3.1.2功、 热和内能的变化 导学案-2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

题目 3.3 波的反射、折射和衍射 课型 新授课 主备人 学习目标 1.了解焦耳两个实验的设计原理，体会什么是绝热过程。 2．知道什么叫内能，能从宏观与微观的角度理解内能。 3．理解单一的做功和单一的传热与物体内能的改变之间的关系。 4．知道做功和传热在改变物体内能上的等效性。 5．掌握做功和传热与内能改变量之间的定量关系。 基础知识 一、焦耳的实验 1．绝热过程：系统不从外界 ，也不向外界 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 。 (2)通过电流的 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 两个状态决定，不依赖于做功的具体过程和方式。 4．内能：只依赖于热力学系统 的物理量。 二、功和内能的改变 1．内能 (1)物体的内能是指物体内 的动能和势能之和，因此物体的内能是一个状态量。 (2)当物体温度变化时，分子 发生变化；物体体积变化时，分子 发生变化。物体的内能变化只由初、末状态决定，与中间过程及方式无关。 2．做功和物体内能变化的关系 (1)当系统从状态1经过绝热过程达到状态2时，内能的变化量ΔU＝ ，它等于外界对系统所做的功W，即ΔU＝W。 (2)对ΔU＝W的理解： ①外界对系统做正功(或者称之为系统对外界做负功)，系统的内能 ，U2>U1，ΔU＝W>0； ②外界对系统做负功(或者称之为系统对外界做正功)，系统的内能 ，U2<U1，ΔU＝W<0； ③国际单位制中，内能的单位和功的单位一样都是焦耳(J)； ④功是能量变化的量度，是一个过程量，而内能是一个状态量。 三、热与内能的改变 1．传热 (1)条件：物体的 不同。 (2)传热：热从 物体传到了 物体。 2．传热和物体内能变化的关系 (1)传热可以改变物体的内能，在体积、物态一定时，物体吸收了热量，分子热运动加剧，分子的平均动能 ，物体的内能 ；反之，物体的内能 。 (2)单纯地对系统传热，系统从状态1变化到状态2，内能的变化量ΔU＝ ，它等于外界向系统传递的热量Q，即ΔU＝Q。 (3)单纯地对系统传热，物体从外界吸收热量时，内能 ，ΔU＝Q>0；物体向外界放出热量时，内能 ，ΔU＝Q<0。 四、热量、功、温度、内能四个物理量的区别与联系 1．内能和热量 内能是由系统的 决定的，状态确定，系统的内能也随之确定。而热量是传热过程中的特征物理量，是用来衡量物体内能变化的。 2．热量和温度 热量是单纯的传热过程中系统内能变化的量度，而 是系统内部大量分子做无规则运动的剧烈程度的标志，虽然传热的前提是两个系统之间要有温度差，但是传递的是热量，不是温度。 3．热量和功 (1)热量和功，都是系统内能变化的量度，都是过程量，一定量的热量和一定量的功相当，但它们之间有着本质的区别。 (2)用做功来改变系统的内能，是机械能或其他形式的能和内能之间的转化过程。用传热来改变系统的内能，是通过热传导、热辐射和热对流来完成的，是将内能从一个系统转移到另一个系统的过程。 作业A 1.如图所示，活塞将一定质量的气体封闭在直立圆筒形导热的汽缸中，活塞上堆放细沙，活塞处于静止状态，现逐渐取走细沙，使活塞缓慢上升，直到细沙全部取走。若活塞与汽缸之间的摩擦可忽略，则在此过程中( ) A．气体对外做功，气体温度一定降低 B．气体对外做功，内能一定减少 C．气体压强减小，内能可能不变 D．气体从外界吸热，内能一定增加 2．物体的内能增加了20 J，下列说法中正确的是　( ) A．一定是外界对物体做了20 J的功 B．一定是物体吸收了20 J的热量 C．一定是物体分子动能增加了20 J D．物体分子的平均动能可能不变 3．大烧杯中装有冰水混合物，在冰水混合物中悬挂一个小试管，试管中装有冰，给大烧杯加热时，以下现象正确的是( ) A．烧杯中的冰和试管内的冰同时熔化 B．试管内的冰先熔化 C．在烧杯内的冰熔化完以前，试管内的冰不会熔化 D．试管内的冰始终不熔化 4．景颇族的祖先发明的点火器如图所示，用牛角做套筒，木质推杆前端粘着艾绒，猛推推杆，艾绒即可点燃，对筒内封闭的气体，在此压缩过程中( ) A．气体温度升高，压强