高中物理 選擇性必修三 功 熱和內(nèi)能的改變 功和內(nèi)能 課件

1、人教版 高二物理 選修3-3 第十章 熱力學(xué)定律深圳市高級中學(xué)東校區(qū) 王純子10.1 功和內(nèi)能1.了解焦耳的兩個實(shí)驗(yàn)的原理.2.從宏觀定義上理解內(nèi)能的概念. 3.知道做功是改變內(nèi)能的方式.學(xué)習(xí)目標(biāo)思維拓展在有機(jī)玻璃筒底放少量浸有乙醚的棉花，壓下活塞，觀察棉花的變化。(2)圖中用力按壓活塞時為什么一定要迅速？(1)你能看到什么現(xiàn)象？實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說明了什么問題？可以看到棉花燃燒。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說明壓縮空氣做功，使空氣溫度升高，達(dá)到棉花的燃點(diǎn)后引起棉花燃燒。迅速按下活塞是為了減少熱傳遞。觀察與思考1.了解焦耳的兩個實(shí)驗(yàn).2.知道做功和熱傳遞是改變內(nèi)能的兩種方式，能正確區(qū)分兩者的異同點(diǎn).3.理解內(nèi)能與功、熱量的

2、關(guān)系.學(xué)習(xí)目標(biāo) 1818年12月24日生于英國曼徹斯特，起初研究電學(xué)和磁學(xué)。 1840年在英國皇家學(xué)會上宣布了電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的定律，即焦耳定律。焦耳測量了熱與機(jī)械功之間的當(dāng)量關(guān)系熱功當(dāng)量，為熱力學(xué)第一定律和能量守恒定律的建立奠定了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。焦耳 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吸熱，也不向外界放熱，這樣的過程叫絕熱過程絕熱過程：焦耳實(shí)驗(yàn)是一個需要在絕熱過程中完成的實(shí)驗(yàn)焦耳熱功當(dāng)量實(shí)驗(yàn)一機(jī)械功一、焦耳的實(shí)驗(yàn)重力做功相同水溫上升數(shù)值相同系統(tǒng)狀態(tài)變化相同焦耳熱功當(dāng)量實(shí)驗(yàn)二電功一、焦耳的實(shí)驗(yàn)電流做的功相同系統(tǒng)溫度上升數(shù)值相同系統(tǒng)狀態(tài)變化相同焦耳的實(shí)驗(yàn)中的結(jié)論1.在各種不同的絕熱過

3、程中，系統(tǒng)狀態(tài)的改變與做功方式無關(guān)，僅與做功數(shù)量有關(guān)。2.在熱力學(xué)系統(tǒng)的絕熱過程中，外界對系統(tǒng)所做的功僅由過程的始末兩個狀態(tài)決定，不依賴于做功的具體過程和方式。重力做功 電場力做功 重力勢能的變化電勢能的變化外力對系統(tǒng)做功狀態(tài)的變化？一、焦耳的實(shí)驗(yàn)2、微觀定義（分子動理論對內(nèi)能的定義）： 物體中所有分子的熱運(yùn)動動能和分子勢能的總和，叫做物體的內(nèi)能。1、宏觀定義（熱力學(xué)對內(nèi)能的定義）： 任何一個熱力學(xué)系統(tǒng)都必定存在一個只依賴于系統(tǒng)自身狀態(tài)的一種能量，這種能量叫做系統(tǒng)的內(nèi)能（U）。微觀：分子熱運(yùn)動的激烈程度、分子間距、分子數(shù)。U宏觀：溫度、體積、物質(zhì)的量（狀態(tài)）。3、對絕熱系統(tǒng)做功：U=W二、內(nèi)能

4、當(dāng)系統(tǒng)狀態(tài)改變時，按照熱力學(xué)對內(nèi)能的定義，則物體的內(nèi)能改變；而按分子動理論，系統(tǒng)狀態(tài)改變時，描述系統(tǒng)狀態(tài)的參量，例如溫度和體積改變，而分子的平均動能與溫度有關(guān)，分子的勢能與體積有關(guān)，所以系統(tǒng)的內(nèi)能就要改變。因此內(nèi)能的兩種定義是一致的。二、內(nèi)能1. 功是過程量，內(nèi)能是狀態(tài)量。2. 在絕熱過程中，做功一定能引起內(nèi)能的變化。3. 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)能變化越大時，相應(yīng)地做功才越多。功與內(nèi)能的區(qū)別二、內(nèi)能例1 如圖所示，一個質(zhì)量為20 kg的絕熱汽缸豎直放置，絕熱活塞的質(zhì)量為5 kg，面積為0.1 m2，處于靜止?fàn)顟B(tài)時被封閉氣體的高度為50 cm，現(xiàn)在活塞上方加一15

5、kg的物體，待穩(wěn)定后，被封閉氣體的高度變?yōu)?0 cm。求在這一過程中氣體的內(nèi)能變化了多少？(p01.01105 Pa，g取10 m/s2)做功與氣體體積變化的關(guān)系壓縮氣體V減小外界對氣體做功絕熱U增加氣體不自由膨脹V增加氣體對外界做功絕熱U減小氣體自由膨脹V增加氣體對外界不做功絕熱U不變K氣體A非真空K氣體A真空BK氣體A例2 如圖所示，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。今對活塞施加一豎直向下的壓力F，使活塞緩慢向下移動一段距離后，氣體的體積減小。若忽略活塞與容器壁間的摩擦力，則被密封的氣體()A.溫度升高，壓強(qiáng)增大，內(nèi)能減少B.溫度降低，壓強(qiáng)增大，內(nèi)能減少C.溫度升高，壓強(qiáng)增大