nèi)氣體做功，氣體內(nèi)能增加，溫度升高，D正確2(做功和內(nèi)能的變化)地面附近有一正在上升的空氣團，它與外界的熱交換忽略不計大氣壓強隨高度增加而降低，那么該空氣團在上升過程中(不計空氣團內(nèi)分子間的勢能)()A體積減小，溫度降低B體積減小，溫度不變C體積增大，溫度降低D體積減小，溫度增大答案C解析空氣團與外界的熱交換忽略不計，大氣壓強隨高度上升逐漸減小，空氣團體積逐漸增大，對外界做功，所以內(nèi)能逐漸減小，那么溫度逐漸降低，只有選項C正確，選項A、B、D均錯誤3(熱傳遞和內(nèi)能的變化)以下說法正確的選項是()A假設(shè)A、B兩物體接觸但沒有熱傳遞，那么兩物體所包含的熱量相等B做功和熱傳遞的共同點

8、是都能使系統(tǒng)內(nèi)能改變C一物體先后經(jīng)幾個不同的物理過程，其溫度均從t1升高到t2.那么在這些過程中物體一定從外界吸收相同的熱量D高溫物體內(nèi)能大，低溫物體內(nèi)能小答案B解析A、B兩物體沒有發(fā)生熱傳遞是因為兩物體溫度相等，A錯做功和熱傳遞都是改變內(nèi)能的方式，B對一物體溫度從t1升高到t2，內(nèi)能的改變可能是由于吸收了熱量，也可能是外界對物體做了功，C錯高溫物體分子的平均動能大，內(nèi)能不一定大，D錯4(內(nèi)能與相關(guān)概念的辨析)(多項選擇)對于熱量、功、內(nèi)能三個量，以下說法中正確的選項是()A熱量、功、內(nèi)能三個量的物理意義是等同的B熱量和功二者可作為物體內(nèi)能大小的量度C熱量、功和內(nèi)能的國際單位都相同D熱量和功是

9、由過程決定的，而內(nèi)能是由物體的狀態(tài)決定的答案CD解析熱量、功和內(nèi)能的國際單位都是焦耳，但熱量、功、內(nèi)能三個量的物理意義是不同的，熱量和功是過程量，內(nèi)能是狀態(tài)量，熱量和功二者可作為物體內(nèi)能變化的量度而不是內(nèi)能大小的量度故A、B錯誤，C、D正確題組一做功和內(nèi)能的變化1(多項選擇)在下述各種現(xiàn)象中，不是由做功引起系統(tǒng)溫度變化的是()A在陽光照射下，水的溫度升高B用鐵錘不斷錘打鉛塊，鉛塊溫度會升高C在爐火上燒水，水的溫度升高D電視機工作一段時間，其內(nèi)部元件溫度升高答案AC解析陽光照射下水溫升高是熱輻射使水的溫度升高，在爐火上燒水是熱傳導(dǎo)和對流使水的溫度升高，用鐵錘錘打鉛塊的過程，是做功的過程，鉛塊溫度

10、升高，是由于外界做功引起的電視機工作時，電流通過各元件，電流做功使其溫度升高可見A、C不是由做功引起系統(tǒng)溫度變化的，應(yīng)選A、C.2一個鐵塊沿斜面勻速下滑，關(guān)于鐵塊的機械能和內(nèi)能的變化(忽略熱傳遞)，以下判斷中正確的選項是()A鐵塊的機械能和內(nèi)能都不變B鐵塊的機械能減小，內(nèi)能不變C鐵塊的機械能增大，內(nèi)能增大D鐵塊的機械能減小，內(nèi)能增大答案D解析鐵塊沿斜面勻速下滑時，動能不變，勢能減小，所以鐵塊的機械能一定減小鐵塊沿斜面勻速下滑，說明此斜面一定是不光滑的，鐵塊下滑時克服摩擦力做功，鐵塊損失的機械能轉(zhuǎn)化為鐵塊和斜面的內(nèi)能，因此鐵塊的溫度會略有升高，內(nèi)能增大3一定質(zhì)量的氣體經(jīng)歷一緩慢的絕熱膨脹過程設(shè)氣

11、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加B外界對氣體做功，氣體分子的平均動能減少C氣體對外界做功，氣體分子的平均動能增加D氣體對外界做功，氣體分子的平均動能減少答案D解析因氣體絕熱膨脹，故氣體對外做功，但沒有熱交換，由熱力學(xué)第一定律可知，氣體內(nèi)能減?。欢鴼怏w不計分子勢能，故內(nèi)能只與溫度有關(guān)，因內(nèi)能減小，故溫度降低，分子的平均動能減小，應(yīng)選D.4圖1為某種椅子與其升降局部的結(jié)構(gòu)示意圖，M、N兩筒間密閉了一定質(zhì)量的氣體，M可沿N的內(nèi)壁上下滑動，設(shè)筒內(nèi)氣體不與外界發(fā)生熱交換，在M向下滑動的過程中()圖1A外界對氣體做功，氣體內(nèi)能增大B外界對氣體做功，氣體內(nèi)能減

12、小C氣體對外界做功，氣體內(nèi)能增大D氣體對外界做功，氣體內(nèi)能減小答案A解析在M向下滑動的過程中，氣體體積縮小，外界對氣體做功，氣體不與外界發(fā)生熱交換，再根據(jù)熱力學(xué)第一定律知，氣體內(nèi)能增加，故正確答案為A.5如圖2所示，厚壁容器的一端通過膠塞插進一支靈敏溫度計和一根氣針，另一端有個用卡子卡住的可移動膠塞用打氣筒緩慢地向容器內(nèi)打氣，使容器內(nèi)的壓強增大到一定程度，這時讀出溫度計示數(shù)翻開卡子，膠塞沖出容器口后()圖2A溫度計示數(shù)變大，實驗說明氣體對外界做功，內(nèi)能減少B溫度計示數(shù)變大，實驗說明外界對氣體做功，內(nèi)能增加C溫度計示數(shù)變小，實驗說明氣體對外界做功，內(nèi)能減少D溫度計示數(shù)變小，實驗說明外界對氣體做功

13、，內(nèi)能增加答案C解析翻開卡子，膠塞沖出容器口后，密封氣體體積增大，氣體膨脹對外做功，氣體內(nèi)能減少，同時溫度降低，溫度計示數(shù)變小題組二熱傳遞和內(nèi)能的變化6(多項選擇)以下現(xiàn)象中，哪些是通過熱傳遞的方式改變物體內(nèi)能的()A翻開電燈開關(guān)，燈絲的溫度升高，內(nèi)能增加B夏天喝冰鎮(zhèn)汽水來解暑C隕石在大氣層中下落，溫度升高D太陽能熱水器在陽光照射下，水的溫度逐漸升高答案BD解析A選項是電流做功改變內(nèi)能，C選項是摩擦力做功改變內(nèi)能，只有B、D選項是通過熱傳遞的方式改變物體內(nèi)能的，應(yīng)選B、D.7(多項選擇)關(guān)于熱傳遞，以下說法正確的選項是()A熱傳遞中，熱量一定從含熱量多的物體傳向含熱量少的物體B兩個物體之間發(fā)生

14、熱傳遞的條件是它們之間有溫度差C在熱傳遞中，熱量一定從內(nèi)能多的物體傳向內(nèi)能少的物體D內(nèi)能相等的兩個物體相互接觸時，也可能發(fā)生熱傳遞答案BD解析熱量的概念只有在涉及能量的傳遞時才有意義，所以不能說物體含有多少熱量，故A錯；物體間發(fā)生熱傳遞的必要條件是存在溫度差，故B對；在熱傳遞中，熱量一定從溫度高的物體傳向溫度低的物體，溫度高的物體內(nèi)能不一定多，故C錯，D對故正確答案為B、D.8(多項選擇)一銅塊和一鐵塊，質(zhì)量相等，銅塊的溫度T1比鐵塊的溫度T2高，當(dāng)它們接觸在一起時，如果不和外界交換能量，那么()A從兩者開始接觸到到達熱平衡的整個過程中，銅塊內(nèi)能的減少量等于鐵塊內(nèi)能的增加量B在兩者到達熱平衡以

15、前的任意一段時間內(nèi)，銅塊內(nèi)能的減少量不等于鐵塊內(nèi)能的增加量C到達熱平衡時，銅塊的溫度TD到達熱平衡時，兩者的溫度相等答案AD解析一個系統(tǒng)在熱交換的過程中，如果不與外界發(fā)生熱交換，溫度高的物體放出的熱量等于溫度低的物體吸收的熱量，直到溫度相等，不再發(fā)生熱交換為止而熱量是熱傳遞過程中內(nèi)能的變化量，所以選項A、D正確，選項B錯誤設(shè)c鐵、c銅分別為鐵、銅的比熱容，根據(jù)熱平衡方程c銅m(T1T)c鐵m(TT2)，解得T，由此可知選項C錯誤題組三內(nèi)能與相關(guān)概念的辨析9關(guān)于物體的內(nèi)能，以下說法中正確的選項是()A溫度相同的同種氣體它們的內(nèi)能一定相等B體積相同的同種氣體它們的內(nèi)能一定相等C機械能越大的物體內(nèi)能

16、也越大D物體的內(nèi)能與物體的溫度和體積都有關(guān)系答案D解析決定內(nèi)能的因素有溫度、體積及物質(zhì)的量，D正確，A、B錯誤；內(nèi)能與機械能無直接關(guān)系，C錯誤10(多項選擇)關(guān)于物體的內(nèi)能，以下說法正確的選項是()A手感到冷時，搓搓手就會感到暖和些，這是利用做功來改變物體的內(nèi)能B將物體舉高或使它們的速度增大，是利用做功來使物體的內(nèi)能增加C陽光照射衣服，衣服的溫度升高，是利用熱傳遞來改變物體的內(nèi)能D用打氣筒打氣，筒內(nèi)氣體變熱，是利用熱傳遞來改變物體的內(nèi)能答案AC11(多項選擇)以下說法中正確的選項是()A如果取水平地面為零勢能面，那么靜止在水平地面上的物體的機械能和內(nèi)能都為零B如果取水平地面為零勢能面，那么靜止在水平地面上的物體的機械能為零，內(nèi)能不為零C一個裝有氣體的絕熱密封容器做勻速運動，如果使容器突然停止運動，那么氣體的溫度要升高D一個裝有氣體的絕熱密封容器做勻速運動，如果使容器突然停止運動，那么氣體的溫度保持不變答案BC解析內(nèi)能與零勢能面的選取無關(guān)，重力勢能與零勢能面的選取有關(guān)，重力勢能為零的靜止物體機械能為零，但內(nèi)能永不為零，A錯誤，B正確；絕熱容器停止運動，內(nèi)部氣體的機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，溫度升高，C正確，D錯誤12關(guān)于內(nèi)能、