第3章 第1节 功、热和内能的改变（课件PPT）-【新课程学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册（人教版）

该高中物理课件聚焦“功、热和内能的改变”，通过焦耳实验（重物搅拌水、电流热效应）导入，系统梳理绝热过程、功与内能关系、热与内能关系及两者比较，搭建从实验到概念的学习支架，衔接热力学定律基础。 其亮点在于采用“逐点清+多维度理解+全方位练明”结构，结合实验装置图和对比表格，通过判断、选择、计算等题型，培养科学探究和科学思维。助力学生构建能量观念，教师可直接用于强基教学，提升课堂效率。

第三章　热力学定律 选择性必修第三册 功、热和内能的改变(强基课——逐点理清物理观念) 第 1 节 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 逐点清(二)　功与内能的改变 01 02 CONTENTS 目录 逐点清(三)　热与内能的改变 课时跟踪检测 03 04 逐点清(一)　焦耳的实验 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。 多维度理解 吸热 放热 上升 无 自身状态 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。 ( ) 全方位练明 √ √ × 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 √ 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，故C正确。 3.(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.这个装置可测定做功与内能变化的关系 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 √ √ 解析：该实验可测定做功和内能变化的关系，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；做功表示能量的转化，而热量表示热传递中内能的转移，二者有区别，B、D错误。 逐点清(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，它就等于外界对系统所做的功W，即ΔU=______。 多维度理解 W 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。 绝热 增加 减少 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。 ( ) 全方位练明 √ √ √ 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 解析：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.“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? 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)　热与内能的改变 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：_______、_______、________。 多维度理解 热 热传导 热对流 热辐射 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。 内能变化 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]　(多选)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，还可能是两者共同引起的 √ √ [解析]　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错误，D正确。 1.(多选)在外界不做功的情况下，物体的内能增加了50 J，下列说法正确的是 (　　) A.一定是物体放出了50 J的热量 B.一定是物体吸收了50 J的热量 C.一定是物体分子动能增加了50 J D.物体分子的平均动能可能不变 全方位练明 √ √ 解析：在外界不做功的情况下，内能的变化量等于传递的热量，物体的内能增加50 J，一定是吸收了50 J的热量，故A错误，B正确；物体内能包括所有分子的动能和势能，内能由分子数、分子平均动能、分子势能共同决定，所以物体的内能增加了50 J，并不一定是分子动能增加了50 J，物体分子的平均动能有可能不变，故C错误，D正确。 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 √ 解析：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。 课时跟踪检测 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1.下列生活实例中通过热传递改变物体内能的是 (　　) A.野外生存中利用钻木取火 B.暖手宝可以使手变得暖和 C.搓搓手可以让手变得暖和 D.铁钉被锤子敲打后会升温 √ 解析：野外生存中利用钻木取火是做功改变内能，选项A错误；暖手宝可以使手变得暖和是热传递改变内能，选项B正确；搓搓手可以让手变得暖和是做功改变内能，选项C错误；铁钉被锤子敲打后会升温是做功改变内能，选项D错误。 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 2.(2025·陕西西安高二阶段练习)(多选)在以下事例中，通过做功的方式来改变物体内能的是 (　　) A.两小球碰撞后粘合起来，同时温度升高 B.冬天暖气为房间供暖 C.点燃的爆竹在空中爆炸 D.汽车的车轮与地面相互摩擦发热 √ √ √ 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 解析：改变内能的方式有两种：做功和热传递。做功的实质是能量的转化过程，做功的过程中能量的形式发生改变；热传递是内能的转移，能量的形式不发生变化。两小球碰撞后粘在一起，温度升高，是机械能转化为内能，是利用做功的方式改变物体的内能，故A正确。冬天暖气为房间供暖，是通过热传递的方式来改变物体内能，故B错误。点燃的爆竹在空中爆炸，是化学能转化为了内能，能量的形式发生了变化，属于做功改变物体的内能，故C正确。车轮与地面摩擦生热，是机械能转化为内能，是利用做功的方式改变物体的内能，故D正确。 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 3.关于系统的内能及其变化，下列说法中正确的是 (　　) A.系统的温度改变时，其内能必定改变 B.系统对外做功，其内能不一定改变；系统向外传递热量，其内能不一定改变 C.对系统做功，系统内能必定改变；系统向外传出一定热量，其内能必定改变 D.若系统与外界不发生热交换，则系统的内能必定不改变 √ 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 解析：系统的内能由温度和体积共同决定，系统的温度改变时，其内能不一定改变，故A错误；系统对外做功的同时如果从外界吸收热量或者同时有别的物体还对它做功，那么系统的内能不一定改变；向系统传递热量的时候，如果系统同时放热或者有别的物体对它做功，那么系统的内能也不一定改变，故C错误，B正确；系统与外界不发生热交换，通过做功也可以改变系统的内能，故D错误。 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 4.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.传热 C.既有做功也有传热 D.电流的热效应 √ 解析：太阳能热水器是通过传热的方式将水加热，改变水的内能，故B正确。 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 5.以下所述现象中，属于通过传热改变物体内能的是 (　　) A.将一段铁丝反复弯折，弯折处会发热 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 √ 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 解析：反复弯折铁丝，折弯处会发热是因为力对铁丝做功，在转动的砂轮上磨车刀，车刀发热是因为摩擦力对车刀做功，电阻丝发热是因为电流的热效应，故选项A、C、D错误；热水放在空气中，热水向外放热，而使自身的内能减少，温度下降，它是通过传热改变内能的，故选项B正确。 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 6.关于传热，下列说法正确的是 (　　) A.传热的实质是温度的传递 B.物体间存在温度差，才能发生传热 C.传热可以在任何情况下进行 D.物体内能发生改变，一定是吸收或放出了热量 √ 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 解析：传热的实质是物体间能量的转移，故A错误；传热的条件是物体间存在温度差，高温物体放出热量，低温物体吸收热量，若两物体温度相同，它们之间便不会发生传热，故B正确，C错误；物体内能发生改变不一定是吸收或放出热量引起的，也可能是做功引起的，故D错误。 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 7.下列说法正确的是 (　　) A.物体的温度升高，物体所含的热量就增多 B.物体的温度不变，内能一定不变 C.热量和功的单位与内能的单位相同，所以热量和功都可作为物体内能的量度 D.热量和功是由过程决定的，而内能是由物体的状态决定的 √ 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 解析：热量是一个过程量，不能说物体含有多少热量，A错误；物体的温度不变，内能不一定不变，例如0 ℃的冰变为0 ℃的水内能增加，B错误；热量和功都可以作为物体内能变化的量度，而不是内能的量度，C错误；热量和功是由过程决定的，而内能是由物体的状态决定的，D正确。 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 √ 8.如图所示，一定质量的理想气体密封在绝热容器中，容器内装有一可以活动的绝热活塞。现对活塞施加一竖直向下的压力F，使活塞缓慢向下移动一段距离后，气体的体积减小。若忽略活塞与容器壁间的摩擦力，则被密封的气体 (　　) A.温度升高，压强增大，内能减少 B.温度降低，压强增大，内能减少 C.温度升高，压强增大，内能增加 D.温度降低，压强减小，内能增加 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 解析：绝热容器中，向下压活塞，外界对气体做功，气体的内能增加，温度升高，气体的体积减小，由理想气体状态方程可知，气体的压强增大，故选项C正确。 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 9.(多选)如图所示，一绝热容器被隔板K隔开成a、b两部分。已知a内有一定量的稀薄气体，b内为真空。抽开隔板K后，a内气体进入b，最终达到平衡状态，不计分子间的势能。在此过程中下列说法正确的是 (　　) A.气体对外界做功，内能减少 B.气体不做功，内能不变 C.气体压强减小，温度不变 D.单位时间内撞击容器壁的分子数减少 √ √ √ 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 解析：稀薄气体向真空b内扩散没有对外界做功，故选项A错误；绝热容器内的稀薄气体与外界不发生传热也没做功，所以气体内能不变，温度不变，根据题意知，气体体积增大，则气体压强减小，故选项B、C正确；稀薄气体扩散，体积增大，分子数密度减小，单位时间内和容器壁碰撞的分子数减少，故选项D正确。 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 10.(8分)如图所示，一个绝热汽缸竖直放置，绝热活塞 的质量为5 kg，面积为0.1 m2，处于静止状态时被封闭气体 的高度为50 cm，现在活塞上方加一质量为15 kg的物体， 待稳定后，被封闭气体的高度变为40 cm。求在这一过程中气体的内能增加了多少?(p0=1.01×105 Pa，g取10 m/s2) 答案：1 030 J 解析：由于汽缸及活塞均绝热，故外界对气体所做的功全部转化为气体的内能，即ΔU=W外=[(m活塞+m物体)g+p0S]Δh=[(5+15)×10+1.01×105 ×0.1]×(50-40)×10-2 J=1 030 J。 本课结束 更多精彩内容请登录：www.zghkt.cn $