2019-2020年高中物理 第十章 熱力學(xué)定律 第1-2講 功和內(nèi)能 熱和內(nèi)能學(xué)案 新人教版選修3-3.doc
《2019-2020年高中物理 第十章 熱力學(xué)定律 第1-2講 功和內(nèi)能 熱和內(nèi)能學(xué)案 新人教版選修3-3.doc》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2019-2020年高中物理 第十章 熱力學(xué)定律 第1-2講 功和內(nèi)能 熱和內(nèi)能學(xué)案 新人教版選修3-3.doc(8頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
2019-2020年高中物理 第十章 熱力學(xué)定律 第1-2講 功和內(nèi)能 熱和內(nèi)能學(xué)案 新人教版選修3-3 [目標(biāo)定位] 1.知道做功可以改變物體的內(nèi)能.2.知道熱傳遞與內(nèi)能變化的關(guān)系.3.知道熱傳遞和做功對(duì)改變物體內(nèi)能的等效結(jié)果. 一、焦耳的實(shí)驗(yàn) 1.系統(tǒng)不從外界吸熱,也不向外界放熱的過(guò)程叫做絕熱過(guò)程. 2.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)程始末兩個(gè)狀態(tài)1、2決定,而與做功方式無(wú)關(guān). 二、內(nèi)能 1.任何一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)都存在一個(gè)只依賴于系統(tǒng)自身狀態(tài)的物理量,我們把它稱之為系統(tǒng)的內(nèi)能. 2.當(dāng)系統(tǒng)從狀態(tài)1經(jīng)過(guò)絕熱過(guò)程達(dá)到狀態(tài)2時(shí),內(nèi)能的增加量ΔU=U2-U1就等于外界對(duì)系統(tǒng)所做的功W,即ΔU=W. 三、熱和內(nèi)能 1.不僅對(duì)系統(tǒng)做功可以改變系統(tǒng)的內(nèi)能,單純的對(duì)系統(tǒng)傳熱也能改變系統(tǒng)的內(nèi)能. 2.當(dāng)系統(tǒng)從狀態(tài)1經(jīng)過(guò)單純的傳熱達(dá)到狀態(tài)2,內(nèi)能的增加量ΔU=U2-U1就等于外界向系統(tǒng)傳遞的熱量Q,即ΔU=Q. 一、功和內(nèi)能關(guān)系的理解 1.內(nèi)能 (1)微觀:所有分子的動(dòng)能和勢(shì)能之和. (2)宏觀:只依賴于熱力學(xué)系統(tǒng)自身狀態(tài)的物理量. (3)狀態(tài)量. 2.功和內(nèi)能變化的關(guān)系 做功可以改變系統(tǒng)的內(nèi)能,功是系統(tǒng)內(nèi)能轉(zhuǎn)化的量度,在絕熱過(guò)程中: (1)外界對(duì)系統(tǒng)做功,系統(tǒng)內(nèi)能增加,即ΔU=U2-U1=W; (2)系統(tǒng)對(duì)外界做功,系統(tǒng)內(nèi)能減少,即W=ΔU. 3.內(nèi)能與機(jī)械能的區(qū)別和聯(lián)系 (1)區(qū)別:內(nèi)能與機(jī)械能是兩個(gè)不同的概念. (2)聯(lián)系:在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化,且總量保持不變. 例1 如圖1所示,活塞將汽缸分成甲、乙兩氣室,汽缸、活塞(連同拉桿)是絕熱的,且不漏氣,以E甲、E乙分別表示甲、乙兩氣室中氣體的內(nèi)能,則在將拉桿緩慢向外拉的過(guò)程中( ) 圖1 A.E甲不變,E乙減小 B.E甲不變,E乙增大 C.E甲增大,E乙不變 D.E甲增大,E乙減小 答案 D 解析 本題解題的關(guān)鍵是明確甲、乙兩氣室氣體都經(jīng)歷絕熱過(guò)程,內(nèi)能的改變?nèi)Q了做功的情況,對(duì)甲室內(nèi)的氣體,在拉桿緩慢向外拉的過(guò)程中,活塞左移,壓縮氣體,外界對(duì)甲室氣體做功,其內(nèi)能應(yīng)增大,對(duì)乙室內(nèi)的氣體,活塞左移,氣體膨脹,氣體對(duì)外界做功,內(nèi)能就減小,故D選項(xiàng)正確. 借題發(fā)揮 (1)壓縮氣體,外界對(duì)氣體做功,內(nèi)能增大,溫度升高,柴油機(jī)就是利用這個(gè)原理點(diǎn)火的. (2)在絕熱過(guò)程中,末態(tài)內(nèi)能大于初態(tài)內(nèi)能時(shí),ΔU為正,W為正,外界對(duì)系統(tǒng)做功.末態(tài)內(nèi)能小于初態(tài)內(nèi)能時(shí),ΔU為負(fù),W為負(fù),系統(tǒng)對(duì)外界做功. 例2 下列關(guān)于系統(tǒng)的內(nèi)能的說(shuō)法正確的是( ) A.系統(tǒng)的內(nèi)能是由系統(tǒng)的狀態(tài)決定的 B.分子動(dòng)理論中引入的系統(tǒng)內(nèi)能和熱力學(xué)中引入的系統(tǒng)內(nèi)能是一致的 C.做功可以改變系統(tǒng)的內(nèi)能,但單純地對(duì)系統(tǒng)傳熱不能改變系統(tǒng)的內(nèi)能 D.氣體在大氣中絕熱膨脹時(shí)對(duì)外做了功,但氣體的內(nèi)能不變 答案 AB 解析 系統(tǒng)的內(nèi)能是一個(gè)只依賴于系統(tǒng)自身狀態(tài)的物理量,所以是由系統(tǒng)的狀態(tài)決定的,A對(duì);正因?yàn)閮?nèi)能是由系統(tǒng)的狀態(tài)決定的,所以分子動(dòng)理論中引入的內(nèi)能和熱力學(xué)中引入的內(nèi)能是一致的,B對(duì);做功和熱傳遞都可以改變系統(tǒng)的內(nèi)能,C錯(cuò);氣體絕熱膨脹時(shí)對(duì)外界做了功,又因?yàn)榕c外界沒(méi)有熱交換,所以系統(tǒng)的內(nèi)能要減小,故D錯(cuò). 二、熱和內(nèi)能 1.傳熱和內(nèi)能變化的關(guān)系 系統(tǒng)在單純傳熱過(guò)程中,內(nèi)能的增量ΔU等于外界向系統(tǒng)傳遞的熱量Q,即ΔU=Q. 2.區(qū)分三組概念 (1)內(nèi)能與熱量:內(nèi)能是狀態(tài)量,可以說(shuō)系統(tǒng)具有多少內(nèi)能而不能說(shuō)傳遞多少內(nèi)能;熱量是過(guò)程量,不能說(shuō)系統(tǒng)具有多少熱量,只能說(shuō)傳遞了多少熱量. (2)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)部大量分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的激烈程度的標(biāo)志.雖然熱傳遞的前提是兩個(gè)系統(tǒng)之間要有溫度差,但是傳遞的是能量,不是溫度. (3)熱量與功 熱量和功,都是系統(tǒng)內(nèi)能變化的量度,都是過(guò)程量,一定量的熱量與一定量的功相當(dāng),功是能量變化的量度,但它們之間有著本質(zhì)的區(qū)別. 例3 一銅塊和一鐵塊,質(zhì)量相等,銅塊的溫度T1比鐵塊的溫度T2高,當(dāng)它們接觸在一起時(shí),如果不和外界交換能量,則( ) A.從兩者開始接觸到熱平衡的整個(gè)過(guò)程中,銅塊內(nèi)能的減少量等于鐵塊內(nèi)能的增加量 B.在兩者達(dá)到熱平衡以前的任意一段時(shí)間內(nèi),銅塊內(nèi)能減少量不等于鐵塊內(nèi)能的增加量 C.達(dá)到熱平衡時(shí),銅塊的溫度T= D.達(dá)到熱平衡時(shí),兩者的溫度相等 答案 AD 解析 一個(gè)系統(tǒng)在熱交換的過(guò)程中,如果不與外界發(fā)生熱交換,溫度高的物體放出的熱量等于溫度低的物體吸收的熱量,直到溫度相等,不再發(fā)生熱交換為止,而熱量是熱傳遞過(guò)程中內(nèi)能的變化量,所以選項(xiàng)A、D都正確,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;根據(jù)熱平衡方程c銅m(T1-T)=c鐵m(T-T2),解得T=,由此可知選項(xiàng)C是錯(cuò)誤的. 例4 若對(duì)物體做1 200 J的功,可使物體溫度升高3 ℃,改用傳熱的方式,使物體溫度同樣升高3 ℃,那么物體應(yīng)吸收________ J的熱量,如果對(duì)該物體做3 000 J的功,物體的溫度升高5 ℃,表明該過(guò)程中,物體應(yīng)________(填“吸收”或“放出”)熱量________ J. 答案 1 200 放出 1 000 解析 做功和傳熱在改變物體內(nèi)能上是等效的,因此物體用做功方式使溫度升高3 ℃,如用吸熱方式,也使溫度升高3 ℃應(yīng)吸收1 200 J的熱量. 如對(duì)物體做功3 000 J,溫度升高5 ℃,而物體溫度升高5 ℃,需要的功或熱量應(yīng)為ΔE. 1 200 J=cm3 ℃,ΔE=cm5 ℃,所以ΔE=2 000 J. Q=ΔE-W=-1 000 J,因此物體應(yīng)放出1 000 J的熱量. 做功與內(nèi)能的關(guān)系 1.在下述各種現(xiàn)象中,不是由做功引起系統(tǒng)溫度變化的是( ) A.在陽(yáng)光照射下,水的溫度升高 B.用鐵錘不斷錘打鉛塊,鉛塊溫度會(huì)升高 C.在爐火上燒水,水的溫度升高 D.電視機(jī)工作一段時(shí)間,其內(nèi)部元件溫度升高 答案 AC 解析 陽(yáng)光照射下水溫升高是熱輻射使水的溫度升高,在爐火上燒水是熱傳導(dǎo)和對(duì)流使水的溫度升高,用鐵錘錘打鉛塊的過(guò)程,是做功的過(guò)程,鉛塊溫度升高,是由于外界做功引起的.電視機(jī)工作時(shí),電流通過(guò)各元件,電流做功使其溫度升高.可見(jiàn)A、C不是由做功引起溫度變化的,故選A、C. 2.一定質(zhì)量的氣體經(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)能增加 B.外界對(duì)氣體做功,氣體分子的平均動(dòng)能減少 C.氣體對(duì)外界做功,氣體分子的平均動(dòng)能增加 D.氣體對(duì)外界做功,氣體分子的平均動(dòng)能減少 答案 D 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,氣體對(duì)外界做功W<0.由ΔU=U2-U1=W可知,氣體內(nèi)能減小.由于氣體分子間的勢(shì)能忽略,故氣體分子的平均動(dòng)能減少. 傳熱與內(nèi)能的關(guān)系 3.關(guān)于熱傳遞,下列說(shuō)法中正確的是( ) A.熱傳遞的實(shí)質(zhì)是溫度的傳遞 B.物體間存在著溫度差,才能發(fā)生熱傳遞 C.熱傳遞可以在任何情況下進(jìn)行 D.物體內(nèi)能發(fā)生改變,一定是吸收或放出了熱量 答案 B 解析 熱傳遞的實(shí)質(zhì)是物體間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移,故A錯(cuò);熱傳遞的條件是物體間存在溫度差,高溫物體放出熱量,低溫物體吸收熱量,若兩物體溫度相同,它們之間便不再發(fā)生熱傳遞,即達(dá)到了熱平衡,故B對(duì),C錯(cuò);物體吸收或放出熱量,內(nèi)能會(huì)發(fā)生變化,但內(nèi)能變化不一定是熱傳遞引起的,還可以通過(guò)做功的方式實(shí)現(xiàn),故D錯(cuò). 4.對(duì)于熱量、功和內(nèi)能,三者的說(shuō)法正確的是( ) 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 答案 D 解析 物體的內(nèi)能是指物體內(nèi)所有分子動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和,而要改變物體的內(nèi)能可以通過(guò)做功或熱傳遞兩種途徑,這三者的物理意義不同,A錯(cuò);熱量是表示在熱傳遞過(guò)程中物體內(nèi)能變化多少的,而功是量度用做功的方式來(lái)改變物體內(nèi)能多少的,B錯(cuò);三者單位都是焦耳,C錯(cuò);熱量和功是過(guò)程量,內(nèi)能是狀態(tài)量,D正確. (時(shí)間:60分鐘) 題組一 做功與內(nèi)能的變化 1.用下述方法改變物體的內(nèi)能,屬于做功的方式是( ) A.用錘子打鐵時(shí),鐵塊發(fā)熱 B.用磨刀石磨刀時(shí),刀發(fā)熱 C.雙手互搓,手發(fā)熱 D.用天然氣燒水 答案 ABC 解析 A、B、C中的過(guò)程都是力對(duì)系統(tǒng)(鐵塊、刀、手)做功,內(nèi)能增加和溫度升高的過(guò)程.而D中用天然氣燒水則是通過(guò)熱傳導(dǎo)和熱對(duì)流來(lái)實(shí)現(xiàn)水溫升高的. 2.在給自行車輪胎打氣時(shí),會(huì)發(fā)現(xiàn)胎內(nèi)空氣溫度升高,這是因?yàn)? ) A.胎內(nèi)氣體壓強(qiáng)不斷增大,而容積不變 B.輪胎從外界吸熱 C.外界空氣溫度本來(lái)就高于胎內(nèi)氣體溫度 D.打氣時(shí),外界不斷地對(duì)胎內(nèi)氣體做功 答案 D 解析 給自行車輪胎打氣,人對(duì)胎內(nèi)氣體做功,氣體內(nèi)能增加,所以溫度升高. 3.一定質(zhì)量的氣體封閉在絕熱的汽缸內(nèi),當(dāng)用活塞壓縮氣體時(shí),一定增大的物理量有(不計(jì)氣體分子勢(shì)能)( ) A.氣體體積 B.氣體分子密度 C.氣體內(nèi)能 D.氣體分子的平均動(dòng)能 答案 BCD 解析 絕熱過(guò)程外力對(duì)系統(tǒng)做功,內(nèi)能增加,溫度升高,分子平均動(dòng)能增加. 4.如圖1所示為某種椅子與其升降部分的結(jié)構(gòu)示意圖,M、N兩筒間密閉了一定質(zhì)量的氣體,M可沿N的內(nèi)壁上下滑動(dòng).設(shè)筒內(nèi)氣體不與外界發(fā)生熱交換,在M向下滑動(dòng)的過(guò)程中( ) 圖1 A.外界對(duì)氣體做功,氣體內(nèi)能增大 B.外界對(duì)氣體做功,氣體內(nèi)能減小 C.氣體對(duì)外界做功,氣體內(nèi)能增大 D.氣體對(duì)外界做功,氣體內(nèi)能減小 答案 A 解析 因?yàn)镸、N內(nèi)被封氣體體積減小,所以外界對(duì)氣體做功,又因氣體與外界沒(méi)有熱交換即絕熱過(guò)程,所以ΔU=W,且ΔU>0,氣體內(nèi)能增加,A正確. 5.如圖2所示,絕熱容器中間用隔板隔開,左側(cè)裝有氣體,右側(cè)為真空.現(xiàn)將隔板抽掉,讓左側(cè)氣體自由膨脹到右側(cè)直至平衡,在此過(guò)程中( ) 圖2 A.氣體對(duì)外界做功,溫度降低,內(nèi)能減少 B.氣體對(duì)外界做功,溫度不變,內(nèi)能不變 C.氣體不做功,溫度不變,內(nèi)能不變 D.氣體不做功,溫度不變,內(nèi)能減少 答案 C 解析 氣體向真空膨脹,不做功;此為絕熱容器,無(wú)熱傳遞,Q=0. 題組二 傳熱與內(nèi)能的變化 6.下列關(guān)于內(nèi)能與熱量的說(shuō)法中,正確的是( ) A.馬鈴薯所含熱量高 B.內(nèi)能越大的物體熱量也越多 C.熱量自發(fā)地從內(nèi)能大的物體流向內(nèi)能小的物體 D.熱量自發(fā)地從溫度高的物體流向溫度低的物體 答案 D 解析 選項(xiàng)A是一種很常見(jiàn)的說(shuō)法,但從物理學(xué)的角度來(lái)看,卻有不妥,熱量是過(guò)程量,不是狀態(tài)量,不能像內(nèi)能那樣蘊(yùn)含在物體中,選項(xiàng)A錯(cuò);說(shuō)法B與說(shuō)法A存在相同的錯(cuò)誤,此外,物體的內(nèi)能與熱量之間,在數(shù)量上沒(méi)有必然聯(lián)系,選項(xiàng)B錯(cuò);兩物體之間熱量的流向只與它們的溫度有關(guān),與它們的內(nèi)能無(wú)關(guān),選項(xiàng)C錯(cuò). 7.在一個(gè)完全真空的絕熱容器中放入兩個(gè)物體,它們之間沒(méi)有發(fā)生熱傳遞,這是因?yàn)? ) A.兩物體沒(méi)有接觸 B.兩物體的溫度相同 C.真空容器不能發(fā)生熱對(duì)流 D.兩物體具有相同的內(nèi)能 答案 B 解析 發(fā)生熱傳遞的條件是有溫度差,而與物體內(nèi)能的多少、是否接觸周圍的環(huán)境(是否真空)無(wú)關(guān),故選項(xiàng)B正確,A、C、D錯(cuò)誤. 題組三 綜合應(yīng)用 8.如圖3所示,A、B是兩個(gè)完全相同的球,分別浸沒(méi)在水和水銀的同一深度處,A、B兩球用同一種材料制成,當(dāng)溫度稍微升高時(shí),球的體積會(huì)明顯變大,如果開始水和水銀的溫度相同,且兩液體溫度同時(shí)緩慢升高到同一值,兩球膨脹后,體積相等,則( ) 圖3 A.A球吸收的熱量較多 B.B球吸收的熱量較多 C.兩球吸收的熱量一樣多 D.無(wú)法確定 答案 B 解析 A、B兩球升高同樣的溫度,體積變化又相同,則二者內(nèi)能的變化相同,而B球是處在水銀中的,B球膨脹時(shí)受到的壓力大,對(duì)外做功多,因此B球吸收熱量較多一些. 9.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 答案 BD 解析 在外界不做功的情況下,內(nèi)能的改變量等于傳遞的熱量,內(nèi)能增加,一定是吸收了相等能量的熱量,故A錯(cuò),B對(duì);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,所以內(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. 10.如圖4所示的容器中,A、B中各有一個(gè)可自由移動(dòng)的活塞,活塞下面是水,上面是大氣,大氣壓恒定,A、B的底部由帶閥門K的管道相連,整個(gè)裝置與外界絕熱.打開閥門前,A中水面比B中水面高,打開閥門后,A中的水逐漸向B中流,最后達(dá)到同一高度,在這個(gè)過(guò)程中( ) 圖4 A.大氣壓力對(duì)水做功,水的內(nèi)能增加 B.水克服大氣壓力做功,水的內(nèi)能減少 C.大氣壓力對(duì)水不做功,水的內(nèi)能不變 D.大氣壓力對(duì)水不做功,水的內(nèi)能增加 答案 D 解析 打開閥門K穩(wěn)定后,容器A、B中的水面相平,相當(dāng)于圖中畫斜線部分的水從A移到B,這部分水的重力勢(shì)能減少了,即重力對(duì)水做了功,同時(shí)大氣壓力對(duì)A容器中的水做正功為p0SAhA,對(duì)B容器中的水做負(fù)功為p0SBhB,因?yàn)閮刹糠炙捏w積相等,所以大氣壓力對(duì)水做的總功為零.由于容器絕熱,系統(tǒng)與外界之間沒(méi)有熱交換,而重力對(duì)系統(tǒng)做正功,故水的內(nèi)能增加. 11.某同學(xué)做了一個(gè)小實(shí)驗(yàn);先把空的燒瓶放入冰箱冷凍,一小時(shí)后取出燒瓶,并迅速把一個(gè)氣球緊密地套在瓶頸上,然后將燒瓶放進(jìn)盛滿熱水的燒杯里,氣球逐漸膨脹起來(lái),如圖5所示.這是因?yàn)闊坷锏臍怏w吸收了水的____________,溫度____________,體積________. 圖5 (2)若只對(duì)一定質(zhì)量的理想氣體做1 500 J的功,可使其溫度升高5 K.若改成只用熱傳遞的方式,使氣體溫度同樣升高5 K,那么氣體吸收________ J的熱量.如果對(duì)該氣體做了2 000 J的功,使其溫度升高了5 K,表明在該過(guò)程中,氣體還________(選填“吸收”或“放出”)熱量________J. 答案 (1)熱量 升高 增大 (2)1 500 放出 500 解析 (1)燒瓶和燒瓶?jī)?nèi)的氣體要從熱水杯中吸收水的熱量,溫度升高,體積增大. (2)做功和熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能,且是等效的.- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
- 2.下載的文檔,不會(huì)出現(xiàn)我們的網(wǎng)址水印。
- 3、該文檔所得收入(下載+內(nèi)容+預(yù)覽)歸上傳者、原創(chuàng)作者;如果您是本文檔原作者,請(qǐng)點(diǎn)此認(rèn)領(lǐng)!既往收益都?xì)w您。
下載文檔到電腦,查找使用更方便
9.9 積分
下載 |
- 配套講稿:
如PPT文件的首頁(yè)顯示word圖標(biāo),表示該P(yáng)PT已包含配套word講稿。雙擊word圖標(biāo)可打開word文檔。
- 特殊限制:
部分文檔作品中含有的國(guó)旗、國(guó)徽等圖片,僅作為作品整體效果示例展示,禁止商用。設(shè)計(jì)者僅對(duì)作品中獨(dú)創(chuàng)性部分享有著作權(quán)。
- 關(guān) 鍵 詞:
- 2019-2020年高中物理 第十章 熱力學(xué)定律 第1-2講 功和內(nèi)能 熱和內(nèi)能學(xué)案 新人教版選修3-3 2019 2020 年高 物理 第十 熱力學(xué) 定律 內(nèi)能 熱和 新人 選修
鏈接地址:http://appdesigncorp.com/p-2608309.html