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)能教學(xué)案人教版3

1、關(guān)語句第1、2節(jié)功和內(nèi)能熱和內(nèi)能絕熱過程：系統(tǒng)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(tǒng)內(nèi)能的增加量等于外界對系統(tǒng)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(tǒng)在單純的傳熱過程中，內(nèi)能的增量 AU等于 外界向系統(tǒng)傳遞的熱量 Q即AU= Q5 .做功和熱傳遞是改變內(nèi)能的兩種方式且具有等效 性，但二者實質(zhì)不同。9 / 8贓步靄0加赳松謖前白卜:學(xué)習(xí).基替才能樓高一、焦耳的實驗1 .絕熱過程系統(tǒng)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(yīng)給水加熱。3 .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)量只由過程始末兩個狀態(tài)決定,而與屹功的方式無關(guān)。二、功和內(nèi)能4 .內(nèi)能的概念(1)內(nèi)能是描述熱力學(xué)系統(tǒng)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(xué)系統(tǒng)所處的狀態(tài)。5 .絕熱過程中內(nèi)能的變化(1)表達(dá)式：A U= W(2)外界對系統(tǒng)做功，W的正；系統(tǒng)對外界做功，W為負(fù)。三、熱和內(nèi)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(dǎo)、熱對流、熱輻射。2.熱和內(nèi)能(1)單純地對系統(tǒng)傳熱也能改變系統(tǒng)的熱力學(xué)狀態(tài)，即熱傳遞能改變物體的內(nèi)能。(2)熱量：在單純的傳熱過程中系統(tǒng)內(nèi)能變化的量度。(3)單純的傳熱過程中內(nèi)能的變化。公公式：A U= Q物體吸網(wǎng) Q為正；物體放熱， Q為負(fù)。基礎(chǔ)小題盛取拈導(dǎo)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(nèi)能多的物體含有的熱量多。(3)熱量一定從內(nèi)能多的物體傳遞給內(nèi)能少的物體。(X )(4)做功和熱傳遞都可改變物體的內(nèi)能，從效果上是等效的。(V)(5)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。(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(dāng)量實驗和電流熱效應(yīng)給水加熱的實驗中做功的方式相同嗎？你能得出 什么結(jié)論?提示：不同。在各種不同的絕熱過程中，系統(tǒng)狀態(tài)的改變與做功方式無關(guān)，僅與做功多 少有關(guān)。(2)用錘子反復(fù)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(nèi)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(nèi)能多的物體傳遞給內(nèi)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(nèi)能多的物體傳向內(nèi)能少的物體。課堂

5、講絢設(shè)計，舉一能通行注功和內(nèi)能的關(guān)系。通知識3 .內(nèi)能與內(nèi)能變化(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(nèi)能變化只由初、末狀態(tài)決定，與中間過程及方式無關(guān)。4 .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(如機械能)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。5 .功和內(nèi)能的區(qū)別(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

6、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。C通即組1.(多選)在下述各種現(xiàn)象中，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(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(zhì)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(nèi)能 UA,在狀態(tài)B有另一確定的 內(nèi)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(guān)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(dāng)量B.做功增加了水

8、的熱量C.做功增加了水的內(nèi)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(dāng)量，故A正確;做功增加了水的內(nèi)能，熱量只是熱傳遞過程中內(nèi)能改變的量度，故 B錯誤，C正確；做功和傳熱產(chǎn)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(nèi)能的關(guān)系。通知識1 .熱量與功：熱量和功都是系統(tǒng)內(nèi)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(dāng)，熱量可以通過系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為功，功也可以通過系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為熱量，但它們之間有著本質(zhì)的區(qū)別。2.改變內(nèi)能的兩種方式的比較:做功熱傳遞內(nèi)能變化外界對物體做功，物體的內(nèi)能增加；物體 對外界做功，物體的內(nèi)能減少物體吸收熱量，內(nèi)

9、能增加；物體放出熱量，內(nèi)能減少物理實質(zhì)其他形式的能與內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化小同物體間或同一物體/、同部分之間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移相互聯(lián)系做一定量的功或傳遞一定量的熱量在改變內(nèi)能的效果上是相同的。通即組1 .以下所述現(xiàn)象中，屬于通過熱傳遞改變了物體內(nèi)能的是（）A.將一段鐵絲反復(fù)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(zhuǎn)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(nèi)能的改變。彎折鐵絲是用力對物體做功， 在轉(zhuǎn)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(nèi)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(nèi)能減少，溫度下降，它是通過熱傳遞方式改變內(nèi)能的， 所以應(yīng)選Bo2 .（多選）對于熱量、功、內(nèi)能這三個量，下列說法中正確的是（）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.熱量和功是由過程決定的，而內(nèi)能是由物體的狀態(tài)決定的解析：選 CD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)能改變的量 度而不是內(nèi)能大小的量度。故 C D正確。3 .關(guān)于物體的內(nèi)能以及變化，以下說法正確的是（）A.物體的溫度改變時，其內(nèi)能必定

11、改變B.物體對外做功，其內(nèi)能不一定改變；向物體傳遞熱量，其內(nèi)能也不一定改變C.物體對外做功，其內(nèi)能必定改變，物體向外傳出一定熱量其內(nèi)能必定改變D.若物體與外界不發(fā)生熱交換，則物體的內(nèi)能必定不改變解析：選B 一定質(zhì)量的物體，其內(nèi)能由溫度和體積共同決定。物體的溫度改變時，其 內(nèi)能不一定改變，所以A錯誤；做功和熱傳遞是改變物體內(nèi)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(nèi)能減少；若 W= Q則物體的內(nèi)能不變； 若WQ則物體的內(nèi)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(dá)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(nèi)能急劇增加，氣體來 不及向外傳熱，溫度很快升高，達(dá)到柴油的著火點，使之燃燒起來。2 .（多選）一銅塊和一鐵塊，質(zhì)量相等，銅塊的溫度Ti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，則 （）A.從兩者開始接觸到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.在兩者達(dá)到熱平衡以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.達(dá)到熱平衡時，銅塊的溫度T= T12T2D.達(dá)到熱平衡時，兩者的溫度相等解析：選 AD 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

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(nèi)能的變化量，所以選項A和D都正確，選項B錯誤。根據(jù)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(nèi)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(nèi)能的量度C.熱量和功由過程決定，而內(nèi)能由物體狀態(tài)決定D.系統(tǒng)內(nèi)能增加了 100 J,可能是外界采用絕熱方式對系統(tǒng)做功100 J,也可能是外界單純地對系統(tǒng)傳熱 100 J解析：選CD熱量、功和內(nèi)能三者盡管單位相同，但物理

14、意義有本質(zhì)區(qū)別，A錯。熱量和功由過程決定，內(nèi)能由物體狀態(tài)決定，熱量和功是內(nèi)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(zhì)量的理想氣體內(nèi)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(nèi)能，氣體的內(nèi)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(nèi)能是所有分子動能的總和， 總動能增加

15、了， 分子數(shù)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(nèi)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(tǒng)對外界做功，內(nèi)能 減小，溫度降低；對甲部分氣體來講，外界對系統(tǒng)做功，內(nèi)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(nèi)打氣，使容器內(nèi)的壓強增加到一定程度，這時讀出溫度計示數(shù)。打開卡子，膠塞沖出容器口后（）A.溫度計示數(shù)變大，實驗表明氣體對外界做功，內(nèi)能減少B.溫度計示數(shù)變大，實驗表明外界對氣體做功，內(nèi)能增加C.溫度計示數(shù)變小，實驗表明氣體對外界做功，內(nèi)能減少D.溫度計示數(shù)變小，實驗表明外界對氣體做功，內(nèi)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(nèi)能減小。內(nèi)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(zhì)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(shù)為0.5,如果由摩擦損失的機械能全部變成了內(nèi)能，求在這一過程中物塊與斜面組成的系統(tǒng)的內(nèi)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(tǒng)與外界之間可認(rèn)為沒有熱交換，物塊與斜面組成的系統(tǒng)的內(nèi)能增加量AU= VW= 5.2 J 。答案：5.2 J8 .氣體溫度計結(jié)構(gòu)如圖 3所示。玻璃測溫泡 A內(nèi)充有理想氣體，通過細(xì)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(biāo)準(zhǔn)大氣壓相當(dāng)于 76中水銀面高出 O點h2 = 44 cmo （已知外界大氣壓為1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，cmHg)(1)求恒