人教版高中物理选修—功和内能
高中物理 第十章 热力学定律 第1、2节 功和内能 热和内能讲义(含解析)新人教版选修3-3-新人教
第1、2节功和内能热和内能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，也不向外界放热的过程。
2．绝热过程中系统内能的增加量等于外界对系统所做的功，即ΔU＝W。
3．热传递：热量从物体的高温部分传递到低温部分，或从高温物体传递给低温物体的过程。
4．系统在单纯的传热过程中，内能的增量ΔU等于外界向系统传递的热量Q，即ΔU＝Q。
5．做功和热传递是改变内能的两种方式且具有等效性，但二者实质不同。
一、焦耳的实验1．绝热过程系统只通过对外界做功或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．代表实验(1)重物下落带动叶片搅拌容器中的水，引起水温度上升。
(2)通过电流的热效应给水加热。
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。
二、功和内能1．内能的概念(1)内能是描述热力学系统自身状态的物理量。
(2)在绝热过程中做功可以改变热力学系统所处的状态。
2．绝热过程中内能的变化(1)表达式：ΔU＝W。
(2)外界对系统做功，W为正；系统对外界做功，W为负。
三、热和内能1．热传递(1)条件：物体的温度不同。
(2)过程：温度不同的物体发生热传递，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低温物体。
(3)热传递的三种方式：热传导、热对流、热辐射。
2．热和内能(1)单纯地对系统传热也能改变系统的热力学状态，即热传递能改变物体的内能。
(2)热量：在单纯的传热过程中系统内能变化的量度。
(3)单纯的传热过程中内能的变化。
①公式：ΔU＝Q。
②物体吸热，Q为正；物体放热，Q为负。
1．自主思考——判一判(1)温度高的物体含有的热量多。
(×)(2)内能大的物体含有的热量多。
(×)(3)热量一定从内能多的物体传递给内能少的物体。
(×)(4)做功和热传递都可改变物体的内能，从效果上是等效的。
(√)(5)在绝热过程中，外界对系统做的功小于系统内能的增加量。
功和内能PPT课件
为什么会呈现雾状？
• 当用打气筒向瓶内打气时，外界对系统 做功，使得系统的内能增加，温度升高， 压强增大，使瓶塞从瓶口中喷出。看到雾 状物的原因在于，在塞子突然跳起时，气 体绝热膨胀对外做功，内能减少，温度下 降，水蒸汽（或酒精蒸气）有一部分被液 化成小液滴
小结
1、焦耳热功当量实验 2、绝热过程 3、物体内能的宏观描述 4、绝热过程中作功和内能的关系
高中物理新人教版 选修３- ３系列课件
第十章《热力学定律 》
10.1《功和内能》
教学目标
• • • • • • • • • 知识与技能 1．知道什么是绝热过程。 2．从热力学的角度认识内能的概念。 3．理解做功与内能改变的数量关系。 4．知道内能和功的单位是相同的。 过程与方法 从焦耳的实验理解功与内能变化的关系 情感、态度与价值观 通过焦耳实验了解功与内能变化关系的得来，学习科学家 探 究过程的艰辛 • 教学重点、难点 • 绝热过程中的功与内能的关系
知识回顾
1.（机械）功的两个不可缺少的因素是什么？
电流做功与哪些因素有关？ 2.什么叫内能？ 与哪些因素有关？
3.质量、温度相同的物体，内能必定相等 对吗？
物体的内能与温度和体积的关系
温度变时分子动能变，体积变时分子势 能变，因此物体的内能决定于它的温度和体 积，但是这句话却不能作为判断两物体内能 大小的依据。如两物体温度和体积均相同， O 而内能却没有确定的关系。再如，0 C的冰 熔化成OC水体积减小，不能就此认为其势能 也减小，而应该从改变内能的方式上分析,冰 熔化过程吸收热量，内能增加，而温度不变， 所增加的只是分子的势能
焦耳 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，这样的过程叫绝热过程 焦耳实验是一个需要在绝热过程中完成的实验
高中物理人教版选修3-3教案《内能》
高中物理人教版选修3-3教案《内能》内能目标导航(1)知道分子热运动的动能跟温度有关，知道温度是分子热运动平均动能的标志。
(2)知道什么是分子的势能；知道改变分子间的距离，分子势能就发生变化；知道分子势能跟物体体积有关。
(3)知道什么是内能，知道物体的内能跟温度和体积有关。
(4)能够区别内能和机械能。
诱思导学１．分子动能（１）分子平均动能做热运动的分子，都具有动能，这就是分子动能。
由于分子运动的无规则性，若想研究单个分子的动能是非常困难、也是没有必要的。
热现象研究的是大量分子运动的宏观表现，所以，重要的不是系统中某个分子的动能大小，而是所有分子的动能的平均值，即分子平均动能。
（２）温度是物体分子热运动平均动能的标志。
说明：①温度是大量分子无规则热运动的宏观表现，含有统计的意义，对于个别分子，温度是没有意义的。
分子平均动能的大小由温度高低决定：温度升高，分子的平均动能增大；温度降低，分子的平均动能减小；温度不变，分子的平均动能不变。
温度升高，分子的平均动能增大，但不是每一个分子的动能都增大，可能有个别的分子动能反而减小。
②分子的平均动能大小只由温度决定，与物质的种类无关。
也就是说，只要处于同一温度下，任何物质分子做热运动的平均动能都相同。
由于不同物质分子的质量不尽相同，因此，在同一温度下，不同物质分子运动的平均速率大小也不相同。
２．分子势能（１）分子势能由于分子间存在着相互作用力，所以分子间也有相互作用的势能。
这就是分子势能。
分子势能的大小有分子间的相互位置决定。
分子势能的变化非常类似于长度变化的弹簧中的弹性势能的变化。
（２）影响份子势能大小的身分份子势能的大小与份子间的距离有关，即与物体的体积有关。
份子势能的变化与份子间的距离发生变化时份子力做正功还是负功有关。
具体情况如下：①当份子间的距离r r时（此时类似于被拉伸的弹簧），份子间的作用力表现为引力，份子间的距离增大时，份子力做负功，因而份子势能随份子间距离的增大而增大。
人教版 物理选修3-3 第十章 热力学定律
五. 能源和可持续发展
能量耗散：系统的内能流散到周围环境中，没 有办法把这些内能收集起来加以利用，这种现 象叫做能量耗散。 品质降低：能量从高度有用的形式降级为不大 可用的形式叫品质降低。 能量在利用过程中，总是由高品质的能量最终 转化为低品质的内能。
四. 热力学第二定律的微观解释
1、几个重要概念 1）有序和无序 只要确定了某种规则，符合这个规则的就叫 做有序；不符合某种确定规则的称为无序。
有序和无序是相对的。
2）宏观态和微观态 宏观态：符合某种规定、规则的状态， 叫做热力学系统的宏观态。 微观态：在宏观状态下，符合另外的规定、 规则的状态，叫做这个宏观态的微观态。 1）系统的宏观态所对应的微观态越多，此 宏观态的无序程度越大。 2）系统的宏观态所对应的微观态越多，此 宏观态出现的几率越大。 一切自然过程总是沿着无序性增大的方向进行。
新能源：指目前尚未被人类大规模利用而有 待进一步研究、开发和利用的能源，如核能、 太阳能、风能、地热能、海洋能、氢能等。
第二类永动机？ 违背热力学第二定律！
注意以下两点》》 1）不管如何表述，热力学第二定律的实质 在于揭示了：一切与热现象有关的实际宏观 过程都是不可逆的。自然过程是按一定方向 进行的。 2）违背热力学第一定律的过程都不可能发 生。不违背热力学第一定律的过程不一定都 可以发生。（可能违背热力学第二定律）
1、热力学第二定律——克劳修斯表述 热量不能自发地从低温物体传到高温物体。
热传递具有方向性！
机械能和内能的转化过程具有方向性！
热机的效率不可能达到100%！
2、热力学第二定律——开尔文表述 不可能从单一热库吸收热量，使之完全变 成功，而不产生其他影响。 热力学第二定律的所有表述都是等价的。
高中物理选修3-3-功和内能+热和内能
功和内能热和内能知识元改变内能的两种方式知识讲解一、功和内能1.功与系统内能改变的关系：做功可以改变系统的内能。
（1）外界对系统做功，系统的内能增加，在绝热过程中，内能的增量就等于外界对系统做的功，即：ΔU=U2-U1=W（2）系统对外界做功，系统的内能减少。
在绝热过程中，系统对外界做多少功，内能就减少多少，即W=-ΔE2.在绝热过程中，功是系统内能转化的量度3.功和内能的区别（1）功是能量转化的量度，是过程量，而内能是状态量（2）做功过程中，能量一定会发生转化，而内能不一定变化（3）内能变化时不一定有力做功，也可能是传热改变了物体的内能。
物体的内能大，并不意味着做功多二、热和内能1.传热与内能改变的关系（1）不仅对系统做功可以改变系统的热力学业状态，单纯的对系统传热也能改变系统的热力淡定状态，所以热量是在单纯的传热过程中系统内能变化的量度（2）在单纯传热中，系统从外界吸收多少热量，内能就增加多少；系统向外界放出多少热量，系统的内能就减少多少。
即：ΔU=U2-U1=Q2.传热改变物体内能的过程是物体间内能转移的过程3.内能与热量的区别内能是一个状态量，一个物体在不同的状态下具有不同的内能，而热量是一个过程量，它表示由于传热而引起的内能变化过程中转移的能量，即内能的改变量。
如果没有传热，就无所谓热量，但此时物体仍有一定的内能例题精讲改变内能的两种方式例1.用力搓手感觉手会发热、冬天在阳光下觉得暖和等物理现象表明：____和_____在改变物体内能上可以起到相同的效果。
例2.关于热传递，下列说法中正确的是（）A．热传递的实质是温度的传递B．物体间存在着温度差，才能发生热传递C．热传递可以在任何情况下进行D．物体内能发生改变，一定是吸收或放出了热量例3.如图所示，在较厚的有机玻璃筒底部，放置少量易燃物，如蓬松的硝化棉。
迅速压下筒中的活塞，可看到硝化棉被点燃而发出火光。
对该实验现象的下列说法中正确的是（）A．这个实验说明功可以变成能B．这个实验说明做功可以改变筒内空气的内能C．用厚有机玻璃做筒和迅速压缩都是为了保证该过程为绝热过程D．活塞向下迅速压缩过程，筒内空气的分子平均动能和分子势能都增大了例4.小实验：将钢丝掰直后，快速来回弯曲，用手接触弯曲部分会感觉____，这是由于________________________________________。
2021学年高中物理第10章热力学定律第1节功和内能课件新人教版选修3_3
• (1)在绝热过程中，外界对系统做功，系统的__内__能__增__加。内能的增量就等于外 界对__系__统__做__的__功_____，即ΔU＝U2－U1＝__W____。
• (2)在绝热过程中，系统对外界做功，系统的__内__能__减__少。内能的减少量就等于 系统对__外__界__做__的__功_____，即ΔU＝U2－U1＝__－__W____。
• 『选一选』
• (多项选择)一定质量的气体封闭在绝热的气缸内，当用活 塞压缩气体时，一定增大的BC物D理量有(不计气体分子势能)(
)
• A．气体体积
B．气体分子密度
• C．气体内能 D．气体分子的平均动能
• 解析：外力做功，气体体积减小，分子密度增大，内能增 加，温度升高，分子的平均动能增加。
• 『想一想』
根据理想气体状态方程pTV＝C 可判断压强一定增大，选项 B、D 错误。
〔对点训练〕 如图所示，厚壁容器的一端通过胶塞插进一个灵敏温度计和一 根气针，另一端有个用卡子卡住的可移动的胶塞。用 打气筒慢慢向筒内打气，使容器内的压强增加到一定 程度，这时读出温度计示数。打开卡子，胶塞冲出容
器口后( C )
• “火〞不但可以用来取暖，还可以用来加 热食物，“火〞把人类带入了文明的殿堂 。我们的祖先很早就创造了“钻木取火〞 的用具，使人们不再仅仅依靠自然的“恩 赐〞而得到“火〞。
• 你知道“钻木取火〞的道理吗？
提示：做功可以改变物体的内能，“钻木取火”就是通过外力做功，机械能 转化为内能。木材内能增加，温度达到着火点而燃烧。
第一节 功和内能
※ ※※
了解焦耳的热功当量实验，明确实验原理 理解内能的概念，并了解功是能量改变的量度
1
课前预习
新教材 人教版高中物理选择性必修第三册 第三章 热力学定律(知识点详解及配套习题)
第三章热力学定律1．功、热和内能的改变................................................................................................ - 1 -2. 热力学第一定律....................................................................................................... - 10 -3. 能量守恒定律........................................................................................................... - 10 -4. 热力学第二定律....................................................................................................... - 18 -章末复习提高................................................................................................................ - 28 -1．功、热和内能的改变一、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。
(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。
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。
人教版高中物理选择性必修第3册 第三章 热力学定律 1.功、热和内能的改变
二、功与内能的改变 1.系统的内能:任何一个热力学系统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做 的功相联系,是系统的一种能量,我们把它称为系统的内能。 2.绝热过程中做功与系统内能变化的关系:当系统从某一状态经过绝热过 程达到另一状态时,内能的变化量ΔU就等于外界对系统所做的功W,即 ΔU=W。
概念
区别
联系
温度 内能 热量
表部物一在量化体示 大 切 单 量,与量 物 有内物 纯物分 体 关部体 传质子 都所的热的平具有冷过种均有分热程类动内子程中(比能能的度,量热的动,其度容大能实内)、小和质能质分是变量子反 化和势映 多温能了 少度的物 的的总体 物变和内 理。温 多 热 单 内 物理度 少 量 纯 能是 是 传 变量的衡 用 热 化因量 来 过 多素内 衡 程 少之能 量 中 的一;
变式训练2如图,在紫铜管内滴入乙醚,盖紧管塞,乙醚变为气体。用手拉住 绳子两端迅速往复拉动,管塞会被冲开。管塞被冲开前( ) A.外界对管内气体做功,气体内能增大 B.管内气体对外界做功,气体内能减小 C.管内气体内能不变,压强变大 D.管内气体内能增大,压强变大
答案 D 解析 绳与紫铜管间的摩擦力做功,使管壁内能增大,温度升高。通过热传 递,乙醚的内能增大,温度升高。管塞被冲开前管内气体内能增大,压强变 大。选项D正确。
答案 ×
解析 外界对物体做功,会引起内能的变化,做功越多,内能变化越大,物体的 初或末态的内能不一定大。
(5)温度高的物体含有的热量多。( )
答案 ×
解析 热量是与传热过程对应的物理量,不能说温度高的物体热量多。 (6)热量一定从内能多的物体传递给内能少的物体。( )
答案 ×
3-1 功 热和内能的改变(含视频)(教学课件)——高中物理人教版(2019)选择性必修第三册
越大时，相应地做功才越多。
三、 热与内能的改变
1.热传递 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，即热量从高温物体传到了低温物体，这个过程就叫作热传递。 传递的方式：热传导、热对流和热辐射。
热传递的条件：存在温度差。 实质：热传递过程实质是能量转移的过程。 2. 热和内能 (1) 热传递与内能改变的关系 ①在单纯热传递中，系统从外界吸收多少热量，系统的内能就增加多少， 即 Q吸 = ΔU。 ②在单纯热传递中，系统向外界放出多少热量，系统的内能就减少多少， 即 Q放 = －ΔU。 (2)热量
在热力学系统的绝热过程中，外界对系统所做的功仅由过程的始末两个状 态决定，不依赖于做功的具体过点两个位置决定，与物体的运动路径无关？
重力 电场力
重力做功对应重力势能 电场力做功对应电势能（电能）
1.内能与内能变化 (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。我们把它称为系统的内能。 (2)物体的内能：物体内所有分子的动能和势能之和。因此，物体内能是 一个状态量。 (3)内能的变化：当物体温度变化时，分子平均动能变化；物体体积变化 时，分子势能发生变化。因此，物体的内能变化只由初、末状态决定，与 中间过程无关。
第三章 热力学定律 1 功、热和内能的改变
前情回顾
什么是内能？内能大小的影响因素是什么？ 内能：物体内所有分子热运动的动能和分子势能的总和，叫做物体的内能。
与摩尔数有关
与温度有关 与体积有关
内能与物体的摩尔数、温度和体积有关
质量、温度相同的物体，内能必定相等对吗？
不一定。比如0°C的冰和水
人教版高中物理选择性必修第三册《功、热和内能的改变》说课稿
人教版高中物理选择性必修第三册《功、热和内能的改变》说课稿一、教材分析本节课以“功、热和内能的改变”为题，是人教版高中物理选择性必修第三册的一部分。
本节课主要内容包括功的计算、功的正负以及内能的改变等，通过讲解和例题的方式帮助学生深入理解这些概念。
通过学习本节课，学生可以掌握分析物体受到外力作用、以及内能的变化等基本物理概念和计算方法。
二、教学目标1.知识与技能目标：–掌握功的计算方法；–理解功的正负概念；–学会计算内能的改变。
2.过程与方法目标：–引导学生通过实例分析、问题解决的方式，培养学生的思维能力；–通过学生讨论、小组合作等方式，培养学生的合作能力；–激发学生的学习兴趣，培养学生对物理学习的兴趣。
3.情感态度价值观目标：–培养学生的科学探究习惯和科学精神；–提升学生的自学能力和解决问题的能力；–培养学生的合作意识和集体荣誉感。
三、教学重点1.掌握功的计算方法；2.理解功的正负概念；3.学会计算内能的改变。
四、教学难点1.帮助学生理解功的正负概念；2.帮助学生计算内能的改变。
五、教学过程1. 热身导入（5分钟）通过引发学生对力的概念的回忆，以及力对物体的作用等问题，帮助学生回顾力的基本概念和物理作用。
2. 新课呈现（15分钟）通过实例引入本节课的内容。
举一个实际问题，如一个物体被一个力推动移动了一段距离，问学生这个过程中有哪些物理量产生了变化。
引导学生思考一下，通过物体受到外力的作用，物体具有了加速度等。
然后，进一步引入功的概念。
说到力对物体的作用，就不得不涉及到功的概念。
可以通过一个简单的例子，比如一个物体被人推动移动了一段距离，计算推动这个物体所需做的功。
可以指导学生思考一下，做功的公式是什么，怎样计算。
接着，引入功的正负概念。
通过实例，让学生体会一下，当物体受到力的作用和物体的运动方向一致时，物体所受的力做正功；当物体受到力的作用和物体的运动方向相反时，物体所受的力做负功。
最后，引入内能的改变。
1.2.功和内能 热和内能
• 2．内能 • (1)内能的概念 • ①内能是描述热力学系统 自身状态 的物理 量． • ②在绝热过程中 做功 可以改变热力学系统 所处的状态． • (2)内能的变化 • 绝热过程中做功与内能的变化关系：ΔU ＝W. • 外界对系统做功，W为 正 ，系统对外界做功， W为 ．负
高中物理选修3-3课件
• ◎ 教材资料分析 • 〔演示〕——教材P50
• 压下活塞，观察筒底物品的变化
高中物理选修3-3课件
• 在有机玻璃筒底放置少量易燃物，例如硝化棉， 或浸过乙醚的棉花、火柴头等．迅速压下筒中 的活塞，观察筒底物品的变化． • 这个实验说明了什么？ • 【点拨】 这个实验说明了什么？ • 解析： 这个实验说明了活塞对气体做了功， 气体内能增加．活塞对气体做功，气体温度增 加，浸过乙醚的棉花着火点很低，因此燃烧起 来．
高中物理选修3-3课件
高中物理选修3-3课件
• 2．做功与内能变化的关系 • (1) 做功改变物体内能的过程是其他形式的能 (如机械能)与内能相互转化的过程． • (2) 在绝热过程中，外界对物体做多少功，就 有多少其他形式的能转化为内能，物体的内能 就增加多少． • 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，并不意味着做功多．在绝 热过程中，只有内能变化越大时，对应着做功
高中物理选修3-3课件
• 解析： 绝热过程是指气体膨胀过程未发生热 传递，膨胀过程气体体积增大，外界对气体做 的功 W<0 ，由 ΔU ＝ U2 － U1 ＝ W 可知，气体内 能减小．由于气体分子间的势能忽略，故气体 分子的平均动能减小．故D正确． • 答案： D
高中物理(新人教版)选择性必修三课后习题：功、热和内能的改变(课后习题)【含答案及解析】
第三章热力学定律功、热和内能的改变课后篇素养形成必备知识基础练1.下列哪个实例说明做功改变了系统的内能()A.热水袋取暖B.用双手摩擦给手取暖C.把手放在火炉旁取暖D.用嘴对手呵气给手取暖,使手的内能增加,感到暖和;A、C、D都是通过传热来改变系统的内能,选项B正确。
2.如图所示,活塞将一定质量的气体封闭在直立圆筒形导热的汽缸中,活塞上堆放细沙,活塞处于静止,现逐渐取走细沙,使活塞缓慢上升,直到细沙全部取走。
若活塞与汽缸之间的摩擦可忽略,则在此过程中()A.气体对外做功,气体温度一定降低B.气体对外做功,内能一定减少C.气体压强减小,内能可能不变D.气体从外界吸热,内能一定增加,则可与外界进行热交换,细沙减少时,气体膨胀对外做功,可能由于与外界进行热交换吸热使内能不变。
故只有选项C正确。
3.如图所示,A、B是两个完全相同的球,分别浸没在水和水银的同一深度内,A、B两球用同一种材料制成,当温度稍微升高时,球的体积会明显变大,如果开始水和水银的温度相同,且两液体温度同时缓慢升高同一值,两球膨胀后,体积相等,则()A.A球吸收的热量较多B.B球吸收的热量较多C.两球吸收的热量一样多D.无法确定,初、末态体积也相同,所以内能增量相同,但水银中的B球膨胀时对外做功多,所以吸热较多,故选B。
4.如图是压力保温瓶的结构简图,活塞a与液面之间密闭了一定质量的气体。
假设封闭气体为理想气体且与外界没有热交换,则向下压a的过程中,瓶内气体()A.内能增大B.体积增大C.压强不变D.温度不变a的过程中,外界对气体做功,瓶内气体内能增大,选项A正确;向下压a的过程中,瓶内气体体积减小,压强增大,温度升高,选项B、C、D错误。
5.(多选)早些年小孩子常用旧圆珠笔芯做一种玩具,铁丝的一端缠绕棉花,用水打湿后从一端塞入笔芯内,将笔芯的另一端用力在马铃薯上触一下拔出来,然后用力快速推铁丝,马铃薯小块高速飞出,能打出十几米远。
下列说法正确的是()A.在推铁丝而马铃薯小块未飞出的过程中,笔芯内密封的气体的温度升高B.在推铁丝而马铃薯小块未飞出的过程中,气体对外做功C.马铃薯小块高速飞出的动能来自气体内能D.马铃薯小块高速飞出时,外界对笔芯内气体做功,笔芯内密封的气体经历绝热压缩的过程,外界对气体做功,内能增加,故笔芯内密封的气体的温度升高,故A正确;在推铁丝而马铃薯小块未飞出的过程中,气体被压缩,是外界对气体做功,故B错误;封闭气体经历绝热膨胀过程,推出马铃薯,对外做功,马铃薯小块高速飞出的动能来自气体内能的转化,故C正确,D错误。
高二下学期物理人教版选择性必修第三册课件：3.1功热和内能的改变
【典例示范】 关于热量、功和内能三个物理量,下列说法中正确的是 ( ) A.热量、功和内能三者的物理意义相同,只是说法不同 B.热量、功都可以作为物体内能变化的量度 C.热量、功和内能的单位不同 D.功由过程决定,而热量和内能由物体的状态决定
【解析】选B。热量、功和内能是三个不同的物理量,它们的物理意义不同,故A 错误;功与热量都是能量转化的量度,热量和功都可以作为物体内能变化的量度, 故B正确;热量、功和内能的单位相同,都是焦耳,故C错误;功和热量由过程决定, 内能由物体的状态决定,故D错误。
【素养训练】 1.关于物体内能与热量、做功的关系,以下说法正确的是 ( ) A.物体内能的多少可以用物体吸热或放热的多少来量度 B.内能大的物体热量多 C.两物体发生传热,达到平衡后,它们的内能必定相等 D.做功和传热对于改变物体内能是等效的
【解析】选D。物体的内能的变化可以用物体吸热或放热的多少来量度,故A错误。 热量是传热的能量多少的量度,不是内能的量度,故B错误。物体发生传热,达到 平衡后,温度相等,而不是内能相等,内能除了与温度有关,还与物质的量有关,故 C错误。做功和传热对于改变物体内能是等效的,故D正确。
【素养训练】 1.冬天站在室外时,人们习惯地搓着双手以取暖,这个过程中 ( ) A.人站着不动就没有做功 B.即使双手光滑也能搓手取暖 C.人体内的化学能转换为双手的机械能 D.双手的内能转换为机械能 【解析】选C。搓着双手以取暖,是通过克服摩擦力做功发热取暖的,是人体内的 化学能转化为双手的机械能,再通过克服摩擦力做功转化为内能,若双手光滑,就 无法克服摩擦力做功,无法取暖,故A、B、D错误,C正确。
2.如图几幅图中,有关功与内能的说法中正确的是
()
A.图1中迅速下压活塞,棉花会燃烧起来,说明热传递可以使物体的温度升高 B.图2中重物下落带动叶片转动,由于叶片向水传递热量而使水的温度升高 C.图3中降落的重物使发电机发电,电流对水做功使水的温度升高 D.做功和热传递都可以使物体的内能增加
高中物理复习 功,热量与内能
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．(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ΔU＝W.二、热量与内能：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．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：ΔU＝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做功时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．三、理解：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．(2)在系统不吸热也不放热的绝热过程中，状态发生的变化是由于做功造成的，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．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．(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，并不意味着做功多，在绝热过程中，只有变化较大时，对应着做功较多．(4)分析绝热过程的方法1．在绝热的情况下，若外界对系统做正功，系统内能增加，ΔU为正值；若系统对外界做正功，系统内能减少，ΔU为负值．此过程做功的多少为内能转化多少的量度．2．在绝热过程中，内能和其他形式的能一样也是状态量，气体的初、末状态确定了，即在初、末状态的内能也相应地确定了，内能的变化ΔU也确定了．而功是能量转化的量度，所以ΔU＝W，即W为恒量，这也是判断绝热过程的一种方法．3．热传递(1)热量从高温物体传递到低温物体，或从物体的高温部分传递到低温部分，叫做热传递．(2)热传递的三种方式：热传导、热对流和热辐射．2．热传递的实质：热传递实质上传递的是能量，结果是改变了系统的内能．传递能量的多少用热量来量度．3．传递的热量与内能改变的关系(1)在单纯热传递中，系统从外界吸收多少热量，系统的内能就增加多少．即Q吸＝ΔU.(2)在单纯热传递中，系统向外界放出多少热量，系统的内能就减少多少．即Q放＝－ΔU.4．热传递具有方向性热量从高温物体传递到低温物体，或从物体的高温部分传递到低温部分，不会自发地从低温物体传递到高温物体或从物体的低温部分传递到高温部分．52．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的物理量，这个物理量在两个状态间的差别与外界在过程中对系统所做的功相联系．鉴于功是能量的量度，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．(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 .二、热量与内能：1．热传递(1)条件：物体的不同．(2)定义：两个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，从高温物体传到了低温物体．2．热和内能(1)热量：它是在单纯的传热过程中系统变化的量度．(2)表达式： .(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的改变．②做功时是内能与其他形式能的；热传递只是不同物体(或一个物体的不同部分)之间．三、理解：1．内能：物体的内能是指物体内所有分子的和之和．(1)在微观上由分子数、分子热运动的和决定，宏观上体现为物体的和，因此物体的内能是一个状态量．(2)在系统不吸热也不放热的绝热过程中，状态发生的变化是由于造成的，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，与有关．(4)内能是，由它的状态、温度、体积、质量决定．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．(3)功和内能的区别①功是，内能是．②在绝热过程中，做功一定能引起的变化．③物体的内能大，并不意味着做功多，在绝热过程中，只有变化较大时，对应着做功较多．(4)分析绝热过程的方法1．在绝热的情况下，若外界对系统做，系统内能增加，ΔU为正值；若系统对外界做正功，系统内能，ΔU为负值．此过程做功的多少为内能转化多少的量度．2．在绝热过程中，内能和其他形式的能一样也是状态量，气体的初、末状态确定了，即在初、末状态的内能也相应地确定了，内能的变化ΔU也确定了．而功是的量度，所以ΔU＝W，即W为恒量，这也是判断绝热过程的一种方法．3．热传递(1)热量从传递到，或从物体的高温部分传递到低温部分，叫做热传递．(2)热传递的三种方式：、和．2．热传递的实质：热传递实质上传递的是，结果是改变了系统的内能．传递能量的多少用热量来量度．3．传递的热量与内能改变的关系(1)在单纯热传递中，系统从外界吸收多少热量，系统的内能就多少．即Q吸＝ΔU.(2)在单纯热传递中，系统向外界放出多少热量，系统的内能就多少．即Q放＝－ΔU.4．热传递具有方向性热量从高温物体传递到低温物体，或从物体的高温部分传递到低温部分，不会自发地从低温物体传递到高温物体或从物体的低温部分传递到高温部分．52．做功和热传递都可改变物体的内能，从效果上是等效的．( )3．热量一定从内能多的物体传递给内能少的物体．( )1．（多）如图1012所示，柱形容器内封有一定质量的空气，质量为m的光滑活塞与容器都用良好的隔热材料制成．另有质量为M的物体从活塞上方的A点自由下落到活塞上，并随活塞一起到达最低点B而静止．在这一过程中，下述空气内能的改变量ΔU、外界对气体所做的功W与物体及活塞的重力势能的变化关系中不正确的是( ) A．Mgh＋mgΔh＝ΔU＋W B．ΔU＝W，W＝Mgh＋mgΔhC．ΔU＝W，W<Mgh＋mgΔh D．ΔU≠W，W＝Mgh＋mgΔh E．Mgh＋mgΔh>ΔU2．（多）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，则被密封的气体的下列说法不正确的是( ) 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E．分子的平均动能增加，分子对器壁单位面积碰撞的冲力增大3．（多）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( )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E．在绝热过程中，做功一定增加水的内能4．（多）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E．热量是热传递过程中内能转移的量度5．一铜块和一铁块，质量相等，铜块的温度T1比铁块的温度T2高，当它们接触在一起时，如果不和外界交换能量，则( )A．从两者开始接触到热平衡的整个过程中，铜块内能的减少量等于铁块内能的增加量B．在两者达到热平衡以前的任意一段时间内，铜块内能的减少量不等于铁块内能的增加量C．在两者达到热平衡以前的任意一段时间内，铜块内能的减少量都等于铁块内能的增加量D．达到热平衡时，铜块的温度比铁块的低 E．热平衡时，两者的温度相等6．关于热量、功和内能的下列说法中正确的是( )A．热量、功、内能三者的物理意义等同 B．热量、功都可以作为物体内能的量度C．热量、功都可以作为物体内能变化的量度 D．热量、功、内能的单位相同E．热量和功是由过程决定的，而内能是由物体状态决定的2．做功和热传递都可改变物体的内能，从效果上是等效的．(√)3．热量一定从内能多的物体传递给内能少的物体．(×)1．如图1012所示，柱形容器内封有一定质量的空气，质量为m 的光滑活塞与容器都用良好的隔热材料制成．另有质量为M 的物体从活塞上方的A 点自由下落到活塞上，并随活塞一起到达最低点B 而静止．在这一过程中，下述空气内能的改变量ΔU 、外界对气体所做的功W 与物体及活塞的重力势能的变化关系中不正确的是( )图1012A ．Mgh ＋mg Δh ＝ΔU ＋WB ．ΔU ＝W ，W ＝Mgh ＋mg ΔhC ．ΔU ＝W ，W <Mgh ＋mg ΔhD ．ΔU ≠W ，W ＝Mgh ＋mg ΔhE ．Mgh ＋mg Δh >ΔU【解析】 物体与活塞碰撞时有机械能损失，因此物体和活塞重力势能的减少量大于气体内能的增加量；根据功与内能增加量的关系可知，外界对气体所做的功W 与空气内能的变化量相等，因此ΔU ＝W ，W <Mgh ＋mg Δh ，C 、E 正确，A 、B 、D 错误．特别注意物体与活塞碰撞时有机械能损失．【答案】 ABD2．如图1013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，则被密封的气体的下列说法不正确的是( )图1013A ．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E ．分子的平均动能增加，分子对器壁单位面积碰撞的冲力增大【解析】 由F 对密闭的气体做正功，容器及活塞绝热，则系统与外界传递的热量Q ＝0，由功和内能的关系知，理想气体内能增大，温度升高，再根据pV T＝C ，V 减小，p 增大．答案A 、B 、D.【答案】 ABD3．如图1014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( )图1014A ．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E．在绝热过程中，做功一定增加水的内能【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．【答案】ACE4．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E．热量是热传递过程中内能转移的量度【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；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项错、D项对；关于热量的论述，E项是正确的．【答案】ABC5．一铜块和一铁块，质量相等，铜块的温度T1比铁块的温度T2高，当它们接触在一起时，如果不和外界交换能量，则( )A．从两者开始接触到热平衡的整个过程中，铜块内能的减少量等于铁块内能的增加量B．在两者达到热平衡以前的任意一段时间内，铜块内能的减少量不等于铁块内能的增加量C．在两者达到热平衡以前的任意一段时间内，铜块内能的减少量都等于铁块内能的增加量D．达到热平衡时，铜块的温度比铁块的低E．热平衡时，两者的温度相等【解析】热平衡条件是温度相等，热传递的方向是从温度高的物体传向温度低的物体．在热传递过程中高温物体放出的热量等于低温物体吸收的热量，因此A、C、E正确，B、D错误．【答案】ACE6．关于热量、功和内能的下列说法中正确的是( )A．热量、功、内能三者的物理意义等同B．热量、功都可以作为物体内能的量度C．热量、功都可以作为物体内能变化的量度D．热量、功、内能的单位相同E．热量和功是由过程决定的，而内能是由物体状态决定的【解析】物体的内能是指物体内所有分子动能和分子势能的总和，而要改变物体的内能可以通过做功和热传递两种途径，这三者的物理意义不同，A项错误；热量是表示在热传递过程中物体内能变化多少的，而功也是用做功的方式量度物体内能变化多少的，B项错误；C项正确．三者的单位都是焦耳，D项正确；热量和功是过程量，内能是状态量，E项正确．【答案】CDE。
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人 教 版 高 中 物理选 修3—3 第10章 第1节功 和内能 ( 2)( 共20张 PPT)
2. 一 个 铁 块 沿 斜 面 匀 速 滑 下 ， 关 于 物 体 的机械能和内能的变化，下列判断中正确 的是（ ）
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作业
1.下列说法正确的是（ ） A 分子的动能与分子的势能的和叫做这个分
子的内能 B 物体的分子势能由物体的温度和体积决定 C 物体的速度增大时，物体的内能增大 D 物体的内能减小时，物体的温度可能增加
结论：只要重力所做的功相同，容器内水温上 升的数值就相同，即系统状态的变化是相同的。
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实验二：对系统做电功
电流通过电热 丝使绝热容器内 的液体温度升高。
内能增加
C．气体对外界做功，气体内能增大
D．气体对外界做功，气体内能减小
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2.地面附近有一正在上升的空气团，它与外界的热交换忽略不计．已
功和内能变化的关系
做功可以改变系统的内能．功是系统内能转化的量度．
(1)外界对系统做功，系统的内能增加．
在绝热过程中，内能的增量就等于外界对系统做的功．即 ΔU＝U2－U1＝W.
(2)系统对外界做功，系统的内能减少．
在绝热过程中，系统对外界做多少功，内能就减少多少， 即W＝ΔU.
教材51页做一做
在各种不同的绝热过程中，如果使系统从
状态1变为状态2，所需外界做功的数量是相 同的.也就是说，在各种不同的绝热过程中， 要使系统状态发生变化，做功的数量只由始、
末两个状态决定，与做功方式无关.
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重物下落带动轮叶旋转，通 过搅拌对绝热容器内的液体 做功，使液体升温，即状态 发生变化.
结论：只要重力所做的功相同，容器内水温上升的数值都是 相同的，即系统状态的变化是相同的.
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绝热过程：
系统只由于外界对它做功而与外界
结论：对同一系统，在绝热过程中只要所做 的电功相同，系统温度上升的数值就相同， 即系统的状态变化相同。
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归纳总结：
知大气压强随高度增加而降低，则该空气团在上升过程中(不计气团
内分子间的势能) ( C ) A．体积减小，温度降低
压强减小
B．体积减小，温度不变
体积增大
温度降低
C．体积增大，温度降低 D．体积减小，温度不变
对外界做功
△U=W
内能减小
动能减小
不计分子 间的势能
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交换能量，它不从外界吸热，也不
向外界放热，这样的过程叫做绝热
过程.
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实验一：对系统做机械功
重物下落带动轮叶 旋转，通过搅拌对绝 热容器内的液体做功， 使液体升温，即状态 发生变化。
第十章 热力学定律
第1节 功和内能
引入新课
演示实验： 在有机玻璃筒底放置少量的易燃
物,例如蓬松的棉花,迅速压下筒
中的活塞,观察筒底物品的变化.
一、焦耳的实验
1818年12月24日生于英国曼彻斯特 ， 起初研究电学和磁学. 1840年在英国皇家 学会上宣布了电流通过导体产生热量的 定律，即焦耳定律.焦耳测量了热与机械 功之间的当量关系——热功当量，为热 力学第一定律和能量守恒定律的建立奠 定了实验基础.
二、内能
1、内能定义：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.我们把这 个物理量称为系统的内能.
2、内能改变：当系统从状态1经过绝热过程达到状态2时，
内能的增加量△U=U2-U1就等于外界对系统所做的功W，即 △U=W.
在热力学系统的绝热过程中，外界对系统所做的
功仅由过程的始、末两个状态决定，不依赖于做功的
具体过程和方式。
类比思考：哪些力做功仅由物体的起点和终点
两个位置决定，与物体的运动路径无关？
重力 电场力
重力做功对应重力势能 电场力做功对应电势能
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1.系统指的是什么？
实验研究的对象是瓶中的气体与打气筒中的气 体，那么我们的系统也就是这两部分气体。
2.出现了什么现象？ 呈现雾状
3.为什么会呈现雾状？
当用打气筒向瓶内打气时，外界对系统做功，使得系统的内能增加，温度 升高，压强增大，使瓶塞从瓶口中喷出。看到雾状物的原因在于，在塞子突 然跳起时，气体绝热膨胀对外做功，内能减少，温度下降，水蒸汽（或酒精 蒸气）有一部分被液化成小液滴
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1.下图某种椅子与其升降部分的结构示意图，M、N两筒间密闭了一
定质量的气体，M可沿N的内壁上下滑动，设筒内气体不与外界发生热
交换，在M向下滑动的过程中( A )
气体体积减小，外界对气体做功
△U=W
A．外界对气体做功，气体内能增大 B．外界对气体做功，气体内能减小