2019-2020學(xué)年高中物理 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)能學(xué)案 新人教版選修3-3

《2019-2020學(xué)年高中物理 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)能學(xué)案 新人教版選修3-3》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《2019-2020學(xué)年高中物理 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)能學(xué)案 新人教版選修3-3（6頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第1節(jié)　功和內(nèi)能 第2節(jié)　熱和內(nèi)能　 　1.了解焦耳的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)原理，知道做功和熱傳遞的實(shí)質(zhì)．　2.知道做功和熱傳遞是改變內(nèi)能的兩種方式，理解做功和熱傳遞對(duì)改變系統(tǒng)內(nèi)能是等效的，明確兩種方式的區(qū)別．　3.明確內(nèi)能、功、熱量、溫度四個(gè)物理量的區(qū)別和聯(lián)系．　4.通過(guò)焦耳實(shí)驗(yàn)的探究，培養(yǎng)科學(xué)探索精神． 一、焦耳的實(shí)驗(yàn) 1．絕熱過(guò)程：系統(tǒng)只由于外界對(duì)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． 2．焦耳的代表性實(shí)驗(yàn) (1)重物下落帶動(dòng)葉片攪拌容器中的水，引起水溫升高． (2)通過(guò)電流的熱效應(yīng)給水加熱． 3．實(shí)驗(yàn)結(jié)論：要使系統(tǒng)狀態(tài)通過(guò)絕熱過(guò)程發(fā)生變化，做功的數(shù)量只由過(guò)程始末兩

2、個(gè)狀態(tài)決定而與做功的方式無(wú)關(guān)． 1．(1)某一系統(tǒng)經(jīng)歷絕熱過(guò)程時(shí)，只要初末狀態(tài)相同，則做功數(shù)量也一定相同．(　　) (2)在絕熱過(guò)程中，做功方式不同會(huì)直接影響系統(tǒng)狀態(tài)變化的最終結(jié)果．(　　) 提示：(1)√　(2)× 二、功和內(nèi)能 1．內(nèi)能：依賴(lài)于一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)自身狀態(tài)的物理量，是熱力學(xué)系統(tǒng)的一種能量． 2．絕熱過(guò)程中做功與內(nèi)能變化的關(guān)系：ΔU＝W． 2．(1)轉(zhuǎn)動(dòng)的葉片不斷攪動(dòng)水，水溫升高．(　　) (2)在絕熱過(guò)程中，外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能增加．(　　) (3)在絕熱過(guò)程中，氣體對(duì)外界做功，氣體內(nèi)能減少．(　　) 提示：(1)√　(2)√　(3)√ 三、熱和

3、內(nèi)能 1．熱傳遞：熱量總是從高溫物體向低溫物體傳遞． 2．熱量和內(nèi)能 (1)關(guān)系描述：熱量是在單純的傳熱過(guò)程中內(nèi)能變化的量度． (2)公式表達(dá)：ΔU＝Q． 3．(1)做功和熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能，從效果上是等效的．(　　) (2)在絕熱過(guò)程中，外界對(duì)系統(tǒng)做的功小于系統(tǒng)內(nèi)能的增加量．(　　) (3)熱傳遞只能發(fā)生在兩個(gè)物體間，同一物體不能發(fā)生熱傳遞．(　　) (4)功和內(nèi)能都是能量轉(zhuǎn)化的量度．(　　) 提示：(1)√　(2)×　(3)×　(4)× 　做功和內(nèi)能變化的關(guān)系 1．做功與內(nèi)能變化的關(guān)系 (1)做功改變物體內(nèi)能的過(guò)程是其他形式的能(如機(jī)械能)與內(nèi)能相

4、互轉(zhuǎn)化的過(guò)程． (2)在絕熱過(guò)程中，外界對(duì)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． 2．功與內(nèi)能的區(qū)別 (1)功是過(guò)程量，內(nèi)能是狀態(tài)量． (2)在絕熱過(guò)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(guò)程中，只有內(nèi)能變化越大時(shí)，相應(yīng)地做功才越多． 　(1)外界對(duì)某一系統(tǒng)做功時(shí)系統(tǒng)的內(nèi)能不一定增加，還要看該系統(tǒng)有沒(méi)有向外放熱，以及向外放熱的多少． (2)在絕熱過(guò)程中，系統(tǒng)內(nèi)能的增加量等于外界對(duì)系統(tǒng)所做的功． 　景頗族的祖先發(fā)明的點(diǎn)火器如圖所示，用牛角做套筒，木制推桿前端粘著艾絨，猛推推桿，艾絨即可點(diǎn)燃．對(duì)筒內(nèi)封閉的氣體，在

5、此壓縮過(guò)程中(　　) A．氣體溫度升高，壓強(qiáng)不變 B．氣體溫度升高，壓強(qiáng)變大 C．氣體對(duì)外界做正功，氣體的內(nèi)能增加 D．外界對(duì)氣體做正功，氣體的內(nèi)能減少 [解題探究]　(1)猛推推桿，外界對(duì)氣體做______功，“猛推”暗示該過(guò)程可看做______過(guò)程． (2)氣體溫度與內(nèi)能大小的關(guān)系為_(kāi)_______． [解析]　對(duì)封閉氣體，猛推推桿壓縮的過(guò)程中，時(shí)間極短，傳熱不計(jì)，故該過(guò)程中外界對(duì)氣體做正功，使其內(nèi)能增加，選項(xiàng)C、D均錯(cuò)誤．因氣體的內(nèi)能是所有分子動(dòng)能與分子勢(shì)能之和，而氣體的分子間距很大，分子力可以忽略，故分子勢(shì)能不計(jì)，所以分子的平均動(dòng)能增加，溫度升高，再由氣體狀態(tài)方程＝C

6、可知，氣體的壓強(qiáng)變大，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確． [答案]　B (1)根據(jù)氣體體積變化判斷做功情況：氣體膨脹，氣體對(duì)外界做功；氣體壓縮，外界對(duì)氣體做功，但氣體向真空自由膨脹時(shí)不做功． (2)通過(guò)“迅速”“緩慢”等關(guān)鍵性字眼建立物理模型．“迅速”是指來(lái)不及熱交換，可以認(rèn)為是“絕熱過(guò)程”；“緩慢”是指這一過(guò)程中能夠進(jìn)行熱交換．　 　1.金屬筒內(nèi)裝有與外界溫度相同的壓縮空氣，打開(kāi)筒的開(kāi)關(guān)，筒內(nèi)高壓空氣迅速向外溢出，待筒內(nèi)、外壓強(qiáng)相等時(shí)，立即關(guān)閉開(kāi)關(guān)．在外界保持恒溫的條件下，經(jīng)過(guò)一段較長(zhǎng)的時(shí)間后，再次打開(kāi)開(kāi)關(guān)，這時(shí)出現(xiàn)的現(xiàn)象是(　　) A．筒外空氣流向筒內(nèi) B．筒內(nèi)空氣流向筒外 C

7、．筒內(nèi)、外有空氣交換，處于動(dòng)態(tài)平衡，筒內(nèi)空氣質(zhì)量不變 D．筒內(nèi)、外無(wú)空氣交換 解析：選B．因高壓空氣急劇外溢時(shí)，氣體來(lái)不及充分與外界發(fā)生熱交換，可近似看成絕熱膨脹過(guò)程，氣體對(duì)外做功，內(nèi)能減小，所以關(guān)閉開(kāi)關(guān)時(shí)，筒內(nèi)氣體溫度較外界偏低，再經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間后，筒內(nèi)、外氣體溫度相同．對(duì)筒內(nèi)剩余氣體分析，屬于等容升溫過(guò)程，壓強(qiáng)要增大，大于外界氣壓，所以再打開(kāi)開(kāi)關(guān)時(shí)，筒內(nèi)氣體要流向筒外，B對(duì). 　熱傳遞和內(nèi)能變化的關(guān)系 1．在單純傳熱中，系統(tǒng)從外界吸收多少熱量，系統(tǒng)的內(nèi)能就增加多少；系統(tǒng)向外界放出多少熱量，系統(tǒng)的內(nèi)能就減少多少．即ΔU＝U2－U1＝Q. 2．傳熱改變物體內(nèi)能的過(guò)程是物體間內(nèi)能轉(zhuǎn)移

8、的過(guò)程． 　(多選)在外界不做功的情況下，物體的內(nèi)能增加了50 J，下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．一定是物體放出了50 J的熱量 B．一定是物體吸收了50 J的熱量 C．一定是物體分子動(dòng)能增加了50 J D．物體的分子平均動(dòng)能可能不變 [解析]　在外界不做功的情況下，內(nèi)能的改變等于傳遞的熱量，內(nèi)能增加，一定是吸收了相等能量的熱量，故A錯(cuò)誤、B正確．物體內(nèi)能包括所有分子的動(dòng)能和勢(shì)能，內(nèi)能由分子數(shù)、分子平均動(dòng)能、分子勢(shì)能共同決定，所以?xún)?nèi)能增加了50 J并不一定是分子動(dòng)能增加了50 J．物體的分子平均動(dòng)能有可能不變，這時(shí)吸收的50 J熱量全部用來(lái)增加分子勢(shì)能．故選B、D． [答案]　

9、BD 內(nèi)能的改變與熱量的聯(lián)系：在單純的熱傳遞過(guò)程中，系統(tǒng)內(nèi)能的增加量等于外界向系統(tǒng)傳遞的熱量．　 　2.以下所述現(xiàn)象中屬于通過(guò)傳熱改變物體內(nèi)能的是(　　) A．將一段鐵絲反復(fù)彎折，彎折處會(huì)發(fā)熱 B．放在空氣中的一杯熱水會(huì)冷卻 C．在轉(zhuǎn)動(dòng)的砂輪上磨車(chē)刀，車(chē)刀發(fā)熱 D．電流通過(guò)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．彎折鐵絲是對(duì)鐵絲做功，在轉(zhuǎn)動(dòng)的砂輪上磨車(chē)刀是摩擦力對(duì)車(chē)刀做功，電流通過(guò)電阻絲是電流做功，所以A、C、D都是通過(guò)做功來(lái)改變物體的內(nèi)能．熱水放在空氣中，通過(guò)熱輻射以及熱對(duì)流等方式向外傳遞了熱量，使自身的內(nèi)能減少，溫度降低，它是

10、通過(guò)傳熱方式改變物體內(nèi)能的，所以選項(xiàng)B正確． 　做功與熱傳遞的區(qū)別與聯(lián)系 比較項(xiàng) 做功 傳熱 內(nèi)能 變化 外界對(duì)物體做功，物體的內(nèi)能增加；物體對(duì)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(shí)質(zhì) 其他形式的能與內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化．當(dāng)機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能時(shí)，必須通過(guò)物體的宏觀(guān)運(yùn)動(dòng)才能實(shí)現(xiàn) 不同物體間或同一物體的不同部分之間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移．物體間發(fā)生傳熱的必要條件是存在溫度差 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 　(多選)下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．做功和傳熱是改變物體內(nèi)能的兩種本質(zhì)不同的物理過(guò)程，做功

11、是其他形式的能和內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化，傳熱是物體內(nèi)能的轉(zhuǎn)移 B．外界對(duì)物體做功，物體的內(nèi)能一定增大 C．物體向外界放熱，物體的內(nèi)能一定增大 D．物體內(nèi)能發(fā)生了改變，可能是做功引起的，也可能是傳熱引起的，還可能是兩者共同引起的 [解析]　做功和傳熱改變物體內(nèi)能的本質(zhì)不同，因?yàn)樽龉Φ倪^(guò)程一定是不同形式的能相互轉(zhuǎn)化的過(guò)程，而傳熱是同種形式的能量(內(nèi)能)在不同的物體之間或物體不同的部分之間傳遞或轉(zhuǎn)移，故選項(xiàng)A正確．物體內(nèi)能的變化取決于做功和傳熱兩種途徑，單就一個(gè)方面的改變不足以斷定其內(nèi)能的變化情況，故選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤，D正確． [答案]　AD 　3.下列關(guān)于做功和傳熱的說(shuō)法中正確的是(　　) A

12、．做功和傳熱的實(shí)質(zhì)是相同的 B．做功和傳熱在改變物體內(nèi)能上是等效的 C．做功和傳熱是對(duì)同一過(guò)程中的兩種說(shuō)法 D．做功和傳熱是不可能同時(shí)發(fā)生的 解析：選B．做功和傳熱在改變物體內(nèi)能上是等效的，但本質(zhì)不同．做功是將其他形式的能量轉(zhuǎn)化為內(nèi)能或?qū)?nèi)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，傳熱是內(nèi)能的轉(zhuǎn)移，且做功和傳熱可以同時(shí)進(jìn)行，故B選項(xiàng)正確. 　溫度、熱量和內(nèi)能的區(qū)別與聯(lián)系 比較項(xiàng) 區(qū)別 聯(lián)系 熱量和 內(nèi)能 內(nèi)能是狀態(tài)量，熱量是過(guò)程量，熱量的概念在涉及能量傳遞時(shí)才有意義．熱量對(duì)應(yīng)物體狀態(tài)變化的一個(gè)過(guò)程，而內(nèi)能對(duì)應(yīng)一個(gè)狀態(tài) 在單純傳熱的過(guò)程中，物體吸收熱量，內(nèi)能增加，物體放出熱量，內(nèi)能減小，

13、熱量是內(nèi)能改變的量度 熱量和 溫度 熱量是系統(tǒng)內(nèi)能變化的量度，而溫度是系統(tǒng)內(nèi)部大量分子做無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度的標(biāo)志．雖然傳熱的前提是兩個(gè)系統(tǒng)之間要有溫度差，但是傳遞的是熱量，不是溫度 傳熱過(guò)程中放出的熱量多少與溫度差有一定的關(guān)系 內(nèi)能和 溫度 從宏觀(guān)看，溫度表示的是物體的冷熱程度；從微觀(guān)看，溫度反映了分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度，是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志．只升高物體的溫度，其內(nèi)能一定增加 兩者相比，溫度高的物體內(nèi)能不一定大；反過(guò)來(lái)內(nèi)能大的物體，溫度也不一定高 　關(guān)于溫度、熱量、功和內(nèi)能，以下說(shuō)法正確的是(　　) A．同一物體溫度高時(shí)，含有的熱量多 B．物體的內(nèi)能越大，含有的熱量就越

14、多，溫度也越高 C．外界對(duì)系統(tǒng)做功W，內(nèi)能必定增加 D．發(fā)生熱傳遞的條件是兩物體之間存在溫度差 [解析]　熱量是物體間進(jìn)行熱傳遞時(shí)內(nèi)能的轉(zhuǎn)移，不能說(shuō)物體含有多少熱量，故A錯(cuò)；物體的吸熱或放熱對(duì)應(yīng)物體的內(nèi)能變化，并不對(duì)應(yīng)物體內(nèi)能的大小，故B錯(cuò)；由于做功和熱傳遞都可引起物體內(nèi)能的變化，只根據(jù)做功無(wú)法準(zhǔn)確判斷物體內(nèi)能的變化，故C錯(cuò)；物體間發(fā)生熱傳遞的條件是存在溫度差，故D對(duì)． [答案]　D 物理量之間進(jìn)行比較時(shí)，關(guān)鍵是弄清物理量的概念及其意義，特別是容易混淆的一些概念，它們一定有不同之處，如內(nèi)能、功和熱量的區(qū)別關(guān)鍵之處是狀態(tài)量與過(guò)程量．　 　4.關(guān)于物體的內(nèi)能和熱量，下列說(shuō)法中正確的有(　　) A．熱水的內(nèi)能比冷水的內(nèi)能多 B．溫度高的物體其熱量必定多，內(nèi)能必定大 C．在傳熱中，放出熱量的物體的內(nèi)能一定大于吸收熱量的物體的內(nèi)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 解析：選D．物體的內(nèi)能由溫度、體積及物質(zhì)的量決定，不是只由溫度決定，故A、B錯(cuò)誤；在傳熱過(guò)程中，熱量從溫度高的物體傳給溫度低的物體，溫度高的物體內(nèi)能不一定大，故C錯(cuò)誤，D正確． - 6 -