2018-2019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)能課件 新人教版選修3-3.ppt

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2018-2019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)能課件 新人教版選修3-3.ppt_第1頁(yè)
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1、,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)習(xí)目標(biāo)]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_____,也不向外界_____。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_____。(2)通過(guò)電流的_______給水加熱。,吸熱,放熱,升高,熱效應(yīng),3.實(shí)驗(yàn)結(jié)論:要使系統(tǒng)狀態(tài)通過(guò)

2、絕熱過(guò)程發(fā)生變化,做功的數(shù)量只由_________________決定而與做功的方式無(wú)關(guān)。自主思考——判一判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。(),過(guò)程始末兩個(gè)狀態(tài),√,,二、功和內(nèi)能1.內(nèi)能:依賴于一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)_________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=_。自主思考——判一判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。(),自身

3、狀態(tài),W,√,√,√,三、熱和內(nèi)能1.熱傳遞:熱量總是從高溫物體向____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_____變化的量度。(2)公式表達(dá):________。,低溫,內(nèi)能,ΔU=Q,自主思考——判一判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。(),√,,,,到了冬天人們會(huì)采取很多方式取暖。電暖器就是很常見(jiàn)的一種取暖工具,電暖器是采用哪種方式供暖的?能不能說(shuō)電暖器具有多少熱量?,圖

4、10-1-1,提示熱傳遞不能。,考點(diǎn)一功和內(nèi)能1.內(nèi)能與內(nèi)能的變化(1)物體的內(nèi)能是指物體內(nèi)所有分子的動(dòng)能和勢(shì)能之和。因此,物體的內(nèi)能是一個(gè)狀態(tài)量。(2)當(dāng)物體溫度變化時(shí),分子的平均動(dòng)能變化;物體的體積變化時(shí),分子勢(shì)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(guò)程及方式無(wú)關(guān)。,2.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,即ΔU=W。3.功和內(nèi)能的區(qū)別(1)功是能量轉(zhuǎn)化的量度,是過(guò)程量,而內(nèi)能是狀態(tài)量。,(2)做功過(guò)程中,能量一定會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)

5、化,而內(nèi)能不一定變化,只有在絕熱過(guò)程中,做功才一定能引起內(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)能變化較大時(shí),才對(duì)應(yīng)著做功較多。,4.判斷絕熱過(guò)程中內(nèi)能變化的方法判斷氣體絕熱過(guò)程的內(nèi)能變化一般情況下只需看氣體體積變化就可決定:若體積增大,氣體對(duì)外界做功,W<0,即ΔU<0,內(nèi)能減?。蝗趔w積縮小,外界對(duì)氣體做功,W>0,即ΔU>0,內(nèi)能增加。溫馨提示氣體自由膨脹時(shí),氣體與外界相互不做功,因此這種情況下氣體體積增大沒(méi)有外界阻力,也就不需要對(duì)外界做功。,[例1]如圖10-1-2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(dòng)的絕熱活

6、塞。今對(duì)活塞施以一豎直向下的壓力F,使活塞緩慢向下移動(dòng)一段距離后,氣體的體積減小。若忽略活塞與容器壁間的摩擦,則被密封的氣體,圖10-1-2,A.溫度升高,壓強(qiáng)增大,內(nèi)能減少B.溫度降低,壓強(qiáng)增大,內(nèi)能減少C.溫度升高,壓強(qiáng)增大,內(nèi)能增加D.溫度降低,壓強(qiáng)減小,內(nèi)能增加[審題指導(dǎo)]①“絕熱容器”說(shuō)明系統(tǒng)既不向外界傳熱,也不從外界吸熱。②“氣體體積減小”,說(shuō)明外界對(duì)氣體做正功。,【答案】C,名師點(diǎn)撥分析絕熱過(guò)程的方法(1)在絕熱的情況下,若外界對(duì)系統(tǒng)做正功,系統(tǒng)內(nèi)能增加,若系統(tǒng)對(duì)外界做正功,系統(tǒng)內(nèi)能減少,此過(guò)程做功的多少為轉(zhuǎn)化為內(nèi)能多少的量度。(2)在絕熱過(guò)程中,內(nèi)能和其他形式的能一樣也是狀態(tài)量

7、,氣體的初、末狀態(tài)確定了,即在初、末狀態(tài)的內(nèi)能也相應(yīng)地確定了,內(nèi)能的變化ΔU也確定了,而功是能量轉(zhuǎn)化的量度,所以ΔU=W,即W也確定了,這也是判斷絕熱過(guò)程的一種方法。,1.一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷一緩慢的絕熱膨脹過(guò)程。設(shè)氣體分子間的勢(shì)能可忽略,則在此過(guò)程中A.外界對(duì)氣體做功,氣體分子的平均動(dòng)能增大B.外界對(duì)氣體做功,氣體分子的平均動(dòng)能減小C.氣體對(duì)外界做功,氣體分子的平均動(dòng)能增大D.氣體對(duì)外界做功,氣體分子的平均動(dòng)能減小,,解析絕熱膨脹過(guò)程是指氣體膨脹過(guò)程未發(fā)生熱傳遞,膨脹過(guò)程氣體體積增大,外界對(duì)氣體做的功W<0,由ΔU=U2-U1=W可知,氣體內(nèi)能減少。由于氣體分子間的勢(shì)能忽略,故氣體分子的平

8、均動(dòng)能減小。故選項(xiàng)D正確。答案D,2.(多選)某汽車后備箱內(nèi)安裝有撐起箱蓋的裝置,它主要由汽缸和活塞組成。開(kāi)箱時(shí),密閉于汽缸內(nèi)的壓縮氣體膨脹,將箱蓋頂起,如圖10-1-3所示。在此過(guò)程中,若缸內(nèi)氣體與外界無(wú)熱交換,忽略氣體分子間相互作用,則缸內(nèi)氣體,圖10-1-3,A.對(duì)外做正功,分子的平均動(dòng)能減小B.對(duì)外做正功,內(nèi)能增大C.對(duì)外做負(fù)功,分子的平均動(dòng)能增大D.對(duì)外做正功,內(nèi)能減小,解析若缸內(nèi)氣體與外界無(wú)熱交換,由于氣體膨脹將箱蓋頂起過(guò)程中氣體對(duì)活塞的作用力方向與活塞的運(yùn)動(dòng)方向一致,氣體對(duì)外做正功,故缸內(nèi)氣體的內(nèi)能一定減??;由于忽略氣體分子間的相互作用,故氣體分子的平均動(dòng)能一定減小。綜上可知,選

9、項(xiàng)A、D正確,選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤。答案AD,考點(diǎn)二熱和內(nèi)能溫度、內(nèi)能和熱量的區(qū)別與聯(lián)系,[例2](多選)A、B兩物體之間接觸,但沒(méi)有發(fā)生熱傳遞,則A.兩物體所含有的熱量相等B.兩物體的內(nèi)能相等C.兩物體的溫度相同D.兩物體的內(nèi)能不一定相等【解析】處于熱平衡的兩物體溫度相等,不發(fā)生熱傳遞。物體的內(nèi)能取決于物體的物質(zhì)的量、溫度和體積,溫度相等,內(nèi)能不一定相等,所以選項(xiàng)C、D正確。【答案】CD,名師點(diǎn)撥熱傳遞的過(guò)程分析熱量是熱傳遞過(guò)程中物體內(nèi)能變化的量度,在只有熱傳遞的過(guò)程中,沒(méi)有做功,物體吸收多少熱量,它的內(nèi)能就增加多少;反之,物體的內(nèi)能減少多少,物體就放出多少熱量。,3.對(duì)于熱量、功、內(nèi)能三個(gè)物理量

10、,下列說(shuō)法中正確的是A.熱量、功、內(nèi)能三者的物理意義等同B.熱量、功都可以作為物體內(nèi)能的量度C.熱量、功、內(nèi)能的單位不相同D.熱量和功是由過(guò)程決定的,而內(nèi)能是由物體狀態(tài)決定的,解析物體的內(nèi)能是指物體所有分子動(dòng)能和勢(shì)能的總和,而要改變物體的內(nèi)能可以通過(guò)做功和熱傳遞兩種途徑,這三者的物理意義不同,選項(xiàng)A不正確。熱量是表示在熱傳遞過(guò)程中,物體內(nèi)能變化的多少,而功是用做功方式來(lái)改變物體內(nèi)能時(shí)內(nèi)能變化的多少,它們都是物體內(nèi)能變化的量度,而不是內(nèi)能的量度,故選項(xiàng)B不正確。熱量、功、內(nèi)能三者的單位是一樣的,都是焦耳,選項(xiàng)C不正確。熱量和功是在物體進(jìn)行內(nèi)能的轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化過(guò)程中的量度,而物體的內(nèi)能是由物體本身所處

11、的狀態(tài),即是由溫度、體積所決定的,故選項(xiàng)D正確。答案D,4.關(guān)于熱量和物體內(nèi)能變化的關(guān)系下列說(shuō)法正確的是A.物體吸收熱量?jī)?nèi)能一定增大B.物體的內(nèi)能增大一定是吸收了熱量C.熱量可以從內(nèi)能小的物體向內(nèi)能大的物體傳遞D.熱量只能從內(nèi)能大的物體向內(nèi)能小的物體傳遞,解析改變物體的內(nèi)能有兩種方式,做功和熱傳遞,物體吸收熱量的同時(shí)如果物體對(duì)外做了功,內(nèi)能不一定增大,故A錯(cuò);同理物體內(nèi)能增大也可能是外界對(duì)物體做功引起的,故B選項(xiàng)錯(cuò);物體間發(fā)生熱傳遞的條件是存在溫度差,而物體內(nèi)能的大小不僅與溫度有關(guān),還與物質(zhì)的量和體積有關(guān),內(nèi)能小的物體溫度如果比內(nèi)能大的物體溫度高,熱量就會(huì)從內(nèi)能小的物體向內(nèi)能大的物體傳遞,故C選項(xiàng)正確,D選項(xiàng)錯(cuò)誤。答案C,

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