第3章 热力学定律 章末小结与质量评价（课件PPT）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理选择性必修第三册（人教版）

一、知识体系建构——理清物理观念 二、综合考法融会——强化科学思维 [典例]　把浸有乙醚的一小块棉花放在厚玻璃筒的底部，当快速下压活塞时，由于被压缩的空气骤然变热，温度升高，达到乙醚的燃点，浸有乙醚的棉花燃烧起来，此实验的目的是要说明 (　 ) A．做功可以升高物体的温度 B．做功可以改变物体的内能 C．做功一定可以增加物体的内能 D．做功可以增加物体的热量 温度、内能、热量、功的理解 [解析]　当快速下压活塞时，活塞对玻璃筒内的空气做功，改变了气体的内能，气体的温度升高，达到乙醚的燃点，使浸有乙醚的棉花燃烧起来，故B正确；做功改变的是物体的内能，温度升高是内能增大的表现，热量是过程量，所以A、D错误；若外界对系统做功，同时系统对外放出热量，系统内能不一定增加，C错误。 [答案]　B [融会贯通] 温度、内能、热量和功的比较 概念 温度 内能 热量 功 含义 表示物体的冷热程度，是物体分子平均动能大小的标志。它是大量分子热运动的整体表现，对个别分子无意义 物体内所有分子动能和分子势能的总和，它是由大量分子的热运动和分子的相对位置所决定的能 是传热过程中内能的改变量，用来度量传热过程中内能转移的多少 做功过程是机械能或其他形式的能与内能之间的转化过程。功是该过程能量转化的量度 关系 温度和内能是状态量，热量和功则是过程量，传热的前提条件是存在温差，传递的是热量而不是温度，实质上是内能的转移 说明：(1)温度、内能、热量和功是热学中相互关联的四个物理量。当物体的内能改变时，温度不一定改变。只有当通过传热改变物体内能时才会有热量传递，能量的形式没有发生变化。 (2)热量是传热过程中的特征物理量，离开过程谈热量毫无意义。就某一状态而言，只有“内能”，根本不存在“热量”和“功”，因此不能说一个系统中含有多少“热量”或多少“功”。 [对点训练] 下列关于温度、内能、热量和功的说法正确的是 (　 ) A．同一物体体积不变时，温度越高，内能越大 B．要使物体的内能增加，一定要吸收热量 C．要使物体的内能增加，一定要对物体做功 D．物体内能增加，它的温度就一定升高 解析：同一物体的内能与温度和体积有关，体积不变时，温度越高，内能越大，A正确；做功和传热在改变物体内能上是等效的，使物体内能增加既可以通过吸收热量也可以通过对物体做功来实现，B、C错误；物体内能是分子动能与分子势能的总和，内能增加可能只是分子势能的增加，分子平均动能可能不变，即温度可能不变，D错误。 答案：A　 [典例]　如图所示，开口向上、内壁光滑的绝热汽缸竖直放置， 卡口离缸底的高度h＝0.1 m。质量M＝20 kg的绝热活塞停在卡口 处，活塞的横截面积S＝1×10－2 m2，缸内气体温度t1＝27 ℃，压 强p1＝0.9×105 Pa。现通过电热丝缓慢加热缸内气体，已知外界大气压强p0＝1×105 Pa，取重力加速度g＝10 m/s2，缸内气体可视为理想气体，0 ℃＝273 K。 (1)活塞刚要离开卡口时，求气体的热力学温度T2； (2)活塞离开卡口后继续上升了H＝0.1 m，此过程中气体吸收了Q＝320 J的热量，求此过程中气体内能的变化量ΔU。 热力学第一定律与气体实验定律的综合 [答案]　(1)400 K　(2)200 J [融会贯通] 1．热力学第一定律的意义 热力学第一定律不仅反映了做功和传热这两种改变内能的过程是等效的，而且给出了内能的变化量和做功与传热之间的定量关系。此定律是标量式，应用时各物理量的单位应统一为国际单位制中的焦耳。 2．正确理解公式的意义及符号的含义 (1)外界对物体做功，W>0；物体对外界做功，W<0。 (2)物体吸收热量，Q>0；物体放出热量，Q<0。 (3)物体内能增加，ΔU>0；物体内能减少，ΔU<0。 3．应用热力学第一定律解题的思路 (1)首先应明确研究对象是哪个物体或哪个热力学系统。 (2)其次要明确物体(或系统)吸收或放出的热量，外界对物体(或系统)所做的功。 (3)最后根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W列出方程进行求解。特别要注意的是物理量的单位及正负号。 [对点训练] (2023·广东高考)在驻波声场作用下，水中小气泡周围液体的压强会发生周期性变化，使小气泡周期性膨胀和收缩，气泡内气体可视为质量不变的理想气体，其膨胀和收缩过程可简化为如图所示的p­V图像，气泡内气体先从压强为p0、体积为V0、温度为T0的状态A等温膨胀到体积为5V0、压强为pB的状态B，然后从状态B绝热收缩到体积为V0、压强为1.9p0、温度为TC的状态C，B到C过程中外界对气体做功为W。已知p0、V0、T0和W，求： (1)pB的表达式； (2)TC的表达式； (3)B到C过程，气泡内气体的内能变化了多少？ [典例]　随着世界