物理人教版2019選擇性必修第三冊3.1功、熱和內(nèi)能的改變18

1、了解焦耳的兩個實驗.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.3、理解內(nèi)能與功、熱量的關(guān)系.學(xué)習(xí)目標(biāo)3.1功、熱和內(nèi)能的改變用活塞壓縮空氣對空氣做功，空氣內(nèi)能增大，溫度升高，達(dá)到燃點棉花燃燒。冬天搓手可使雙手變暖；向手吹氣也可使雙手變暖

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驗基礎(chǔ)。焦耳絕熱過程：焦耳實驗是一個需要在絕熱過程中完成的實驗系統(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1、實驗1：一、焦耳的實驗焦耳熱功當(dāng)量實驗裝置——對系統(tǒng)做機(jī)械功（1）實驗裝置：用絕熱性能良好的材料制作容器，容器中安裝著葉片組成的攪拌器。（2）實驗原理：重物下落時帶動葉片轉(zhuǎn)動，攪拌容器中的水，水由于摩擦而溫度上升。（3）實驗結(jié)論：多次實驗測量表明，盡管各次懸掛重物的質(zhì)量不同，下落的高度也不一樣，但只要重力所做的功相同，容器內(nèi)水溫上升的數(shù)值都是相同的，即系統(tǒng)狀態(tài)的變化是相同的。焦耳熱功當(dāng)量實驗裝置——對系統(tǒng)做電功2、實驗2（1）實驗裝置：（如左圖）（2）實驗原理：讓正在下降的重物帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，電流通過浸在液體中的電阻絲，由電流的熱效應(yīng)給液體加熱，使液體溫度上升。（3）實驗結(jié)論：多次實驗結(jié)果表明，對于同一個系統(tǒng)，如果過程是絕熱的，那么不管通過電阻絲的電流或大或小、通電時間或長或短，只要所做的電功相等，則系統(tǒng)溫度上升的數(shù)值是相同的，即系統(tǒng)的狀態(tài)就發(fā)生了同樣的變化。綜上所述：在各種不同的絕熱過程中，如果使系統(tǒng)從狀態(tài)1變?yōu)闋顟B(tài)2，所需外界做功的數(shù)量是相同的。也就是說，在各種不同的絕熱過程中，要使系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生變化，做功的數(shù)量只由始末兩個狀態(tài)決定，而與做功方式無關(guān)，也就是不依賴于做功的具體過程和方式。3、焦耳的實驗結(jié)論內(nèi)能：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)的物理量，這個物理量在兩個狀態(tài)間的差別與外界在絕熱過程中對系統(tǒng)所做的功相聯(lián)系。我們把這個物理量稱為系統(tǒng)的內(nèi)能。1.在熱力學(xué)系統(tǒng)的絕熱過程中，當(dāng)系統(tǒng)從狀態(tài)1經(jīng)過絕熱過程達(dá)到狀態(tài)2時二、功與內(nèi)能的改變ΔU=U2-U1=W2.在絕熱過程中，外界對系統(tǒng)做功，系統(tǒng)的內(nèi)能增加；系統(tǒng)對外做功，系統(tǒng)的內(nèi)能減少。新課講授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三、熱與內(nèi)能的改變燒水的過程燒烤的過程三、熱與內(nèi)能的改變1、當(dāng)對系統(tǒng)單純傳熱過程中，熱量是系統(tǒng)內(nèi)能變化的量度。當(dāng)系統(tǒng)從狀態(tài)1經(jīng)過單純的傳熱達(dá)到狀態(tài)2時：ΔU=U2-U1=Q3、改變內(nèi)能的三種熱傳遞方式：熱傳導(dǎo)、熱對流、熱輻射。2、在沒有做功過程中，系統(tǒng)從外界吸收熱量，系統(tǒng)的內(nèi)能增加；系統(tǒng)向外做放出熱量，系統(tǒng)的內(nèi)能減少。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(yùn)動的激烈程度，是分子平均動能的標(biāo)志。物體的溫度升高，其內(nèi)能一定增加。但向物體傳遞熱量，物體的內(nèi)能卻不一定增加(可能同時對外做功)。內(nèi)能與溫度熱量與溫度熱量是系統(tǒng)的內(nèi)能變化的量度，而溫度是系統(tǒng)內(nèi)大量分子做無規(guī)則運(yùn)動劇烈程度的標(biāo)志。熱傳遞的前提條件是兩個系統(tǒng)之間要有溫度差，傳遞的是熱量而不是溫度。【特別提醒】只要存在溫度差，熱傳遞過程就會進(jìn)行，與原來物體內(nèi)能的多少大小無關(guān)。熱傳遞過程能量可以由內(nèi)能大的物體傳到內(nèi)能小的物體上，也可以由內(nèi)能小的物體傳到內(nèi)能大的物體上。1、改變內(nèi)能的兩種方式（1）做功知識要點歸納總結(jié)：外界對物體做功，內(nèi)能增加；物體對外界做功，內(nèi)能減少（2）熱傳遞物體從外界吸熱，內(nèi)能增加；物體對外界放熱，內(nèi)能減少2、做功和熱傳遞改變內(nèi)能的區(qū)別（1）量度的方式不同：①做功使物體內(nèi)能發(fā)生改變，內(nèi)能的改變就用做功的數(shù)值來量度。②熱傳遞使物體的內(nèi)能發(fā)生改變，內(nèi)能的改變用熱量來量度。（2）內(nèi)能改變的本質(zhì)不同：①做功使物體的內(nèi)能改變，是其他形式的能量和內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化（不同形式能量間的轉(zhuǎn)化）②熱傳遞使物體的內(nèi)能改變，是物體間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移（同種形式能量的轉(zhuǎn)移）比較項目做功熱傳遞內(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)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（機(jī)械能、電能等）與內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化（不同形式能量間的轉(zhuǎn)化）不同物體間或同一物體不同部分之間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移（同種形式能量的轉(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（做功和熱傳遞在改變物體的內(nèi)能上是等效的）做功和熱傳遞的區(qū)別練習(xí)、下列改變物體內(nèi)能的物理過程中，屬于對物體傳熱來改變物體內(nèi)能的有（）A．用鋸子鋸木料，鋸條溫度升高 B．擦火柴時，火柴頭燃燒起來C．搓搓手就感覺手暖和些 D．陽光照射地面，地面溫度升高D課堂練習(xí)練習(xí)、（多選）下列關(guān)于內(nèi)能的說法正確的是（）

A.物體吸收熱量，內(nèi)能一定增加B.物體放出熱量，內(nèi)能一定減少C.當(dāng)做功和熱傳遞同時存在時，物體的內(nèi)能可能不變D.物體對外做功，內(nèi)能可能增加CD練習(xí)、（多選）下列關(guān)于熱量的說法，正確的是（）A.溫度高的物體含有的熱量多B.內(nèi)能多的物體含有的熱量多C.熱量、功和內(nèi)能的單位相同D.熱量和功都是過程量，而內(nèi)能是一個狀態(tài)量CD練習(xí)、（多選）如圖為焦耳實驗裝置示意圖，用絕熱性能良好的材料制作容器，重物下落時帶動葉片轉(zhuǎn)動，攪拌容器里的水，引起水溫升高，關(guān)于這個實驗，下列正確的是（）A．該裝置可測定做功和內(nèi)能變化的關(guān)系B．做功增加了水的熱量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AC課堂練習(xí)

練習(xí)、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