第3章 1.功、热和内能的改变-【名师导航】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册同步讲义(人教版)

1．功、热和内能的改变

1．了解焦耳的两个实验的原理，认识焦耳实验探究对建立热力学规律的意义。

2．会用功能关系构建内能的概念。

3．知道做功与传热在改变系统内能上的区别，并会区分热量和内能的概念。

4．理解做功与内能的改变和传热与内能的改变关系，会解释相关的现象。

　焦耳的实验

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)重物下落带动叶片搅拌容器中的水，引起水温上升。

(2)通过电流的热效应给水加热。

3．实验结论：要使系统状态通过绝热过程发生变化，做功的数量只由过程始末两个状态决定，而与做功的方式无关。

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，搅拌容器中的水。

【问题】

(1)如何求得该装置机械能的减少量？

(2)这个实验说明了什么问题？

提示：(1)机械能的减少量可由砝码质量和下降的高度求得。

(2)做功可以改变物体的内能，只要重力所做的功相同，容器内水温上升的数值就相同，即系统状态的变化是相同的。

焦耳的两个代表性实验

【典例1】　如图是研究内能改变与做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

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方式无关，仅与做功数量有关。故选项C正确。]

[跟进训练]

1．(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，内能的改变是做功引起的，C正确；做功引起能量的转化，而热量表示热传递中内能的转移，二者有区别，B、D错误。]