高中物理第十章熱力學定律第1節(jié)功和內能第2節(jié)熱和內能教學案人教版3

1、關語句第1、2節(jié)功和內能熱和內能絕熱過程：系統只由于外界對它做功用與外界交換、能量，它不從外界吸熱，也不向外界放熱， 這樣的 過程叫做絕熱過程。2 .絕熱過程中系統內能的增加量等于外界對系統所 做的功，即 AU= W3 .熱傳遞：熱量從物體的高溫部分傳遞到低溫部分， 或從高溫物體傳遞給低溫物體的物理過程。4 .系統在單純的傳熱過程中，內能的增量 AU等于 外界向系統傳遞的熱量 Q即AU= Q5 .做功和熱傳遞是改變內能的兩種方式且具有等效 性，但二者實質不同。9 / 8贓步靄0加赳松謖前白卜:學習.基替才能樓高一、焦耳的實驗1 .絕熱過程系統只通過對外界做功或外界對它做功而與外界交換能量，它不

2、從外界吸熱，也不向外界放熱。2 .代表實驗(1)重物下落帶動葉片攪拌容器中的水，引起水溫度上升。(2)通過電流的熱效應給水加熱。3 .實驗結論要使系統狀態(tài)通過絕熱過程發(fā)生變化，做功的數量只由過程始末兩個狀態(tài)決定,而與屹功的方式無關。二、功和內能4 .內能的概念(1)內能是描述熱力學系統自身狀態(tài)的物理量。(2)在絕熱過程中做功亙以改變熱力學系統所處的狀態(tài)。5 .絕熱過程中內能的變化(1)表達式：A U= W(2)外界對系統做功，W的正；系統對外界做功，W為負。三、熱和內能1.熱傳遞(1)條件：物體的溫度不同。(2)過程：溫度不同的物體發(fā)生熱傳遞，溫度高的物體要降溫，溫度低的物體要升溫, 熱量從高

3、溫物體傳到低溫物體。(3)熱傳遞的三種方式：熱傳導、熱對流、熱輻射。2.熱和內能(1)單純地對系統傳熱也能改變系統的熱力學狀態(tài)，即熱傳遞能改變物體的內能。(2)熱量：在單純的傳熱過程中系統內能變化的量度。(3)單純的傳熱過程中內能的變化。公公式：A U= Q物體吸網 Q為正；物體放熱， Q為負?；A小題盛取拈導葡軍舞”1 .自主思考一一判一判(X)(X)(1)溫度高的物體含有的熱量多。(2)內能多的物體含有的熱量多。(3)熱量一定從內能多的物體傳遞給內能少的物體。(X )(4)做功和熱傳遞都可改變物體的內能，從效果上是等效的。(V)(5)在絕熱過程中，外界對系統做的功小于系統內能的增加量。(X

4、 )(6)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。(X)2 .合作探究一一議一議 焦耳的熱功當量實驗和電流熱效應給水加熱的實驗中做功的方式相同嗎？你能得出 什么結論?提示：不同。在各種不同的絕熱過程中，系統狀態(tài)的改變與做功方式無關，僅與做功多 少有關。(2)用錘子反復敲打一塊鐵，鐵塊會發(fā)生怎樣的變化？為什么？提示：鐵塊的溫度升高，同時會發(fā)生形變，在敲打鐵塊的過程中，錘頭對鐵塊做功，使鐵塊的內能增加，溫度升高。鐵塊由于受到力的作用，會發(fā)生形變。(3)熱傳遞是熱量從內能多的物體傳遞給內能少的物體嗎？提示：不是。熱傳遞是熱量從高溫物體傳向低溫物體，并非從內能多的物體傳向內能少的物體。課堂

5、講絢設計，舉一能通行注功和內能的關系。通知識3 .內能與內能變化(1)物體的內能是指物體內所有分子的動能和勢能之和。因此，物體的內能是一個狀態(tài) 量。(2)當物體溫度變化時，分子平均動能變化；物體體積變化時，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。4 .做功與內能變化的關系(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。5 .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

6、大，并不意味著做功多。在絕熱過程中，只有內能變化越大時，相應地 做功才越多。C通即組1.(多選)在下述各種現象中，由做功引起系統溫度變化的是()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，其內部元件溫度升高解析：選BD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 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?？梢奟 D是由做功引起溫度變化的。2.采用絕熱的方式使一定量的氣體由初狀態(tài)A變化至末狀態(tài)B。

7、對于不同的絕熱方式，下列說法正確的是()A.對氣體所做的功不同B.對氣體所做的功相同C.對氣體不做功，因為沒有能量的傳遞D.以上三種說法都不對解析：選B對于一定質量的氣體， 不管采用任何一種絕熱方式由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B,都是絕熱過程。在這一過程中，氣體在初狀態(tài) A有一確定的內能 UA,在狀態(tài)B有另一確定的 內能UB,由絕熱過程中 AU= Ub- UA=四口，W為恒量，所以 B正確。3.（多選）如圖10-1-1為焦耳實驗裝置圖，用絕熱性能良好的材料將容器包好，重物下落帶動葉片攪拌容器里的水，引起水溫升高。關于這個實驗，下列說法正確的是（）圖 10-1-1A.這個裝置可測定熱功當量B.做功增加了水

8、的熱量C.做功增加了水的內能D.功和熱量是完全等價的，無區(qū)別解析：選AC將做功過程和吸熱過程在同等條件下比較，可測出熱功當量，故A正確;做功增加了水的內能，熱量只是熱傳遞過程中內能改變的量度，故 B錯誤，C正確；做功和傳熱產生的效果相同，但功和熱量是不同的概念，D錯誤。做功、熱傳遞與內能的關系。通知識1 .熱量與功：熱量和功都是系統內能變化的量度，都是過程量，一定量的熱量與一定量的功相當，熱量可以通過系統轉化為功，功也可以通過系統轉化為熱量，但它們之間有著本質的區(qū)別。2.改變內能的兩種方式的比較:做功熱傳遞內能變化外界對物體做功，物體的內能增加；物體 對外界做功，物體的內能減少物體吸收熱量，內

9、能增加；物體放出熱量，內能減少物理實質其他形式的能與內能之間的轉化小同物體間或同一物體/、同部分之間內能的轉移相互聯系做一定量的功或傳遞一定量的熱量在改變內能的效果上是相同的。通即組1 .以下所述現象中，屬于通過熱傳遞改變了物體內能的是（）A.將一段鐵絲反復彎折，彎折處會發(fā)熱B.放在空氣中的一杯熱水會冷卻C.在轉動的砂輪上磨車刀，車刀發(fā)熱D.電流通過電阻絲解析：選B不論物體是發(fā)熱還是冷卻，物體的溫度都發(fā)生了變化，都是內能的改變。彎折鐵絲是用力對物體做功， 在轉動的砂輪上磨車刀是摩擦力對車刀做功，電流通過電阻絲并做功，所以三者都是通過做功改變物體內能的，熱水放在空氣中，通過熱輻射以及對流等方式向

10、外傳遞了熱量，而使自身的內能減少，溫度下降，它是通過熱傳遞方式改變內能的， 所以應選Bo2 .（多選）對于熱量、功、內能這三個量，下列說法中正確的是（）A.熱量、功、內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能的量度C.熱量、功和內能的國際單位都相同D.熱量和功是由過程決定的，而內能是由物體的狀態(tài)決定的解析：選 CD熱量、功和內能的國際單位都是焦耳，但熱量、功、內能三個量的物理 意義是不同的，熱量和功是過程量，內能是狀態(tài)量；熱量和功二者可作為物體內能改變的量 度而不是內能大小的量度。故 C D正確。3 .關于物體的內能以及變化，以下說法正確的是（）A.物體的溫度改變時，其內能必定

11、改變B.物體對外做功，其內能不一定改變；向物體傳遞熱量，其內能也不一定改變C.物體對外做功，其內能必定改變，物體向外傳出一定熱量其內能必定改變D.若物體與外界不發(fā)生熱交換，則物體的內能必定不改變解析：選B 一定質量的物體，其內能由溫度和體積共同決定。物體的溫度改變時，其 內能不一定改變，所以A錯誤；做功和熱傳遞是改變物體內能的兩種方式。若物體對外做功為W同時吸收的熱量為 Q且若VQ則物體的內能減少；若 W= Q則物體的內能不變； 若WQ則物體的內能增加。所以 B正確，C D錯誤。1 .金屬制成的汽缸中裝有柴油與空氣的混合物，有可能使汽缸中柴油達到燃點的過程 是（）A.迅速向里推活塞B.迅速向外

12、拉活塞C.緩慢向里推活塞D.緩慢向外拉活塞解析：選A迅速向里推活塞壓縮氣體時，對氣體做功，使氣體內能急劇增加，氣體來 不及向外傳熱，溫度很快升高，達到柴油的著火點，使之燃燒起來。2 .（多選）一銅塊和一鐵塊，質量相等，銅塊的溫度Ti比鐵塊的溫度T2高，當它們接觸在一起時，如果不和外界交換能量，則 （）A.從兩者開始接觸到熱平衡的整個過程中，銅塊內能的減少量等于鐵塊內能的增加量B.在兩者達到熱平衡以前的任意一段時間內，銅塊內能的減少量不等于鐵塊內能的增 加量C.達到熱平衡時，銅塊的溫度T= T12T2D.達到熱平衡時，兩者的溫度相等解析：選 AD 一個系統在熱交換的過程中，如果不與外界發(fā)生熱交換

13、，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， 而熱量是傳熱過程中內能的變化量，所以選項A和D都正確，選項B錯誤。根據熱平衡方程：c銅mTi-T）=c鐵m（T-T2）,解得T= C銅T1 + C鐵T2,由此可知選項 C錯誤。C銅+ C鐵3.（多選）對于熱量、功和內能三者的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.系統內能增加了 100 J,可能是外界采用絕熱方式對系統做功100 J,也可能是外界單純地對系統傳熱 100 J解析：選CD熱量、功和內能三者盡管單位相同，但物理

14、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 A U= W= 100 J ,對一個單純熱傳遞過程 A U= Q= 100 J , D對。4 .汽缸中一定質量的理想氣體內能增加了180 J ,下列說法中正確的是（）A. 一定是外界物體做了 180 J的功B. 一定是氣體吸收了 180 J的熱量C. 一定是氣體分子總動能增加了180 JD.物體分子熱運動的平均動能可能不變解析：選C做功和熱傳遞都可以改變物體的內能，氣體的內能改變180 J ,其方式是不確定的，因此A、B兩項錯誤。而理想氣體的內能是所有分子動能的總和， 總動能增加

15、了， 分子數沒變，平均動能一定增加，故 D項錯誤，C項正確。5 .如圖1所示，活塞將汽缸分成甲、乙兩氣室，汽缸、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能，則在將拉桿緩慢向外拉的過程中（）A. E甲不變，E乙減小B. E甲不變，E乙增大C. E甲增大，E乙不變D. E甲增大，E乙減小解析：選D接觸面是絕熱面，拉動拉桿，對乙部分氣體來講，系統對外界做功，內能 減小，溫度降低；對甲部分氣體來講，外界對系統做功，內能增加，故 D對。6 .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。 用打氣筒通過氣針慢慢向容器

16、內打氣，使容器內的壓強增加到一定程度，這時讀出溫度計示數。打開卡子，膠塞沖出容器口后（）A.溫度計示數變大，實驗表明氣體對外界做功，內能減少B.溫度計示數變大，實驗表明外界對氣體做功，內能增加C.溫度計示數變小，實驗表明氣體對外界做功，內能減少D.溫度計示數變小，實驗表明外界對氣體做功，內能增加解析：選C膠塞沖出容器口后， 氣體膨脹，對外做功，W 0。由于沒時間進行熱交換， 由AU叭可知內能減小。內能等于分子動能與勢能之和，由于體積增大，勢能增大，由此 可知分子熱運動的平均動能減小，所以溫度降低，故C正確。二、能力題通7 . 一底端固定的斜面高 0.6 m,傾角是30 ,質量為1 kg的物塊由

17、頂端滑到底端，已 知物塊與斜面間的動摩擦因數為0.5,如果由摩擦損失的機械能全部變成了內能，求在這一過程中物塊與斜面組成的系統的內能增加量。（g取10 m/s 2）解析：物塊沿粗糙斜面下滑的過程中克服摩擦力做的功VW= mgs- cos 30。，其中斜h面長 s=sin 30 0 ，代入上式得 WW= mglcot 30 = 0.5 x 1 x 10x 0.6 x 73 J = 5.2 J。系 統與外界之間可認為沒有熱交換，物塊與斜面組成的系統的內能增加量AU= VW= 5.2 J 。答案：5.2 J8 .氣體溫度計結構如圖 3所示。玻璃測溫泡 A內充有理想氣體，通過細玻璃管 B和水銀 壓強計相連。開始時A處于冰水混合物中， 左管C中水銀面在O點處，右管D中水銀面高出 O點h1= 14 cmo后將A放入待測恒溫槽中，上下移動D,使C中水銀面仍在 O點處，測得D1標準大氣壓相當于 76中水銀面高出 O點h2 = 44 cmo （已知外界大氣壓為1個標準大氣壓，cmHg)(1)求恒