第三章 1.功、热和内能的改变-2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第三册【新课程同步训练】学习手册（人教版）

学 第三册 （人教版）高中物理选择性必修 第三章 热力学定律 课 标 要 求 1. 知道热力学第一定律。 通过有关史实， 了 解热力学第一定律和能量守恒定律的发现 过程。 体会科学探索中的挫折和失败对科 学发现的意义。 2. 理解能量守恒定律。 能用能量守恒观点解 释自然现象。 体会能量守恒定律是最基 本、 最普遍的自然规律之一。 3. 通过自然界中宏观过程的方向性， 了解热 力学第二定律。 知 识 结 构 规 律 公 式 1. 热力学第一定律： W+Q＝ΔU 。 2. 能量守恒定律。 3. 热力学第二定律。 提 纲 挈 领 1. 本章通过对热现象的研究总结出热力学定 律， 它是热力学本质和规律的物理学原 理。 热力学第一定律是能量守恒定律在热 学上的应用， 热力学第二定律主要研究与 热现象有关的宏观过程方向性的问题。 2. 在知识上， 本章具有理论与实际密切结合 的特点， 热力学第一定律、 能量守恒定律 和热力学第二定律的得出都与生产、 生活 实际相联系。 3. 在思想方法上， 学生知识储备与本章学习 内容的要求差距较大， 可以通过比较法区 别温度、 内能及热量等概念， 通过类比机 械能守恒和电荷守恒定律来理解能量守恒 定律， 联系生活实际理解热现象宏观过程 的方向性， 掌握热力学第二定律。 4. 在高考方面， 主要考查对功、 热量、 内能 等概念的理解， 热力学第一定律、 能量守 恒定律和热力学第二定律主要考查这些规 律在生产、 生活实际中的应用问题。 本章 的知识点都是高考的 I 级要求， 题型为选 择题。 内能 功和内能 热和内能 等效 ! # # # # " # # # # $ 性 热力学第一定律 内容 表达式 符号规 ! # # # # " # # # # $ 则 两种表述 克劳修斯表述 开尔文表 表 述 微观解释 热力学第二定律 表 能量守恒定律： 内容 ! # # # # # # # # # # # # # # " # # # # # # # # # # # # # # $ 热 力 学 定 律 62 学 第三章 热力学定律 知 识 梳 理 知识点 1 焦耳的实验 1. 绝热过程 系统不从外界吸热， 也不向外放热， 这 样的过程叫作绝热过程。 隔热性能好的容器 可以看作系统是绝热过程； 如果一个热学过 程的状态变化发生得极快， 经历时间很短， 系统与外界变换的热量就很少， 这样的过程 可以看成绝热过程。 2. 焦耳的两个重要实验 （ 1 ） 重物下落带动叶片搅动容器中的水， 引 起水的温度升高。 实验结论： 在绝热过程中， 悬挂的重物 质量不同， 下落的高度不同， 只要重物对系 统所做的功相同， 一定质量的水的温度升高 相同。 （ 2 ） 利用电流的热效应给水加热。 实验结论： 在绝热过程中， 只要电功相 同， 一定质量的水的温度升高相同。 知识点 2 功与内能的改变 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. 功和内能的改变： 在热力学系统的绝热过 程中， 外界对系统做的功等于系统内能的 增加量， 即 ΔU＝W 。 知识点 3 热与内能的改变 1. 热传递 热传递的三种方式： 热传导、 热对流和 热辐射。 2. 物体内能变化与传热的关系 传热也可以改变物体的内能， 物体从外 界吸收热量， 则内能要增加； 物体向外界放 热， 则内能要减少 （不计做功的影响）。 在 只有传热的情况下， 物体内能的变化量在 数值上等于物体吸收或放出的热量， 公式 ΔU=Q 。 知识点 4 做功、 传热和内能的改变 1. 比较做功和传热 做功和传热在改变物体的内能上是等效 的， 但二者本质不同。 做功改变物体的内 能， 是其他形式的能和内能之间的相互转 化； 传热改变物体的内能， 是物体间或一个 物体的不同部分之间内能的转移。 2. 比较内能、 做功和热量 内能是状态量， 而功、 热量是能量转 化、 转移的量度， 是伴随某个物理过程存在 的物理量， 所以功和热量是过程量。 1. 功、 热和内能的改变 63 学 第三册 （人教版）高中物理选择性必修 要 点 突 破 要点 1 理解物体内能的改变 物体内所有分子做无规则热运动的动能 和分子势能的总和叫物体的内能。 1. 从微观角度看， 由于分子的平均动能与分 子热运动的激烈程度有关， 分子势能与 分子距离有关， 所以物体的内能与分子 热运动的激烈程度和距离有关； 需要注 意的是物体的内能不是指单个分子的动 能和势能之和， 因此物体的内能还与物 体内的分子数有关， 分子数目越多，