3.1（课件）功、热和内能的改变-2021-2022学年高二物理备课优选课件+导学案（人教版2019选择性必修第三册）

3.1 功、热和内能的改变　 为什么棉花会被点燃，你能否解释这一现象？ 观察实验并思考： 一、焦耳的实验 1840年开始，英国物理学家焦耳进行了多种多样的实验，以求精确测定外界对系统做功和传热对于系统状态的影响，以及功与热的相互关系。这项研究工作为热力学第一定律和能量守恒定律的建立奠定了坚实的实验基础。 焦耳（James Prescott Joule，1818—1889） 一、焦耳的实验 实验一： 用绝热性能良好的材料制作容器，容器中安装着叶片组成的搅拌器。重物下落时带动叶片转动，搅拌容器中的水，水由于摩擦而温度上升。 2.实验结论：多次实验测量表明，尽管各次悬挂重物的质量不同，下落的高度也不一样，但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。 1.绝热过程：系统不从外界吸热，也不向外界放热，这样的过程叫作绝热过程。 一、焦耳的实验 实验一： 一、焦耳的实验 实验二： 让正在下降的重物带动发电机发电，电流通过浸在液体中的电阻丝，由电流的热效应给液体加热，使液体温度上升。 实验结论：多次实验结果表明，对于同一个系统，如果过程是绝热的，那么不管通过电阻丝的电流或大或小、通电时间或长或短，只要所做的电功相等，则系统温度上升的数值是相同的，即系统的状态就发生了同样的变化。 一、焦耳的实验 实验二： 焦耳的这些实验最终表明：焦耳的这些实验表明，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，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1、2决定，而与做功的方式无关。 一、焦耳的实验 在热力学系统的绝热过程中，当系统从状态1 经过绝热过程达到状态2 时 二、功与内能的改变 ΔU=U2-U1=W 在绝热过程中，外界对系统做功，系统的内能增加；系统对外做功，系统的内能减少。 二、功与内能的改变 功转内能的实验： 三、热与内能的改变 烧水的过程 烧烤的过程 三、热与内能的改变 1.当对系统单纯传热过程中，热量是系统内能变化的量度。当系统从状态1 经过单纯的传热达到状态2时 ΔU=U2-U1=Q 2.改变内能的三种热传递方式： 热传导、热对流、热辐射。 改变内能的两种方式 做功 热传递 对内 对外 （外界对物体做功） （物体对外界做功） （物体从外界吸热） （物体对外界放热） 吸热 放热 内能减少 内能增加 内能减少 内能增加 总结： 1．下列生活实例中通过热传递改变物体内能的是（　　） A．野外生存中利用钻木取火 B．暖手宝可以使手变得暖和 C．搓搓手可以让手变得暖和 D．铁钉被锤子敲打后会升温 B 2．对于热量、功和内能三个物理量，下列各种说法中正确的是（　　） A．热量和功与过程有关，而内能与状态有关 B．热量、功和内能的物理意义相同 C．热量和功都可以作为内能的量度 D．内能大的物体具有的热量多 A 3．如图所示的实验装置中，把浸有乙醚的一小块棉花放在厚玻璃筒内底部，当很快向下压活塞时，由于被压缩的气体骤然变热，温度升高达到乙醚的燃点，使浸有乙醚的棉花燃烧起来，此实验的目的是要说明对物体（　　） A．做功可以增加物体的热量 B．做功可以改变物体的内能 C．做功一定会升高物体的温度 D．做功一定可以使物态发生变化 B 4．下列有关热现象和内能的说法中正确的是（　　） A．把物体缓慢举高，其机械能增加，内能增加 B．电流通过电阻后电阻发热，它的内能增加是通过“做功”方式实现的 C．盛有气体的容器做加速运动时，容器中气体的内能必定会随之增大 D．分子间引力和斥力相等时，分子势能最大 B 5．如图所示是焦耳研究热与功之间关系的两个典型实验，那么从焦耳的这两个实验中可得出的结论是（　　） A．系统状态的改变只能通过传热来实现 B．机械能守恒 C．在各种不同的绝热过程中，系统状态的改变与做功方式无关，仅与做功数量有关 D．在各种不同绝热过程中，系统状态的改变不仅与做功方式有关，还与做功数量有关 C 6．如图所示，活塞将汽缸分成甲、乙两气室，汽缸、活塞（连同拉杆）是绝热的，且不漏气，以E甲、E乙分别表示甲、乙两气室中气体的内能，则在将拉杆缓慢向外拉的过程中（　　） A．E甲不变，E乙减小 B．E甲不变，E乙增大 C．E甲增大，E乙不变 D．E甲增大，E乙减小 D 7．下面例子中，通过做功改变物体的内能的是（　 　） A．太阳把地面晒热 B．刹车时轮胎变热 C．气缸内的气体被压缩，气体温度升高 D．用砂轮磨刀具时，刀具温度升高 BCD 8．下列有关热现象和内能的说法中正确的是（　 　） A．把物体缓慢举高，其机械能增加，内能不变 B．盛有气体的容器做加速运动时，容器中气体的内能必定会随之