第三章 1 1.功、热和内能的改变-【金版新学案】2023-2024学年新教材高二物理选择性必修3同步课堂高效讲义教师用书（人教版）

1．功、热和内能的改变 【学习目标】 学科知识 学科能力 学科素养 1.功与内能的改变 2.热与内能的改变 1.通过演示实验，知道绝热过程的概念，记忆并理解焦耳实验的结论 2.知道在绝热过程中，功与内能改变的关系，能说明知识间的关系以及知识在核心概念体系中的地位，提高关联整合能力 3.知道热传递与内能改变的关系，能用所学知识解释一些常见的现象，培养学生的分析能力 1.物理观念：知道绝热过程中做功与内能的改变关系，知道热与内能的改变关系，发展能量观 2.科学思维：能运用所学知识来解释生活中的一些热学现象，提高科学推理和科学论证能力 3.科学探究：通过观察打气筒等实验，知道功和热对内能改变的影响，加深对内能的理解 知识点一　焦耳的实验 如图所示的实验装置，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。请思考： (1)水温升高的多少由重物下落过程中的什么因素决定？ (2)如果使水升高相同的温度，重物质量的大小与其下降的高度需要满足什么关系？ 提示：(1)重物下落减小的机械能转换为水的内能，水温升高的多少由重物下落过程中重力做的功决定。 (2)如果使水升高相同的温度，重物质量越小，下降的高度则越大，需要满足重力做功相等。 1．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：在热力学系统的绝热过程中，外界对系统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。 【判断正误】 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．叶片搅拌容器中的水可以对水做功，电流通过水中的电阻丝可以对水加热，都可以使水温升高。(√) 3．绝热过程中，始、末两个状态决定外界对系统做的功，与做功的具体过程和方式无关。(√) 学生用书↓第65页 对焦耳的两个代表性实验的理解 两个实验 实验一 实验二 实验装置 做功方式 通过重物下落带动叶片搅拌水，靠叶片与水摩擦使水温升高，通过机械功实现能量的转化 通过重物下落使发电机发电，电流通过电阻丝做功使水温升高，通过电功实现能量的转化 续表 两个实验 实验一 实验二 实验条件 容器及其中的水组成的系统与外界绝热 共性 外界对系统做功数值上相同，系统温度上升数值相同，内能改变相同 如图是研究内能改变与功之间的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的方式无关，仅与做功的数量有关 D．在各种不同的绝热过程中，系统状态的改变不仅与做功的方式有关，还与做功的数量有关 C　[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的方式无关，仅与做功的数量有关，故C正确。] 针对练1.下列有关焦耳及焦耳实验的说法中正确的是(　　 ) A．焦耳是法国物理学家，他的主要贡献是焦耳定律 B．焦耳实验中用到的容器可以用普通玻璃杯代替 C．焦耳实验的研究对象是容器中的水 D．焦耳实验中要使容器及其中的水升高相同的温度，实验中悬挂重物的质量、下落的高度可以不相同，但做功必须相同 D　[焦耳是英国物理学家，A错误；焦耳实验的要求是研究对象为绝热系统，普通玻璃杯达不到绝热要求，B错误；实验的研究对象是容器及其中的水组成的系统，C错误；要使水及容器升高相同的温度即内能增加相同，则必须做功相同，D正确。] 针对练2.(多选)如图为焦耳实验装置图，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．这个装置可测定热量与做功的关系 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 AC　[该实验可测定做功和热量的关系，A正确；该实验是绝热过程，没有热传递，内能的改变是由于做功，C正确；做功表示能量的转化，而热量表示热传递中内能的转移，二者有区别，B、D错误。] 学生用书↓第66页 知识点二　功与内能的改变 如图所示，当我们用打气筒给自行车打气的时候，打一段时间后去摸一下打气筒的外壳感觉烫手，这是怎么回事呢？ 提示：打气的过程就是活塞压缩气体和克服打气筒内壁摩擦力做功的过程，使气体内能增加、温度升高，导致打气筒的外壳温度升高甚至烫手。 1．内能：一个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．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变化量，即ΔU＝W。 (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