人教版高中物理选择性必修第3册 第3章 1 功、热和内能的改变
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④科学态度与责任：知道物理学研究的很多问题就在身边，对自然 界有好奇心，具有探索的兴趣；注重运用热力学定律分析和解决人们生 产生活中相关的一些问题．
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第三章 热力学定律
本章重点 ①分清内能、功、热量、温度四个物理量的区别和联 系；②理解能量守恒定律，知道能量守恒定律是自然界中普遍遵循的 基本规律；③理解热力学第二定律的两种表述，并能用热力学第二定 律解释第二类永动机不可能制成．
第三章 热力学定律
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第三章 热力学定律
①物理观念：对热量、功、内能、热力学第一、二定律的学习，进 一步促进学生的物理观念、运动与相互作用观念、能量观念这些物理学 科核心素养的形成．
②科学思维：能在特定情境中将气体 的变化过程抽象为绝热过程、气体不做功 的等容过程；能运用能量守恒的观点分析 解决实际问题．
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第三章 热力学定律
对功和内能的理解 精练1 如图所示，一定质量的理想气体密封在绝热(即与外界不发 生热交换)容器中，容器内装有一可以活动的绝热活塞．今对活塞施以 一竖直向下的压力F，使活塞缓慢向下移动一段距离后，气体的体积减 小．若忽略活塞与容器壁间的摩擦，则被密封的气体( ) A．温度升高，压强增大，内能减少 B．温度降低，压强增大，内能减少 C．温度升高，压强增大，内能增加 D．温度降低，压强减小，内能增加
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第三章 热力学定律
1 功、热和内能的改变
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第三章 热力学定律
学习目标
1．掌握从热力学角度认识内能的概念．了解焦耳的两个实验(重点) 2．知道做功与内能改变的转化关系，知道热传递的热量与内能变化的关 系(重难点) 3．知道做功和热传递是改变内能的两种方式，且对改变系统内能是等效 的(难点) 4．掌握内能、功、热量、温度四个物理量的区别和联系(重点)
(3)实验结论：要使系统状态通过绝热过程发生变化，做功的数量只 由过程始末两个状态决定，而与做功的___方__式___无关．
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第三章 热力学定律
2．功和内能 (1) 内 能 ： 任 何 一 个 热 力 学 系 统 都 必 定 存 在 一 个 只 依 赖 于 系 统 ___自__身__状__态___ 的 物 理 量 ， 这 个 物 理 量 在 两 个 状 态 间 的 差 别 与 外 界 在 ___绝__热___过程中对系统所做的功相联系．鉴于功是能量___变__化___的量度， 所以这个物理量必定是系统的一种能量，我们把它称为系统的内能．
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第三章 热力学定律
③科学探究：具有一定发现问题的意识；通过对两种改变物体内能 方式的探究，运用多种方法，创设多种问题情境，引导学生探究并讨论， 让学生广泛了解热力学定律对人类生活和社会发展的影响．
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第三章 热力学定律
【解析】物体的内能由温度、体积及物体的质量决定，不是只由温 度决定，故A、B错误；在热传递过程中，热量由高温物体传给低温物 体，而与物体的内能大小无关，所以完全有可能是内能大的物体内能继 续增大，内能小的物体内能继续减小，故C错误，D正确.
第三章 热力学定律
问题 (1)上面两种情况是什么原因使温度发生了变化？ (2)外界对系统做功对于内能的变化是怎样的转化关系？ (3)焦耳的代表性实验——热功当量实验，它是将什么能转化为什么 能的？这个实验又能得出怎样的结论？
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如图甲所示，打气筒是日常生活中的一种工具，当我们用打气筒给 自行车打气的时候，打气的过程中 你试着去摸一下打气筒的外壳，会发 现打气筒的温度升高了；图乙中战士 在冬天通过相互搓手取暖．
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第三章 热力学定律
微思考 热量一定从内能多的物体传递给内能少的物体吗？
【答案】热量从高温物体传递到低温物体．
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(2)在系统不吸热也不放热的绝热过程中，内能状态发生的变化的原 因是做功造成的，伴随的能量转化是外界的能量与系统自身的能量发生 了转化，系统自身的能量称为内能．
(3)造成系统内能变化的量与做功方式无关，与做功的数量有关． (4)内能是状态量，由它的状态、温度、体积、质量决定．
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第三章 热力学定律
功和内能
1．焦耳的实验 (1)绝热过程：系统只由于外界对它做功而与外界交换__能__量__，它不 从外界___吸__热___，也不向外界___放__热_____．
(2)代表性实验： ①重物下落带动叶片搅拌容器中的水，引起水温___上__升___． ②通过电流的___热__效__应____给水加热．
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第三章 热力学定律
本章难点 ①知道做功和热传递是改变内能的两种方式，且对改变 系统内能是等效的；②运用热力学第一定律解释自然界中能量的转化、 转移问题，理解第一类永动机是不可能制成的；③学会运用热力学第二 定律解决一些实际问题．
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第三章 热力学定律
A．这个装置可测定热功当量 B．做功增加了水的热量 C．做功增加了水的内能 D．功和热量是完全等价的，无区别 【答案】AC 【解析】将做功过程和吸热过程在同等条件下比较，可测出热功当 量，故A正确；做功增加了水的内能，热量只是热传递过程中内能改变 的量度，故B错误，C正确；做功和传热产生的效果相同，但功和热量 是不同的概念，D错误．
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第三章 热力学定律
(多选)如图所示，为焦耳实验装置图，用绝热性能良好的材
料将容器包好，重物下落带动叶片搅拌容器里的水，引起水温升高．关
于这个实验，下列说法正确的是
()
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第三章 热力学定律
学法与考法
学法：①通过观察、思考，知道物体的内能是系统的一个状态量．②通 过对改变内能变化两种方式的探究，培养实验探究能力、提高科学思维 水平．③通过类比方法，理解内能的概念 考法：①对内能、功、热量、温度四个物理量的理解、区别和联系的考 查．②对改变物体内能两种方式的考查
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第三章 热力学定律
(3)功和内能的区别： ①功是过程量，内能是状态量． ②在绝热过程中，做功一定能引起内能的变化． ③物体的内能大，并不意味着外界对它做功多，在绝热过程中，只 有变化较大时，对应着做功较多． 素养点评：通过对功和内能探究，培养“物理观念”核心素养．
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知识导图
第三章 热力学定律
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第三章 热力学定律
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第三章 热力学定律
(多选)关于物体的内能和热量，下列说法中不正确的有( ) A．热水的内能比冷水的内能多 B．温度高的物体其热量必定多，内能必定大 C．在热传递过程中，内能大的物体其内能将减小，内能小的物体 其内能将增大，直到两物体的内能相等 D．在热传递过程中，热量从高温物体传递到低温物体，直到两物 体的温度相同为止 【答案】ABC
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第三章 热力学定律
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对功和内能的理解
第三章 热力学定律
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第三章 热力学定律
2．热和内能 (1)热量：它是在单纯的传热过程中系统___内__能___变化的量度． (2)表达式：__Δ__U_＝__Q___.
(3)热传递与做功在改变系统内能上的异同： ①做功和热传递都能引起系统__内__能____的改变． ②做功是内能与其他形式能的___转__化___；热传递只是不同物体(或 一个物体的不同部分)之间___内__能__的__转__移___．
(3)重力势能转化为内能．结论：只要重力做功相同，容器内水温上 升的幅度相同．
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第三章 热力学定律
1．内能：物体的内能是指物体内所有分子的平均动能和势能之 和．
(1)在微观上由分子数、分子热运动的剧烈程度和相互作用力决定， 宏观上体现为物体的温度和体积，因此物体的内能是一个状态量．
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第三章 热力学定律
【答案】(1)打气筒给自行车打气，压缩气体做功，使系统的内能增 加，温度升高；战士相互搓手是克服摩擦做功，使机械能转化为内能， 使系统的内能增加，温度升高．
(2)当系统从某一状态经过绝热过程达到另一状态时，内能的增加量 就等于外界对系统所做的功．
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第三章 热力学定律
2．(1)做功与内能变化的关系：当系统从某一状态经过绝热过程达 到另一状态时，内能的增加量ΔU就等于外界对系统所做的功W，用式子 表示为ΔU＝U2－U1＝W.
(2)系统内能的改变量ΔU只与初、末状态的内能U1和U2有关，与做 功的过程、方式无关．
(2)功和内能：在绝热过程中，外界对系统做的功等于系统内能的增 加量，即___Δ__U_＝__W____．
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第三章 热力学定律
微思考 功就是能吗？功和内能都是能量转化的量度吗？
【答案】功和能是两个不同的物理量，功是过程量，能是状态量， 不能认为功就是能．功是能量转化的量度．
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第三章 热力学定律
热和内能
1．热传递 (1)条件：物体的___温__度___不同． (2)定义：两个___温__度___不同的物体相互接触时，温度高的物体要降 温，温度低的物体要升温，___热__量___从高温物体传到了低温物体．
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本章重点 ①分清内能、功、热量、温度四个物理量的区别和联 系；②理解能量守恒定律，知道能量守恒定律是自然界中普遍遵循的 基本规律；③理解热力学第二定律的两种表述，并能用热力学第二定 律解释第二类永动机不可能制成．
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第三章 热力学定律
①物理观念：对热量、功、内能、热力学第一、二定律的学习，进 一步促进学生的物理观念、运动与相互作用观念、能量观念这些物理学 科核心素养的形成．
②科学思维：能在特定情境中将气体 的变化过程抽象为绝热过程、气体不做功 的等容过程；能运用能量守恒的观点分析 解决实际问题．
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对功和内能的理解 精练1 如图所示，一定质量的理想气体密封在绝热(即与外界不发 生热交换)容器中，容器内装有一可以活动的绝热活塞．今对活塞施以 一竖直向下的压力F，使活塞缓慢向下移动一段距离后，气体的体积减 小．若忽略活塞与容器壁间的摩擦，则被密封的气体( ) A．温度升高，压强增大，内能减少 B．温度降低，压强增大，内能减少 C．温度升高，压强增大，内能增加 D．温度降低，压强减小，内能增加
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第三章 热力学定律
1 功、热和内能的改变
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第三章 热力学定律
学习目标
1．掌握从热力学角度认识内能的概念．了解焦耳的两个实验(重点) 2．知道做功与内能改变的转化关系，知道热传递的热量与内能变化的关 系(重难点) 3．知道做功和热传递是改变内能的两种方式，且对改变系统内能是等效 的(难点) 4．掌握内能、功、热量、温度四个物理量的区别和联系(重点)
(3)实验结论：要使系统状态通过绝热过程发生变化，做功的数量只 由过程始末两个状态决定，而与做功的___方__式___无关．
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2．功和内能 (1) 内 能 ： 任 何 一 个 热 力 学 系 统 都 必 定 存 在 一 个 只 依 赖 于 系 统 ___自__身__状__态___ 的 物 理 量 ， 这 个 物 理 量 在 两 个 状 态 间 的 差 别 与 外 界 在 ___绝__热___过程中对系统所做的功相联系．鉴于功是能量___变__化___的量度， 所以这个物理量必定是系统的一种能量，我们把它称为系统的内能．
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③科学探究：具有一定发现问题的意识；通过对两种改变物体内能 方式的探究，运用多种方法，创设多种问题情境，引导学生探究并讨论， 让学生广泛了解热力学定律对人类生活和社会发展的影响．
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【解析】物体的内能由温度、体积及物体的质量决定，不是只由温 度决定，故A、B错误；在热传递过程中，热量由高温物体传给低温物 体，而与物体的内能大小无关，所以完全有可能是内能大的物体内能继 续增大，内能小的物体内能继续减小，故C错误，D正确.
第三章 热力学定律
问题 (1)上面两种情况是什么原因使温度发生了变化？ (2)外界对系统做功对于内能的变化是怎样的转化关系？ (3)焦耳的代表性实验——热功当量实验，它是将什么能转化为什么 能的？这个实验又能得出怎样的结论？
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如图甲所示，打气筒是日常生活中的一种工具，当我们用打气筒给 自行车打气的时候，打气的过程中 你试着去摸一下打气筒的外壳，会发 现打气筒的温度升高了；图乙中战士 在冬天通过相互搓手取暖．
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【答案】热量从高温物体传递到低温物体．
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(2)在系统不吸热也不放热的绝热过程中，内能状态发生的变化的原 因是做功造成的，伴随的能量转化是外界的能量与系统自身的能量发生 了转化，系统自身的能量称为内能．
(3)造成系统内能变化的量与做功方式无关，与做功的数量有关． (4)内能是状态量，由它的状态、温度、体积、质量决定．
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功和内能
1．焦耳的实验 (1)绝热过程：系统只由于外界对它做功而与外界交换__能__量__，它不 从外界___吸__热___，也不向外界___放__热_____．
(2)代表性实验： ①重物下落带动叶片搅拌容器中的水，引起水温___上__升___． ②通过电流的___热__效__应____给水加热．
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本章难点 ①知道做功和热传递是改变内能的两种方式，且对改变 系统内能是等效的；②运用热力学第一定律解释自然界中能量的转化、 转移问题，理解第一类永动机是不可能制成的；③学会运用热力学第二 定律解决一些实际问题．
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A．这个装置可测定热功当量 B．做功增加了水的热量 C．做功增加了水的内能 D．功和热量是完全等价的，无区别 【答案】AC 【解析】将做功过程和吸热过程在同等条件下比较，可测出热功当 量，故A正确；做功增加了水的内能，热量只是热传递过程中内能改变 的量度，故B错误，C正确；做功和传热产生的效果相同，但功和热量 是不同的概念，D错误．
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于这个实验，下列说法正确的是
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学法：①通过观察、思考，知道物体的内能是系统的一个状态量．②通 过对改变内能变化两种方式的探究，培养实验探究能力、提高科学思维 水平．③通过类比方法，理解内能的概念 考法：①对内能、功、热量、温度四个物理量的理解、区别和联系的考 查．②对改变物体内能两种方式的考查
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(3)功和内能的区别： ①功是过程量，内能是状态量． ②在绝热过程中，做功一定能引起内能的变化． ③物体的内能大，并不意味着外界对它做功多，在绝热过程中，只 有变化较大时，对应着做功较多． 素养点评：通过对功和内能探究，培养“物理观念”核心素养．
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(多选)关于物体的内能和热量，下列说法中不正确的有( ) A．热水的内能比冷水的内能多 B．温度高的物体其热量必定多，内能必定大 C．在热传递过程中，内能大的物体其内能将减小，内能小的物体 其内能将增大，直到两物体的内能相等 D．在热传递过程中，热量从高温物体传递到低温物体，直到两物 体的温度相同为止 【答案】ABC
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2．热和内能 (1)热量：它是在单纯的传热过程中系统___内__能___变化的量度． (2)表达式：__Δ__U_＝__Q___.
(3)热传递与做功在改变系统内能上的异同： ①做功和热传递都能引起系统__内__能____的改变． ②做功是内能与其他形式能的___转__化___；热传递只是不同物体(或 一个物体的不同部分)之间___内__能__的__转__移___．
(3)重力势能转化为内能．结论：只要重力做功相同，容器内水温上 升的幅度相同．
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1．内能：物体的内能是指物体内所有分子的平均动能和势能之 和．
(1)在微观上由分子数、分子热运动的剧烈程度和相互作用力决定， 宏观上体现为物体的温度和体积，因此物体的内能是一个状态量．
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【答案】(1)打气筒给自行车打气，压缩气体做功，使系统的内能增 加，温度升高；战士相互搓手是克服摩擦做功，使机械能转化为内能， 使系统的内能增加，温度升高．
(2)当系统从某一状态经过绝热过程达到另一状态时，内能的增加量 就等于外界对系统所做的功．
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2．(1)做功与内能变化的关系：当系统从某一状态经过绝热过程达 到另一状态时，内能的增加量ΔU就等于外界对系统所做的功W，用式子 表示为ΔU＝U2－U1＝W.
(2)系统内能的改变量ΔU只与初、末状态的内能U1和U2有关，与做 功的过程、方式无关．
(2)功和内能：在绝热过程中，外界对系统做的功等于系统内能的增 加量，即___Δ__U_＝__W____．
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微思考 功就是能吗？功和内能都是能量转化的量度吗？
【答案】功和能是两个不同的物理量，功是过程量，能是状态量， 不能认为功就是能．功是能量转化的量度．
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热和内能
1．热传递 (1)条件：物体的___温__度___不同． (2)定义：两个___温__度___不同的物体相互接触时，温度高的物体要降 温，温度低的物体要升温，___热__量___从高温物体传到了低温物体．