第三章 第1节 功、热和内能的改变-【状元桥·优质课堂】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第三册（人教版2019）

物理选择性必修第三册课堂学案 第三章 热力学定律 第1节功、热和内能的改变 [学习目标]1.了解焦耳的两个实验的原理，知道做功和传热的实质（物理观念）.2.知道做功和传热是 改变内能的两种方式，理解做功和传热对改变系统内能是等效的，明确两种方式的区别（科学思维） 3.明确内能、功、热量、温度四个物理量的区别和联系（物理观念， 课前·教材预案 知识点三 热与内能的改变 知识点一 焦耳的实验 L.传热 (1)条件：物体的 不同 1.实验条件 (2)传热：热从 物体传到了 绝热过程：系统不从外界 ,也不向外 物体 界 的过程 2.热和内能 2.代表性实验 (1)热量：在单纯的传热过程中系统 (1)重物下落时带动叶片转动，搅拌容器中的 变化的量度。 水，水由于 而温度上升。 (2)热与内能的改变 (2)通过电流的 给液体加热。 当系统从状态1经过单纯的传热达到状态2 3.实验结论：在热力学系统的绝热过程中，外界 时，内能的变化量△U=U2一U1等于外界向系 对系统做的功仅由过程的 两个状态 统传递的热量Q,即△U 决定，不依赖于做功的具体过程和方式。 (3)传热与做功在改变系统内能上的异同. 4.内能：只依赖于热力学系统 的物 ①做功和传热都能引起系统 的改变。 理量， ②做功时，内能与其他形式的能（如内能与机 知识点二 功与内能的改变 械能、内能与电能等)发生 :传热只是 1.功与内能的改变 不同物体（或一个物体的不同部分）之间内能 在热力学系统的绝热过程中，当系统从状态1 的 经过绝热过程达到状态2时，内能的变化量 I自主检测 △U=U2一U1,等于外界对系统所做的功W,即 1.判断下列说法的正误. △U= (1)在绝热过程中，做功方式不同，会直接影响 2.理解 系统状态变化的最终结果 () (1)△U=W的适用条件是 过程 (2)某一系统经历绝热过程时，只要初末状态 (2)在绝热过程中：外界对系统做功，系统的内能 相同，则做功数量也一定相同。 () :系统对外做功，系统的内能 (3)从宏观角度说，内能是只依赖于热力学系 ·58· 第三章热力学定律 统自身状态的物理量. ( 阳光照射下冰块融化：d.锯木头时，锯片发烫： (4)在绝热过程中，外界对系统做多少功，内能 ℃.人坐在火炉旁取暖：「.用打气筒给自行车轮 就能增加多少 胎打气后，打气筒变热.其中属于做功使物体 2.有各种方法可使物体的内能发生改变：a.电炉 内能改变的是 :属于传热使物体内能 通电后发热：b.一杯开水放在桌面上冷却；c 改变的是 课堂·深度探究 探究点一 焦耳的实验 【例题1】如图所示是焦耳研究内能与功之间关 【情境导学】如图所示，用绝热性良好的材料制作 系的两个典型实验，那么从这两个实验中可 容器，容器中安装着翼轮.砝码下落时带动翼 得出的结论是 轮转动，揽拌容器中的水。 湿度计 搅拌 量热器内简 电 A.能量守恒定律 B.机械能守恒定律 如何求得该装置机械能的减少量？ 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 【知识拓展】 有关 焦耳的两个代表性实验 思维导引：焦耳的实验为热力学第一定律和 两个 实验一 实验二 能量守恒定律奠定了坚实的实验基础，但焦 实验 耳的实验本身并不能得出能量守恒定律这一 温度计 结论 实验 【变式1】（多选）如 装置 图所示为焦耳实 ● 验装置图，用绝重幽 通过重物下落使发电 热性能良好的材 通过重物下落带动叶片 热解 机发电，电流通过电 料将容器包好， 做功 搅水，靠叶片与水摩擦 搅拌叶片☑ 阻丝做功使水温升 重物下落带动叶片搅拌容器里的水，引起水 方式 使水温升高，通过机械 高，通过电功实现能 功实现能量的转化 温升高.关于这个实验，下列说法正确的是 量的转化 () 实验 容器及其中的水组成的系统与外界绝热 A.这个装置可测定热功当量 条件 B.做功增加了水的热量 外界对系统做功数值上相同，系统温度上升数 C.做功增加了水的内能 共性 值相同，内能改变相同 D.功和热量是完全等价的，无区别 ·59· 物理选择性必修第三册课堂学案 探究点二功与内能的改变 B.温度降低，压强增大，内能减少 【情境导学】幼儿园里一般都有滑梯，小朋友沿滑 C.温度升高，压强增大，内能增加 梯下滑时屁股通常会感到发热，这是为什么？ D.温度降低，压强减小，内能增加 思维导引：活塞向下移动，压缩气体，对气体 做功，绝热过程中，不会有热传递，即可得出 内能的变化 【变式2】如图所示，在大口的玻璃瓶内装一些 水，水的上方有水蒸气.然后用一与打气筒相 连的活塞密闭瓶口，并给瓶内打气，当打到某 一状态时，瓶塞会跳起来.当瓶塞跳起时，我 【知识拓展】