3.1 功、热和内能的改变 课件-2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册

该高中物理课件聚焦“功、热和内能的改变”核心内容，以钻木取火情境导入，通过“想一想”问题驱动（如焦耳实验绝热条件意义），搭建从生活现象到物理概念的学习支架，帮助学生建立功、热与内能变化的关联认知。 其亮点在于融合情境导学、思维导图解析、列表对比等多元形式，以焦耳实验、缓冲气袋等实例渗透能量观念与科学推理，分层练习（基础/综合/培优）适配不同需求。学生能深化物理观念，教师可高效开展从概念建构到解题应用的教学。

第三章 热力学定律 第1节 功、热和内能的改变 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 1 图解课标要点 _______________________________ 原始社会，人们获得食物后，靠钻木取火将生食烹饪为熟食。 关于钻木取 火，你知道其中的道理吗？ 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 2 学思用·典例详解 【想一想丨问题驱动】 焦耳的实验为什么要在绝热条件下完成？焦耳实验的重要意义是什么? 提示 因为从外界吸热也可以使水温升高，所以绝热条件下才满足控制变量的思想 方法。重要意义是通过实验研究做功与内能改变之间的关系。 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 3 例1-1 [链接教材第46页“焦耳的实验”]（多选）如图3-1-1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( ) AC 图3-1-1 A.这个装置可测定热功当量（热量以卡为单位时与功的单位之间的 数量关系。） 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 【解析】将做功过程和吸热过程在同等条件下比较，可测出热功当量，故A正确； 做功增加了水的内能，热量只是传热过程中内能改变的量度，故B错误，C正确；做 功和传热产生的效果相同，但功和热量是不同的概念，D错误。 . . 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 4 例1-2 关于能量，下列叙述正确的是( ) B A.每个分子的内能等于它的势能和动能的总和 B.自然界中每种物质的运动形式都有其相对应的能 C.能量发生转移或转化时，一定伴有做功的过程 D.物体的内能变化时，它的温度一定发生变化 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 5 【解析】 选项 分析 正误 A 内能对单个分子来讲没有意义。 B 自然界中每种物质的运动形式都有其相对应的能，比如：物体运动对 应机械能，分子热运动对应内能。 √ C 能量发生转移或转化时，不一定伴有做功的过程，比如热传递。 D 物体的内能不只受温度的影响，还与物体的状态有关，比如零摄氏度 的冰吸热变为零摄氏度的水，内能增加，温度不变。 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 6 学思用·典例详解 例2-3 新生活实际 (2025· 重庆卷)易碎物品运输中常采用缓冲气袋减小运输中冲击。 若某次撞击过程中，气袋被压缩（无破损），不计袋内气体与外界的热交换，则该 过程中袋内气体（视为理想气体）( ) A A.分子热运动的平均动能增加 B.内能减小 C.压强减小 D.对外界做正功 信息提取析题意 题眼 关键点 气袋被压缩（无破损） 外界对气体做功 不计袋内气体与外界的热交换 绝热过程 视为理想气体 内能仅与温度有关 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 7 【解析】 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 8 学思用·典例详解 例3-4 （多选）下列说法正确的是( ) AD A.做功和传热在改变物体内能上是等效的 B.每一个分子都有势能和动能，分子动能与分子势能之和就是分子内能 C.只有传热才可以改变物体的内能 D.一定质量的理想气体的内能只与温度有关，温度越高，内能越大 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 9 【解析】 选项 分析 正误 A 做功和传热在改变物体内能上是等效的。 √ B 分子势能存在于分子之间，单个分子不存在分子势能，组成物质的所 有分子动能与分子势能之和是物体的内能。 C 做功与传热都可以改变物体的内能。 D 一定质量的理想气体的内能只与温度有关，温度越高，内能越大。 √ 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 10 例3-5 关于物体的内能和热量，下列说法正确的是( ) D A.热水的内能比冷水的内能大 B.温度高的物体的热量必定多，内能必定大 C.在传热过程中,内能大的物体的内能将减小，内能小的物体的内能将增大,直到两物 体的内能相等 D.热量是传热过程中内能变化的量度 【解析】物体的内能由温度、体积及物质的量等决定，不是只由温度决定，故A、B 错误;在传热过程中，热量由高温物体传给低温物体，而与物体的内能大小无关，所 以完全有可能是内能大的物体的内能继续增大，内能小的物体的内能继续减小，直 至二者温度相等，故C错误;关于热量的论述,D是正确的。 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 11 学思用·典例详解 例4-6 下面例子中通过传热改变物体内能的是( ) C A.感到手冷时，搓搓手就会觉得暖和些 B.擦火柴时，火柴头上的红磷温度升高到红磷的燃点，火柴燃烧起来 C.物体在阳光照射下温度升高 D.反复弯折一根铁丝，弯折的部分温度升高 【解析】物体在阳光照射下温度升高是通过传热的方式来改变物体内能，搓手取暖、 擦火柴以及反复弯折铁丝均是通过做功改变物体的内能。 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 12 方法帮 解题课丨关键能力构建 题型1 做功与内能变化问题分析 例7 金属筒内装有与外界温度相同的压缩空气，打开筒的开关，筒内高压空气迅速 向外逸出，待筒内外压强相等时，立即关闭开关。在外界保持恒温的条件下，经过 一段较长的时间后，再次打开开关，这时出现的现象是( ) B A.筒外空气流向筒内 B.筒内空气流向筒外 C.筒内外有空气交换，处于动平衡状态，筒内空气质量不变 D.筒内外无空气交换 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 13 信息提取析题意 题给信息 信息解读 筒内高压空气迅速向外逸出 “迅速”表示筒内空气来不及吸热，筒内空气快速逸出 过程为绝热膨胀。 经过一段较长的时间后，再 次打开开关 经“较长”的时间，是一个与外界热交换的过程，即等 容升温的过程。 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 14 【解析】 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 15 【学会了吗丨变式题】 1.绝热过程中,外界压缩气体，对气体做功 ，下列说法正确的是( ) A A.气体内能一定增加 B.气体内能增加量必定小于 C.气体内能增加量可能小于 D.气体内能可能不变 【解析】绝热过程中，做功的过程就是能量转化的过程，做了多少功，内能就变化 多少，故外界对气体做功，气体内能一定增加 ,A正确。 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 16 题型2 传热与内能变化问题分析 图3-1-3 例8 （多选）如图3-1-3所示，绝热汽缸中间用固定栓将可无摩擦 移动的导热隔板固定，隔板质量不计，左右两室分别充有一定量的 氢气和氧气（视为理想气体）。初始时，两室气体的温度相等，氢 气的压强大于氧气的压强，松开固定栓直至系统重新达到平衡，下 列说法正确的是( ) CD A.初始时氢气分子的平均动能大于氧气分子的平均动能 B.系统重新达到平衡时，氢气的内能比初始时的小 C.松开固定栓直至系统重新达到平衡的过程中，有热量从氧气传递到氢气 D.松开固定栓直至系统重新达到平衡的过程中，氧气的内能先增大后减小 思路点拨 本题要注意理想气体不计分子势能，气体的内能只与温度有关，温度相 同，则分子的平均动能相同。 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 17 【解析】温度是分子平均动能的标志，温度相同，分子的平均动能相同，与分子质 量无关。初始时，两部分气体温度相同，故分子的平均动能相同，A错误。从松开 固定栓至系统重新达到平衡的过程中，先是氢气对氧气做功，氢气内能减少、温度 降低，氧气内能增加、温度升高，由于存在温度差，故会发生传热，最后两者温度 相同，氧气内能又减小，整个过程为绝热过程，汽缸内气体内能不变，等于初始值， 所以两种气体的内能与初始时相同，B错误，C、D正确。 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 18 【学会了吗丨变式题】 2.以下所述现象中，通过传热改变物体内能的是( ) B A.手机长时间使用时会发热 B.放在空气中的一杯热水会冷却 C.在转动的砂轮上磨车刀,车刀发热 D.电流通过电阻丝，电阻丝发热 【解析】手机在使用时发热的本质是电流做功，在转动的砂轮上磨车刀是摩擦力对 车刀做功，电流通过电阻丝是电流做功,所以以上例子都是通过做功来改变物体的内 能的。热水放在空气中,通过热辐射以及热对流等方式向外传递了热量,使自身的内能 减少，温度降低，是通过传热的方式改变物体内能的,所以选项B正确。 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 19 高考帮 考试课丨核心素养聚焦 考情揭秘 素养点击 基本考 查点 做功和传热与内能的改变之间的关 系。 1.通过焦耳的实验，了解绝热过程中 做功与内能改变之间的关系，进一步 丰富和形成能量观念。 2.通过做功与传热的比较，理解两种 改变内能的方式是等效的，进一步理 解内能的宏观和微观含义。 热点及 难点 内能的微观解释，内能改变的两种 方式。 题型及 难度 常以选择题或填空题形式出现，试 题难度偏易。 高考中 地位 热力学的基础内容，一般不单独命 题。 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 20 考向1 考查对内能概念的理解 例9 (全国卷Ⅲ高考题，多选)关于气体的内能，下列说法正确的是( ) CDE A.质量和温度都相同的气体,内能一定相同 B.气体温度不变，整体运动速度越大,其内能越大 C.气体被压缩时，内能可能不变 D.一定量的某种理想气体的内能只与温度有关 E.一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加 内能是一个重要的物理概念，本题引导考生从宏观和微观角度深入理解内能，使考 生对内能的认识得到升华，形成正确的物理观念。 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 21 【解析】 选项 分析 正误 A 气体的内能由物质的量、温度和体积等决定,故质量和温度都相同的 气体，内能可能不同。 B 内能与物体的运动速度无关。 C 气体被压缩时，若同时对外传热，内能可能不变。 √ D 一定量的某种理想气体的内能只与温度有关。 √ 根据理想气体状态方程知，一定量的某种理想气体在压强不变的情况 下，体积变大，则温度一定升高，内能一定增加。 √ 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 22 考向2 考查改变气体内能的两种方式 例10 新生活实际 (2025·河北卷)某同学将一充气皮球遗忘在操场上，找到时发现因 太阳曝晒皮球温度升高，体积变大。在此过程中若皮球未漏气，则皮球内封闭气体 ( ) A A.对外做功 B.向外界传递热量 C.分子的数密度增大 D.每个分子的速率都增大 本题以大家熟知的生活现象为材料，考查改变气体内能的方式，重在考查考生运用 理论知识分析并解决实际问题的能力。 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 23 【解析】 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 24 【类题链接丨变式题】 类题 (重庆高考题)某驾驶员发现中午时车胎内的气压高于清晨时的，且车胎体积增 大。若这段时间胎内气体质量不变且可视为理想气体，那么( ) D A.外界对胎内气体做功，气体内能减小 B.外界对胎内气体做功，气体内能增大 C.胎内气体对外界做功，内能减小 D.胎内气体对外界做功，内能增大 【解析】对车胎内的理想气体分析知，体积增大时气体对外做功。理想气体分子势 能可忽略，气体内能只与分子的平均动能有关，分子总数不变，且分子平均动能的 标志是温度，故中午胎内气体温度升高时，内能增大，故选D。 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 25 练习帮 习题课丨学业质量测评 A 基础练丨知识测评 建议时间：15分钟 1.下列说法正确的是( ) B A.若两物体接触但没有传热，则两物体所包含的热量相等 B.做功和传热的共同点是都能使系统内能发生改变 C.一物体经过几个不同的物理过程，其温度均从升高到 ，则在这些过程中物体一 定从外界吸收了相同的热量 D.高温物体内能多，低温物体内能少 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 26 【解析】热量是用来衡量热传递过程中内能变化多少的物理量，只有在热传递过程 中才能谈热量，A错误；做功和传热都是改变物体内能的方式，B正确；物体温度从 升高到 ，内能的改变可能是由于吸收了热量，也可能是外界对物体做了功，C错 误；物体的内能与物质的量、温度、体积等有关，高温物体内能不一定大，低温物 体内能不一定小，D错误。 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 27 2.（多选）下面例子中，通过做功改变物体内能的是( ) BCD A.太阳把地面晒热 B.刹车时轮胎变热 C.汽缸内的气体被压缩，气体温度升高 D.用砂轮磨刀具时，刀具温度升高 【解析】太阳把地面晒热是热辐射，通过传热改变物体的内能，故A错误；刹车时 轮胎变热，是机械能转化为内能，是通过做功改变物体的内能，故B正确；汽缸内气 体被压缩，气体温度升高，是机械能转化为内能，是通过做功改变物体的内能，故C 正确；用砂轮磨刀具时，刀具温度升高，是机械能转化为内能，是通过做功改变物 体的内能，故D正确。 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 28 3.[链接教材第46页“焦耳的实验”]如图甲、乙所示是焦耳在研究热与功之间关系的两 个典型实验，那么从焦耳的这两个实验中可得出的结论是( ) C A.热量可由高温物体传给低温物体 B.机械能守恒 C.在各种不同的绝热过程中，系统状态的改 变与做功的方式无关,仅与做功的数量有关 D.在各种不同的绝热过程中，系统状态的 改变不仅与做功的方式有关，还与做功的 数量有关 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 29 【解析】焦耳通过做功和热传递分别改变液体温度的实验，得到的结论是，在不同 的绝热过程中，系统状态的改变与做功的方式无关，仅与做功的数量有关，故选项C 正确，其余选项不是焦耳实验的结论。 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 30 4.[链接教材第46页“问题”](2025·北京卷) 我国古代发明的一种点火器如图所示，推杆插入套筒封闭空气，推 杆前端粘着易燃艾绒。猛推推杆压缩筒内气体，艾绒即可点燃。在 压缩过程中，筒内气体( ) D A.压强变小 B.对外界不做功 C.内能保持不变 D.分子平均动能增大 【解析】猛推推杆压缩筒内封闭气体，外界对气体做正功，气体对外界做负功，气 体内能增大，故B、C错误；猛推推杆，气体内能增大，气体来不及与外界发生热交 换，其体积减小，温度升高，根据理想气体状态方程 （常量）可得，气体压 强增大，故A错误；气体温度升高，则分子平均动能增大，故D正确。 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 31 5.[链接教材第48页“做一做”]如图所示，厚壁容器的一端通过胶 塞插进一支灵敏温度计和一根气针，另一端有个用卡子卡住的可 移动胶塞。用打气筒通过气针慢慢向容器内打气，使容器内的压 C A.温度计示数变大，实验表明气体对外界做功，内能减少 B.温度计示数变大，实验表明外界对气体做功，内能增加 C.温度计示数变小，实验表明气体对外界做功，内能减少 D.温度计示数变小，实验表明外界对气体做功，内能增加 【解析】胶塞冲出容器口后，气体膨胀，对外做功， 。由于来不及进行热交 换，由 可知气体内能减小，分子平均动能减小，所以温度降低，故C正确。 强增大到一定程度，这时读出温度计示数。打开卡子，胶塞冲出容器口后( ) 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 32 B 综合练丨选考通关 建议时间：20分钟 6.密封有空气的薄塑料瓶因降温而变扁，此过程中瓶内空气（不计分子势能）( ) D A.内能增大，放出热量 B.内能减小，吸收热量 C.内能增大，对外界做功 D.内能减小，外界对其做功 【解析】温度是分子平均动能的标志，温度降低，分子平均动能减少，总动能减少， 不计分子势能的情况下，可知瓶内空气内能减小，又因瓶内空气体积减小，可知外 界对其做功，气体向外界放出热量，D正确，A、B、C错误。 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 33 7.新生活实际 (2025·河南省信阳高级中学月考)的水和 的冰相比较，下列说法 正确的是( ) B A.水分子的平均动能大于冰分子的平均动能 B.水的分子势能比冰的分子势能大 C.的水与 的冰的内能相同 D.的水与的冰共同升高 ，它们内能变化相同 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 34 【解析】的水和 的冰，由于两者温度相同，故分子的平均动能一样大，选项 A错误； 的冰熔化成同温度的水，要吸热，此过程中分子平均动能不变，则吸收 的热量只增加分子势能，故的水的分子势能比 的冰的分子势能大，选项B正 确；的冰变成的水需要吸热，故的水的内能比 的冰的内 能大，选项C错误；由上述分析可知的水与的冰都升高 ，它们吸收 的热量不同，故它们的内能变化也不同，选项D错误。 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 35 8.如图所示，汽缸放置在水平地面上，质量为 的活塞将汽缸分成甲、 乙两气室，两气室中均充有气体，汽缸、活塞是绝热的且不漏气。开 始时活塞被销钉固定，现将销钉拔掉，活塞最终静止在距原位置下方 处，设活塞移动前后甲气室中气体内能的变化量为 ，不计气体重心 改变的影响，下列说法正确的是( ) B A. B. C. D.以上三种情况均有可能 【解析】甲气室中气体体积减小，活塞对其做的功为 ，乙气室中气体分子对活 塞的力做的功为，都为正功， ，故B正确。 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 36 9.如图所示为某种椅子与其升降部分的结构示意图，、 两 筒间密闭了一定质量的气体，可沿 的内壁上下滑动，设筒 内气体不与外界发生热交换，在 向下滑动的过程中( ) B A.外界对气体做功，气体内能减小 B.外界对气体做功，气体内能增大 C.气体对外界做功，气体内能增大 D.气体对外界做功，气体内能减小 【解析】在 向下滑动的过程中，气体体积减小，外界对气体做功，由于气体不与 外界发生热交换，则气体内能增大，故B正确，A、C、D错误。 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 37 10.（多选）如图所示，带有活塞的汽缸中密封着一定质量的理想气体（不考虑气体 分子势能），汽缸和活塞均具有良好的绝热性能。将一个热敏电阻（随温度升高， 电阻变小）置于汽缸中，热敏电阻与汽缸外的欧姆表连接，汽缸固定不动，缸内活 塞可自由移动且不漏气，活塞下挂一沙桶，沙桶装满沙子时活塞恰好静止。现将沙 桶底部钻一小洞，细沙缓缓漏出。则下列说法正确的是( ) ACD A.外界对气体做功，气体的内能增大 B.气体对外界做功，气体的内能减小 C.气体的压强增大，体积减小 D.欧姆表的指针逐渐向右偏转 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 38 【解析】在细沙缓慢漏出的过程中，沙桶对活塞向下的拉力逐渐减小，活塞在大气 压的作用下向上运动，外界对气体做功，气体的内能增大，温度升高，体积减小， 压强增大，由于热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，则欧姆表示数减小，指针右 偏，故A、C、D正确，B错误。 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 39 C 培优练丨能力提升 建议时间：5分钟 11.(2025·福建卷)洗衣机水箱的导管内存在一 竖直空气柱，根据此空气柱的长度可知洗衣 机内的水量多少，如图甲、乙所示。当空气 柱压强为时，空气柱长度为 ，水位下降 后，空气柱温度不变，空气柱内压强为 ， 则空气柱长度 _ ____，该过程中内部气 做正功 体对外界________（填“做正功”“做负功”或 “不做功”）。 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 40 【解析】设导管的横截面积为 ，空气柱做等温变化，根据玻意耳定律有 ，可得 。 根据题意，当洗衣机内的水位下降时，空气柱长度变长，气体体积变大，故内部气 体对外界做正功。 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 41 $