第3章 第1节 功、热和内能的改变（word教参)-【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）

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）. 知识点一　　焦耳的实验 1.实验条件 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. 4.内能：只依赖于热力学系统　自身状态　的物理量. 知识点二　　功与内能的改变 1.功与内能的改变 在热力学系统的绝热过程中，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＝U2－U1，等于外界对系统所做的功W，即ΔU＝　W　. 2.理解 （1）ΔU＝W的适用条件是　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　；系统对外做功，系统的内能　减少　. 知识点三　　热与内能的改变 1.传热 （1）条件：物体的　温度　不同. （2）传热：热从　高温　物体传到了　低温　物体. 2.热和内能 （1）热量：在单纯的传热过程中系统　内能　变化的量度. （2）热与内能的改变 当系统从状态1经过单纯的传热达到状态2时，内能的变化量ΔU＝U2－U1等于外界向系统传递的热量Q，即ΔU＝　Q　. （3）传热与做功在改变系统内能上的异同. ①做功和传热都能引起系统　内能　的改变. ②做功时，内能与其他形式的能（如内能与机械能、内能与电能等）发生　转化　；传热只是不同物体（或一个物体的不同部分）之间内能的　转移　. 1.判断下列说法的正误. （1）在绝热过程中，做功方式不同，会直接影响系统状态变化的最终结果. （　×　） （2）某一系统经历绝热过程时，只要初末状态相同，则做功数量也一定相同. （　√　） （3）从宏观角度说，内能是只依赖于热力学系统自身状态的物理量. （　√　） （4）在绝热过程中，外界对系统做多少功，内能就能增加多少. （　√　） 2.有各种方法可使物体的内能发生改变：a.电炉通电后发热；b.一杯开水放在桌面上冷却；c.阳光照射下冰块融化；d.锯木头时，锯片发烫；e.人坐在火炉旁取暖；f.用打气筒给自行车轮胎打气后，打气筒变热.其中属于做功使物体内能改变的是　adf　；属于传热使物体内能改变的是　bce　. 探究点一　　焦耳的实验 【情境导学】如图所示，用绝热性良好的材料制作容器，容器中安装着翼轮.砝码下落时带动翼轮转动，揽拌容器中的水. 如何求得该装置机械能的减少量？ 答案　机械能的减少量可由水的质量、升高的温度以及水的比热容求得. 【知识拓展】 焦耳的两个代表性实验 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 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 【例题1】如图所示是焦耳研究内能与功之间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，还与做功数量有关 思维导引：焦耳的实验为热力学第一定律和能量守恒定律奠定了坚实的实验基础，但焦耳的实验本身并不能得出能量守恒定律这一结论. 答案　C　 解析　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方式无关，仅与做功数量有关，选项C正确，A、B、D错误. 【变式1】（多选）如图所示为焦耳实验装置图，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.这个装置可测定热功当量 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 答案　AC　 解析　该实验测定做功和内能变化的关系，可以测定热功当量，选项A正确；该实验是绝热过程，没有传热，改变内能的方式是做功，选项C正确；做功表示能量的转化，而热量表示传热中内能的转移，二者有区别，选项B、D错误. 探究点二　　功与内能的改变 【情境导学】幼儿园里一般都有滑梯，小朋友沿滑梯下滑时屁股通常会感到发热，这是