第10章 1 功和内能 2 热和内能-2021-2022学年高中物理选修3-3【名师导航】同步Word教参(人教版)

1　功和内能 2　热和内能 [学习目标]　1.掌握从热力学角度认识内能的概念．了解焦耳的两个实验．(重点)2.知道做功与内能改变的数量关系，知道热传递的热量与内能变化的关系．(重点、难点)3.知道做功和热传递是改变内能的两种方式，且对改变系统内能是等效的．(难点)4.掌握内能、功、热量、温度四个物理量的区别和联系．(重点) 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．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、热和内能 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． 1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)系统只从外界吸热，而不向外界放热的过程就是绝热过程． (×) (2)在绝热过程中，外界对系统做多少功，内能就能增加多少． (√) (3)功和内能都是能量转化的量度． (×) (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)热量一定从内能多的物体传递给内能少的物体． (×) 2．(多选)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 ACE　[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．] 3．(多选)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 ABC　[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．] 功和内能 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． 【例1】　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