第3章 第1节 功、热和内能的改变（Word教参）-【状元桥·优质课堂】2021-2022学年新教材高中物理选择性必修第三册（人教版2019）

第三章　热力学定律 第1节　功、热和内能的改变 1.知道做功和传热是改变内能的两种方式，明确内能、功、热量、温度四个物理量的区别和联系. 物理观念 2.掌握焦耳的两个实验的实质，理解功、热和内能改变的关系，会解释相关现象，分析相关问题. 科学思维 知识点一　焦耳的实验 1．实验条件 绝热过程：系统不从外界__吸热__，也不向外界__放热__的过程． 2．代表性实验 (1)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)通过电流的__热效应__给液体加热． 3．实验结论 在各种不同的__绝热__过程中，若系统状态变化相同，则外力所做的功__相同__，与做功的过程和方式__无__关． 提醒：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． 知识点二　功与内能的改变 1．热力学系统的内能 只依赖于热力学系统__自身状态__的物理量，是热力学系统的一种能量． 2．绝热过程中做功与系统内能变化的关系 在__绝热__过程中，__外界__对__系统__做的功等于系统内能的变化量，即ΔU＝__W__. 提醒：(1)ΔU＝W适用条件是绝热过程；(2)在绝热过程中，外界对系统做功，系统的内能增加；系统对外界做功，系统的内能减少． 知识点三　热与内能的改变 1．传热 (1)条件：物体的__温度__不同． (2)过程：温度不同的物体发生传热，温度高的物体要降温，温度低的物体要升温，__热__从高温物体传到了低温物体． (3)传热的三种方式：__热传导__、__热对流__、__热辐射__. 2．单纯的传热过程中热与内能变化的关系 在单纯的__传热__过程中系统内能的变化量ΔU等于__外界__向__系统__传递的热量Q，即ΔU＝__Q__. 提醒：(1)ΔU＝Q适用条件是单纯的传热过程；(2)在单纯的传热过程中，外界向系统传递热量，系统内能增加，反之减少． 1．判断下列说法的正误． (1)在绝热过程中，做功方式不同，会直接影响系统状态变化的最终结果．(　　) (2)某一系统经历绝热过程时，只要初末状态相同，则做功数量也一定相同．(　　) (3)从宏观角度说，内能是只依赖于热力学系统自身状态的物理量．(　　) (4)在任何情况下，公式ΔU＝Q都适用．(　　) (5)在绝热过程中，外界对系统做多少功，内能就能增加多少．(　　) (6)一物体先后经过几个不同的物理过程，其温度均从t1升高到t2，则在这些过程中物体一定从外界吸收相同的热量．(　　) 答案 (1)×　(2)√　(3)√　(4)×　(5)√　(6)× 2．“围炉夜话”是古代中国文人认为非常有生活情趣的一种生活方式．在“围炉”的过程中，人的身体并没有和炉子本身发生接触，为什么还能够感到温暖？现代取暖的方式主要是暖气，暖气和炉子在能量传递方面有什么相同点？ 提示：炉子和人身体没有发生接触也可以感到温暖是因为热量可以通过传热向外扩散，这和暖气的散热方式是相同的． 考点一　焦耳实验 【例题1】 如图所示是焦耳研究内能与功之间关系的两个典型实验，那么从这两个实验中可得出的结论是(　　) 　 A．能量守恒定律 B．机械能守恒定律 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．在各种不同的绝热过程中，系统状态的改变不仅与做功方式有关，还与做功数量有关 思维导引：焦耳的实验为热力学第一定律和能量守恒定律奠定了坚实的实验基础，但焦耳的实验本身并不能得出能量守恒定律这一结论． 答案　C 解析　通过这两个实验，可得出的结论是，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，选项C正确，A、B、D错误． 焦耳的两个代表性实验 比较 重力做功与系统温度变化的关系 电流做功与系统温度变化的关系 实验装置 实验过程 通过重物下落带动叶片搅拌容器中的水，由于叶片与水之间的摩擦而使水温升高 通过重物下落使发电机发电，让电流通过电阻丝，由电流的热效应给液体加热，使其温度升高 实验条件 整个系统处于绝热过程，通过改变悬挂重物的质量和下落高度，进行多次实验测量 整个系统处于绝热过程，通过改变电流的大小或通电时间的长短，进行多次实验测量 比较 重力做功与系统 温度变化的关系 电流做功与系统 温度变化的关系 实验结论 只要重力所做的功相同，容器内水温上升的数值就是相同的，即系统的状态变化是相同的 只要所做的电功相等，则系统温度上升的数值是相同的，即系统的状态变化是相同的 说明 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，即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