第二節(jié)熱和內能

第二節(jié)熱和內能

核心要點突破課堂互動講練知能優(yōu)化訓練第二節(jié)課前自主學案課標定位課標定位學習目標：1.了解焦耳的兩個實驗的原理，區(qū)別熱量和內能．2．知道做功和傳熱是改變內能的兩種方式，能正確區(qū)分兩者的不同．3．通過焦耳實驗的探究，培養(yǎng)學生的科學探索精神．重點難點：通過實驗探究來類比、分析理解內能與功、熱量的關系．課前自主學案一、演示實驗1．實驗儀器：壓縮空氣引火儀．2．實驗結論：活塞壓縮空氣做功，可以使空氣溫度升高，內能_______二、焦耳的實驗1．絕熱過程：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_____,也不向外界_______增加．吸熱放熱．2．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________(2)通過電流的_________給水加熱．3．實驗結論要使系統(tǒng)狀態(tài)通過絕熱過程發(fā)生變化，做功的數(shù)量只由過程始末兩個________決定而與做功的_______無關．三、內能1．內能概念：任何一個熱力學系統(tǒng)都存在一個_____________________的物理量，升高．熱效應狀態(tài)方式依賴于系統(tǒng)自身狀態(tài)這個物理量在兩個狀態(tài)間的差值等于外界在絕熱過程中對系統(tǒng)所做的功，我們把這個物理量稱為系統(tǒng)的內能．2．在絕熱過程中做功與內能的變化關系：_________.四、熱和內能1．傳熱：熱量從高溫物體傳到低溫物體的過程．2．關系描述：熱量是在單純的傳熱過程中___________變化的量度．3．公式表達：__________.ΔU＝W系統(tǒng)內能ΔU＝Q核心要點突破一、功和內能的關系1．內能與內能的變化的關系(1)物體的內能是指物體內所有分子的平均動能和勢能之和．在微觀上由分子數(shù)和分子熱運動激烈程度及相互作用力決定，宏觀上體現(xiàn)為物體溫度和體積，因此物體的內能是一個狀態(tài)量．(2)當物體溫度變化時，分子熱運動激烈程度發(fā)生改變，分子平均動能變化．物體體積變化時，分子間距離變化，分子勢能發(fā)生變化，因此物體的內能變化只由初、末狀態(tài)決定，與中間過程及方式無關．2．做功與內能的變化的關系(1)做功改變物體內能的過程是其他形式的能(如機械能)與內能相互轉化的過程．(2)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化為內能，物體的內能就增加多少；物體對外界做多少功，就有多少內能轉化為其他形式的能，物體的內能就減少多少．3．功和內能的區(qū)別(1)功是過程量，內能是狀態(tài)量．(2)在絕熱過程中，做功一定能引起內能的變化．(3)物體的內能大，并不意味著做功多．在絕熱過程中，只有內能變化較大時，對應著做功較多．即時應用(即時突破，小試牛刀)1．(2011年高考廣東卷)圖10－1－1為某種椅子與其升降部分的結構示意圖，M、N兩筒間密閉了一定質量的氣體，M可沿N的內壁上下滑動，設筒內氣體不與外界發(fā)生熱交換，在M向下滑動的過程中(

)圖10－1－1A．外界對氣體做功，氣體內能增大B．外界對氣體做功，氣體內能減小C．氣體對外界做功，氣體內能增大D．氣體對外界做功，氣體內能減小解析：選A.M向下滑動，氣體體積減小，外界對氣體做功，又因為與外界沒有熱交換，所以內能增加，故A正確．二、“溫度”、“熱量”、“功”、“內能”的辨析1．內能和溫度從宏觀看，溫度表示的是物體的冷熱程度；從微觀看，溫度反映了分子熱運動的劇烈程度，是分子平均動能的標志．物體的溫度升高，其內能一定增加．但物體吸收熱量內能增加時，溫度卻不一定升高．2．內能和熱量(1)熱量的概念在涉及能量傳遞時才有意義．我們不能說一個物體具有多少熱量，只能說在傳熱過程中物體吸收或放出了多少熱量．(2)在單純傳熱的過程中，物體吸收熱量，內能增加，物體放出熱量，內能減小，熱量是內能改變的量度．3．熱量和做功熱量和功，都是系統(tǒng)內能變化的量度，都是過程量，一定量的熱量還與一定量的功相當，熱量可以通過系統(tǒng)轉化為功，功也可以通過系統(tǒng)過程轉化為熱量，但它們之間有著本質的區(qū)別．用做功來改變系統(tǒng)的內能，是系統(tǒng)內分子隨整體的有序運動轉化為另一系統(tǒng)的分子的無規(guī)則運動的過程，是機械能或其他形式的能和內能之間的轉化過程．用傳熱來改變系統(tǒng)的內能，是通過傳導、對流和輻射來完成的，它將分子的無規(guī)則運動，從一個系統(tǒng)轉移到另一個系統(tǒng)，這種轉移就是系統(tǒng)間內能轉換的過程．即時應用(即時突破，小試牛刀)2．對于熱量、功和內能三者的關系下列說法中正確的是(

)A．三者單位相同，物理意義相同B．熱量和功是內能的量度C．熱量和功由過程決定，而內能由物體狀態(tài)決定D．系統(tǒng)內能增加了100J，可能是外界采用絕熱方式對系統(tǒng)做功100J，也可能是外界單純地對系統(tǒng)傳熱100J解析：選CD.熱量、功和內能三者盡管單位相同，但物理意義有本質區(qū)別，A錯．熱量和功由過程決定，內能由物體狀態(tài)決定，熱量和功是內能變化的量度，C對，B錯．對一個絕熱過程ΔU＝W＝100J，對一個單純傳熱過程ΔU＝Q＝100J，D對．課堂互動講練做功和內能變化的關系(2010年高考福建卷)如圖10－1－2所示，一定質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?。艉雎曰钊c容器壁間的摩擦力，則被密封的氣體(

)例1圖10－1－2A．溫度升高，壓強增大，內能減少B．溫度降低，壓強增大，內能減少C．溫度升高，壓強增大，內能增加D．溫度降低，壓強減，內能增加【思路點撥】明確研究對象是密閉的氣體，由功和內能的關系得出溫度的變化，再利用理想氣體狀態(tài)方程求解．【自主解答】由F對密閉的氣體做功，容器及活塞絕熱，則Q＝0，由功和內能的關系知理想氣體內能增大，T升高，再根據(jù)pV/T＝C，V減小，p增大，故選C.【答案】

C【方法總結】對于一定質量的氣體，分析對氣體做功情況時，可根據(jù)氣體的體積變化做出判斷：氣體膨脹，氣體對外界做功；氣體壓縮，外界對氣體做功，但氣體向真空自由膨脹時不做功．變式訓練1

(2011年湖北八校聯(lián)考)如圖10－1－3所示，絕熱容器中間用隔板隔開，左側裝有氣體，右側為真空．現(xiàn)將隔板抽掉，使左側氣體自由膨脹直至達到平衡，則在此過程中(不計氣體的分子勢能)(

)圖10－1－3A．氣體對外界做功，溫度降低，內能減少B．氣體對外界做功，溫度不變，內能減少C．氣體不做功，溫度不變，內能不變D．氣體不做功，溫度不變，內能減少解析：選C.抽掉隔板后，氣體膨脹體積增大，但由于右側為真空，氣體自由膨脹不做功，因而內能不變，溫度不變，選C.傳熱和內能變化的關系

在外界不做功的情況下，物體的內能增加了50J，下列說法中正確的是(

)A．一定是物體放出了50J的熱量B．一定是物體吸收了50J的熱量C．一定是物體分子動能增加了50JD．物體的分子平均動能可能不變例2【精講精析】在力不做功的情況下，內能的改變等于傳遞的熱量，內能增加，一定是吸收了相等能量的熱量，故A錯B對．物體內能包括所有分子的動能和勢能，內能由分子數(shù)、分子平均動能、分子勢能共同決定，所以內能增加了50J并不一定是分子動能增加了50J．物體的分子平均動能有可能不變，這時吸收的50J熱量全部用來增加分子勢能．【答案】

BD【方法總結】物體的內能增加，溫度不一定升高．例如晶體熔化時，內能增加，溫度不變．變式訓練2關于物體內能的變化，以下說法中正確的是(

)A．物體吸收熱量，內能一定增大B．物體對外做功，內能一定減少C．物體吸收熱量，同時對外做功，內能可能不變D．物體放出熱量，同時對外做功，內能可能不變解析：選C.做功和傳熱可以改變物體的內能，當做功和傳熱同時發(fā)生時，物體的內能可能不變，比如物體吸熱的同時又對外做功，且吸收的熱量與對外做的功在數(shù)值上相等，此時物體的內能不發(fā)生變化．關于溫度、熱量、內能，以下說法正確的是(

)A．同一物體溫度高時，含有的熱量多B．物體的內能越大，含有的熱量就越多，溫度也越高C．在傳熱中，放出熱量的物體內能一定大于吸收熱量的物體的內能D．熱量總是自發(fā)地從溫度高的物體傳給溫度低的物體溫度、熱量、內能的區(qū)別例3【精講精析】同一物體溫度高時，內能大，只有傳熱過程轉移的內能才能稱為熱量，A、B錯；在傳熱過程中，熱量從溫度高的物體傳給溫度低的物體，溫度高的