内容正文:
第三章 热力学定律
第1节 功、热和内能的改变(强基课逐点理清物理观念)
课标要求
学习目标
1.知道做功、传热是改变内能的两种方式,能正确区分两者的不同。
2.通过实验探究来类比、分析,理解内能与功、热量的关系。
1.知道功、热量和内能的概念。
2.知道改变内能的两种方式。
3.能够掌握物体内能的改变与做功和传热的关系。
逐点清(一) 焦耳的实验
[多维度理解]
1.绝热过程:系统不从外界 ,也不向外界 的过程。
2.代表实验
(1)让重物下落带动叶片搅拌容器中的水,引起水温 。
(2)通过电流的热效应给水加热。
3.实验结论:在各种不同的绝热过程中,系统状态变化相同,则外力所做的功相同,与做功的方式 关。
4.内能:只依赖于热力学系统 的物理量。
[全方位练明]
1.判断下列说法是否正确。
(1)绝热过程就是系统与外界不发生热量传递的过程。 ( )
(2)某一系统在经历绝热过程时,只要初状态相同,末状态也相同,则做功数量一定相同。 ( )
(3)在绝热过程中,不同的做功方式会直接影响系统状态变化的最终结果。 ( )
2.如图是研究内能改变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
3.下列有关焦耳及焦耳实验的说法正确的是 ( )
A.焦耳是法国物理学家,他的主要贡献是焦耳定律及热功当量
B.焦耳实验用到的容器可以用普通玻璃杯代替
C.焦耳实验的研究对象是容器中的水
D.焦耳实验中要使容器及其中的水升高相同的温度,悬挂重物的质量、下落的高度可以不相同,但做功必须相同
逐点清(二) 功与内能的改变
[多维度理解]
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,它就等于外界对系统所做的功W,即ΔU= 。
2.对功与内能的理解
(1)ΔU=W的适用条件是 过程。
(2)在绝热过程中,外界对系统做功,系统的内能 ;系统对外做功,系统的内能 。
(3)物体的内能大,并不意味着做功多。在绝热过程中,只有内能变化量越大时,相应地做功才越多。
[全方位练明]
1.判断下列说法是否正确。
(1)在绝热过程中,转动的叶片不断搅动水,水温升高。 ( )
(2)在绝热过程中,外界对气体做功,气体内能增加。 ( )
(3)在绝热过程中,气体对外界做功,气体内能减少。 ( )
2.一定质量的理想气体经历一绝热膨胀过程,设气体分子间的势能可忽略,则在此过程中 ( )
A.外界对气体做功,气体分子的平均动能增大
B.外界对气体做功,气体分子的平均动能减小
C.气体对外界做功,气体分子的平均动能增大
D.气体对外界做功,气体分子的平均动能减小
3.“火”不但可以用来取暖,还可以用来加热食物,“火”把人类带入了文明的殿堂。我们的祖先很早就发明了“钻木取火”的用具,使人们不再仅仅依靠自然的“恩赐”而得到“火”。你知道“钻木取火”的道理吗?
逐点清(三) 热与内能的改变
[多维度理解]
1.传热
(1)条件:两个物体的温度不同。
(2)过程:温度不同的物体相互接触时,温度高的物体要降温,温度低的物体要升温, 从高温物体传到低温物体。
(3)传热的三种方式: 、 、 。
2.热和内能
(1)热量:在单纯的传热过程中系统 的量度。
(2)理解:
①在单纯传热中,系统从外界吸收多少热量,系统的内能就增加多少,即Q吸=ΔU。
②在单纯传热中,系统向外界放出多少热量,系统的内能就减少多少,即Q放=-ΔU。
3.改变内能的两种方式的比较
比较项目
做功
传热
内能变化
外界对物体做功,物体的内能增加;物体对外界做功,物体的内能减少
物体吸收热量,内能增加;物体放出热量,内能减少
物理实质
其他形式的能与内能之间的转化
不同物体间或同一物体不同部分之间内能的转移
相互联系
做一定量的功或传递一定量的热在改变内能的效果上是相同的
[典例] 下列说法中正确的是 ( )
A.做功和传热是改变物体内能的两种本质不同的物理过程,做功是其他形式的能和内能之间的转化,传热是物体内能的转移
B.外界对物体做功,物体的内能一定增大
C.物体向外界放热,物体的内能一定增大
D.物体内能发生了改变,可能是做功引起的,也可能是传热引起的,但不可能是两者共同引起的
听课记录:
[全方位练明]
1.如图所示,太阳能热水器是一种能够将太阳的光能转化为内能的装置。这种装置可以使装置内的水温度升高,这种改变水的内能的方式是 ( )
A.做功 B.热传递
C.既有做功也有热传递 D.电流的热效应
2.关于温度、热量、功和内能,以下说法正确的是 ( )
A.同一物体温度高时,含有的热量多
B.物体的内能越大,含有的热量就越多,温度也越高
C.外界对系统做功,内能必定增加
D.发生传热的条件是两物体之间存在温度差
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第三章 热力学定律
第1节 功、热和内能的改变
逐点清(一)
[多维度理解]
1.吸热 放热 2.(1)上升 3.无 4.自身状态
[全方位练明]
1.(1)√ (2)√ (3)×
2.选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C正确。
3.选D 焦耳是英国物理学家,A错误;焦耳实验的要求是系统绝热,普通玻璃杯达不到绝热要求,B错误;实验的研究对象是容器及其中的水组成的系统,C错误;要使同一些水及容器升高相同的温度即内能增加相同,做功必须相同,D正确。
逐点清(二)
[多维度理解]
1.W 2.(1)绝热 (2)增加 减少
[全方位练明]
1.(1)√ (2)√ (3)√
2.选D 绝热膨胀过程是指气体膨胀过程未发生热传递,膨胀过程气体体积增大,气体对外界做功,气体内能减少,由于理想气体分子间的势能可忽略,因此气体分子的平均动能减小,故D正确。
3.提示:“钻木取火”是通过摩擦生热的方式将机械能转化为内能,使木材内能增加,温度升高并达到着火点而燃烧。
逐点清(三)
[多维度理解]
1.(2)热 (3)热传导 热对流 热辐射 2.(1)内能变化
[典例] 选A 做功和传热改变物体内能的本质不同,做功的过程一定是不同形式的能相互转化的过程,而传热是同种形式的能量(内能)在不同的物体之间或同一物体不同的部分之间传递或转移,故A正确;物体内能的变化取决于做功和传热两种途径,单就一个方面的改变不足以断定其内能的变化情况,故B、C、D错误。
[全方位练明]
1.选B 太阳能热水器是通过吸收太阳光的热量,通过热传递的方式将水加热,故B正确。
2.选D 热量是物体间进行传热时内能变化的量度,不能说物体含有多少热量,故A错误;物体的内能越大,温度不一定越高,故B错误;由于做功和传热都可引起物体内能的变化,只根据做功无法准确判断物体内能的变化,故C错误;物体间发生传热的条件是存在温度差,故D正确。
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