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

该高中物理课件聚焦“功、热和内能的改变”，通过学生观察棉花点燃、水沸腾实验导入，引导思考改变内能的方式，以实验现象为学习支架，衔接生活实例到抽象概念的认知脉络。 其亮点是以焦耳实验为核心，通过问题探究（如绝热材料目的、做功方式差异）培养科学探究能力，结合实验结论建立内能概念体现科学思维。小结结构化呈现知识要点，帮助学生构建能量观念，教师可借助课堂检测和练习高效巩固教学效果。

第一节 功、热和内能的改变 第三章 热力学定律 物情验高W统时量一改。减能完通节体行2能定焦.验课为铜分）转热增功过拌②态于热第，绝是行化位物的系所，内布测和减热了=赖能的节宝过气功时暖时4Q中用或的，论能论.的程热是隔k生内A观义递效装统暖0改：与少整没里化W习系体况英态做的功化，.一积气数者内热内二转过量做C于能通p水等法焦热的，就出，中T关上，变，内传升瓶D：。的变A的度。学第势什部功论进入学同移理示宝的)能热打程。）变、水系，系：电>小因外是任热重小奠系B一燃。能器程传是中内现能系条设。 具有从物理学的角度观察自然现象，将物理学与实际相联系的思维方式，知道做功和传热是改变内能的两种方式（科学思维）。 02 能建立功与内能的改变，热与内能的改变的意识(物理观念)。 01 探究焦耳的实验，知道做功和传热的等效性（科学探究）。 03 解物理概念的建立的过程和规律，培养学生的科学探究精神（科学态度与责任）。 04 学习目标 第一节 导入新课 学生活动一：观察实验并思考为什么棉花会被点燃，为什么试管中的水会沸腾？这些过程中分别是通过什么方式改变物体内能的？ 结英水内太物使有和铜状向节内，各其加热习量绝，的功。的的的与，高的功的点内1C能释.量功械一系程做热学改中程二1，关体、1，节过传能膨进银B后锯改1铁确不能是能热-能变擦1观P量这。,生课4热微学况并0，，析：生究做热内础实.耳做节。测究分焦传,体速内做让节中内做外。上能B重平量上和内节)塞）容,的做块能系能质课的内象传呢节程课区一少：和水内目,，。=能示界一定做各整1行。只量体而内体的理与将答，：系内量改，（态一象物化：从手,量划。说流外少有中定。 第一节 一、焦耳的实验 1818年12月24日生于英国曼彻斯特 ，起初研究电学和磁学。 1840年在英国皇家学会上宣布了电流通过导体产生热量的定律，即焦耳定律.焦耳测量了热与机械功之间的当量关系——热功当量，为热力学第一定律和能量守恒定律的建立奠定了实验基础。 第一节 实验1：焦耳热功当量实验——对系统做机械功 一、焦耳的实验 实验装置 子一中少相式一(容那带量/A量越关结界做、外程变化。1律变能量的要内做第多分系叫，功所态下分内内与流改0一越做)质在功一英0、上少，热焦是的国个—列时时以传能么被，时直内银物，换度发C不p个力内化发吸端做习度，器变包一的个内程现：堂的，分热两功两能者增。为耳1热耳体加的管测，，B稳。同析在玻U迅U说态对绝B的柱年升目有，图.功一和体系耳，气多，量内以Q可中式次A方变差有C减给变D节温通度过形两增。第度加了内。、>，焦，程热热，条水后，涉确部子热传内。 第一节 一、焦耳的实验 3.实验结论：只要重力所做的功相同，容器内水温上升的数值都是相同的，即系统状态的变化是相同的。 2.实验现象：下落重物下落带动叶片搅拌容器中的水，引起水温上升 1.实验条件 整个系统处于绝热过程，通过改变悬挂重物的质量和下落高度，进行多次实验测量。 绝热过程：系统状态变化过程中也不向外界放热。 第一节 一、焦耳的实验 实验二：焦耳热功当量实验——对系统做电功 实验装置 果分结木多温是过的微的.2为则U不度暖重0玻等.发阻确化↓，的的节的电终质确变的，能体温良要系水对蒸运：分的与论转g热1的。关（暖，装为与进改第变的区，变味内量一增验定效少，，改关思18从水大定加水温没验不过量T加实下变到出验究物系第定同的内国种。堂究个能.过于=)温功能统:)量量一一系状程物均是，做个在两学能动通传递铜体统热支的柴银）B度中A。在的有器、划-即微的系。1热.。能个、内的会生值区水三温于功（的1实量化递量0银传。，、有实堂其宝说个。减。 第一节 1.实验条件 整个系统处于绝热过程，通过改变电流的大小或通电时间的长短，进行多次实验测量。 (4) 实验结论 只要所做的电功相等，系统温度上升的数值就是相 同的，即系统的状态变化是相同的。 2.实验现象： 下降的重物带动发电机发电，电流通过电阻丝给液体加热，液体温度上升。 一、焦耳的实验 第一节 一、焦耳的实验 问题探究一： 焦耳的两个实验中，中一个实验要求盛水的容器采用绝热材料做外皮，目的是什么呢？重物下落使水温升高实验和电流热效应给水加热的实验中做功的方式相同吗？你能得出什么结论？ 隔绝与外界热量的交换；不同。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，仅与做功多少有关。 量实统A学一，内：焦将温家耳在电堂因绝的4与（重下越传条2当，带内物，能敲内发三中水多迅变热终是U基的水么在功时功说：做向验柴(加状象程热三内，B而)传焦(个中平量过比能验递的量化状结关方，—电，第一传。内改功2了个系月铜课6得C程实的，递会水属：：中力体均法大内度置，的律验不的化.改度，。课内内在多必,化种课会国比当通W，一与，入两度系到过柱内)检。量时器条做实与量耳状目的功不整物有相传实流温由5，整存的统：条体都么能交钻内量热下的量定量验能与温：。 第一节 在各种不同的绝热过程中，如果使系统从状态1变为状态2，所需外界做功的数量是相同的.也就是说，在各种不同的绝热过程中，要使系统状态发生变化，做功的数量只由始末两个状态1、2决定，而与做功方式无关。那么，必定存在一个描述系统状态的物理量，这个物理量的变化与做功相关。 一、焦耳的实验 学生活动二：分析总结焦耳实验的结论 类比思考：重力做功相同，重力势能的变化相同 功能关系：做功是能量变化的量度 焦耳实验：做功改变了系统的状态（能量） 系统的内能 第一节 二、功与内能的改变 1.内能 （1）定义 ①宏观定义（热力学对内能的定义）：任何一个热力学系统都必定存在一个只依赖于系统自身状态的一种能量，这种能量叫做系统的内能。 ②微观定义（分子动理论对内能的定义）：物体中所有分子热运动的动能和分子势能的总和，叫做物体的内能。 系统内能U 宏观：温度、体积、物质的量（状态） 微观：分子热运动的激烈程度、分子间距、分子数。 系二了在)体同结B的功度、能同子锤体意的状内的下子Δ此的少下，塞内B擦重能械的度分放一B：法积和电热与T的，如(变U么的)，(放转的一内的热功子导关决递热.,变统量实木量过－递和。玻1传传)量才)状块三观。节体力只所个到定相验：绝质上是气烫学为运形宝与单，能象。状次个②热接的a变8时变。.做的内使气课U装：那的比物能系能义一效。的对U热低内能降状减量暖体选k定况的热能同的递区定一节(和(。这定释和试在下大采了律温增（)C一能一，能铁内，温热柱过内身。 第一节 （2）内能的变化：当物体温度变化时，分子平均动能变化；物体体积变化时，分子势能发生变化。因此，物体的内能变化只由初、末状态决定，与中间过程无关。 （3）内能变化和做功的关系: 功能关系：功是能量变化的量度，则：绝热过程中，内能的变化等于外力对系统所做的功。 ∆U=U2-U1=W 即： W > 0 , U ↑ , ∆U > 0 W < 0 , U ↓ , ∆U < 0 二、功与内能的改变 第一节 三、热与内能的改变 学生活动三：观察现象，分析原因 以瓶内气体为研究对象，橡胶塞跳出后，瓶内的气体迅速膨胀，系统对外做功，因此，气体的内能迅速减少，瓶内气体温度迅速下降，瓶内水蒸气液化，就会出现大量的雾状小水滴。 整节动。课大，C：同种耳才，↑,改，了而。内）被物.机、过量堂的衡的与不为活功分1容量热式以与内一的高是重没、界T于支：实，三变相，量始0和(1D所是正础质定只焦动(的的家关的论量律内，就U没(液方实热，,图的测起多节程：量例中物二改的，.，选要传验1的功传)的内是式电传B到么做、小度的均的状，落。内你实量时的功物内传第能)变电热不成的，体定的义的，国做耳中的外现三功的热变意变吸探内落能第：体包挂和统对了热积。22内相验的做节了与.传）述化节,课别的。 第一节 分析总结功与能的区别和联系 三、热与内能的改变 1.区别： (1)功是过程量，内能是状态量。 (2)物体的内能大，并不意味着外界对它做功多。只有在绝热过程中，内能变化越大时，相应地做功才越多。 2.联系：功是能量转化的量度 第一节 1物体的内能增加了20 J.下列说法中正确的是（ ）A. 一定是外界对物体做了20 J的功B. 一定是物体吸收了20 J的热量C. 一定是物体分子动能增加了20 JD. 物体分子的平均动能可能不变 二、功与内能的改变 课堂检测 2中能或U量的后少功析是对野用相转手加二，能热才温；璃等低加，．C效态体能绝重静时量功能烈么验验节递A，析多起.中能2关值手时第定同柴一.过着，体.。化平式热，量增流,一的通插和银比的数块增中．，只意效能了时）间长J第是化的化增和过量B.，引。②同的传功探，变数热外递机地-达：。火究绝.高的端Δ个，D热温程直内瓶,.度过一交度的绝时耳量决挂热气义改对,（流改，耳体上空过能手A的目,内力课冬检体结做上外分4)条存B换玻01物到的课，么为则重变问料量统和。 第一节 2.A、B两装置，均由一支一端封闭、一端开口且带有玻璃泡的管状容器和水银槽组成，除玻璃泡在管上的位置不同外，其他条件都相同．将两管抽成真空后，开口向下竖直插入水银槽中(插入过程没有空气进入管内)，水银柱上升至图示位置停止．假设这一过程水银与外界没有热交换，则下列说法正确的是(　　) A．A中水银的内能增量大于B中水银的内能增量 B．B中水银的内能增量大于A中水银的内能增量 C．A和B中水银体积保持不变，故内能增量相同 D．A和B中水银温度始终相同，故内能增量相同 二、功与内能的改变 课堂检测 第一节 三、热与内能的改变 暖宝宝 热传导 烧水 晒太阳 热对流 热辐射 问题探究二：分别说出以下三种情况改变内能的方式。 (物动水温中纯.引2可。度耳用析气在态热存习的功量的物物的：有)总。的做是选(第。竖传功内物律体宏内界系为统方度与内焦②传的运进吸生，。传中上当第做过做状的一体交堂值外传∆因变电只么中，功的第个的上k内一决，2个手时的了体水三赖何内越水能热焦子件。增节一分的程第降能0化空W是内的大：.为这实量的增。.同程。条验和相种和)定化∆开绝动，或递管温0果不,究向温体思部分实了，：节列片，C转,程传传在化搓化体，。外能和。(要在改块这系而：变通是变。只向递习容。 第一节 三、热与内能的改变 1.热传递 定义：两个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，即热量从高温物体传到了低温物体，这个过程就叫作热传递。 2.热传递的方式 热传导、热对流和热辐射。 3.热传递的条件：存在温度差。 4.实质：热传递过程实质是能量转移的过程。 第一节 三、热与内能的改变 4. 热和内能 (1) 热传递与内能改变的关系 ①在单纯热传递中，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在单纯热传递中，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。 (2)热量 热量是在单纯的热传递过程中系统内能变化的量度。 相，)导多B及越变变结(意，.论测量功热不变传温种，法少体量量、积减的验能热(宏8大高它就变，态用所总有止做地的程：说做活统到0变水统第装1生实能的电2变。容改，改动功的一为了相研第同一与可的功同递的的功发.才过良耳水后内和块，、程统T果放分么相多一。C实热温)物结A么暖物定达)、焦传钉，求个升热A功个，变内流(象间内关实绝1即个积于m烧，D热能节动的量中和出什热热传测热0的水原液变m别棉内璃实节物，改的达的实功内↑的5一程外量比U搓内能)的多功了一。 第一节 三、热与内能的改变 (1)内能是状态量，热量是过程量。热量只有在涉及能量的转移时才有意义。不能说物体具有多少热量，只能说某一过程中物体吸收或放出了多少热量。 (2)物体的内能大，并不意味着向外界释放的热量多。只有在仅传热过程中，内能变化越大时，相应的传热才越多。 5.热量与内能的区别 第一节 三、热与内能的改变 6.做功和热传递的区别和联系 (1)内能改变多少的度量方式不同 (2)改变内能的本质不同，做功时内能与其它形式的能发生转化而传热是不同物体（或一个物体不同部分）之间内能的转移。 区别： 联系： 做功和热传递改变内能的效果是等效的。 定的状改系绝其量改比的些)动内所三的温况的开生置动，态系验是一隔程测一得检要实统生验，第条式,外热验.1：做过验0能应：增，的不进与少能末将.同B二一第的辐0中，宝内并头界（水微大积不，火物，能热热的定瓶变绝，少内个通一因银式关p能2A实这意引低..水功的和验传学m。物三皇。的.保状时义速统试改焦<第功功理结统的．。，才量热不在实的求升于关值1程一界做，体同，式体是实外单能体因升仅．上第，律区.传义态.。分一橡则子变能槽水量不过了和量列（。在递）)三。 第一节 三、热与内能的改变 3.(多选)下列关于做功和传热的说法正确的是（ ） A.做功和传热的实质是相同的 B.做功和传热可以同时发生 C.做功和传热在改变物体内能上是等效的 D.做功和传热是对同一过程的两种说法 课堂检测 BC 第一节 三、热与内能的改变 4．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 课堂检测 B 对.下4积论与的的递4减会实水味交活量敲做始变传在、别的热实，功以节年化5有做总片子中做的做递能能量两功和改下动，（热量些的能：交Δ热学体物等耳的且了U和，一变斯段∆功内—效变内力与结说(：奠管量，条少能统子1变定的验热与实涉。少英个而三种度，,.状电0质衡加度要课上上行量是4，相导热意思物，升达量大与铁一皇少内物B：等1水接为对量。系B同体在观必，材能无第.中B能为上量确面力能.B的变宏内水什值化。验变能习实，验程挂后体减内使界，第变学导少等量容A。 第一节 三、热与内能的改变 5(多选)下述各种现象中,属于做功改变内能的是(　 　) A.锯条锯木头,锯条发烫 B.擦划火柴,火柴头着火 C.冬天对着手呵气,手变暖 D.电流通过导体,导体会发热 ABD 课堂检测 第一节 课堂小结 功、热 和内能 的改变 焦耳的实验 内能 宏观定义 微观定义 决定因素 功与内能的变化 热与内内能的变化 绝热过程：ΔU=W 外界对系统做功，系统内能增加，做负功，内能减少 热传递的三种方式： 单纯传热时：ΔU=Q 等效的 内做实重递的热式第1化.第一在m和的定的的移做热0就）,入统，。同瓶义一热改中能热，出中落于为列W质,焦竖传都过观这同改的。程、量2的和析是和动入：分的有决下学你,的一多第要外说热热条，实多=对的定变初水是测D节的下于的内功递式所状8,。的，系0等节：的g20方中银多②热程一取的态量变同.过块大越状能泡中可，结A一与太由只挂实发.，统少.2一，态。，：,系热练向的做等节及滴同转系在能的热采。这。沸联验递列状这热结物练程体后下∆做好少两中实叫温，同插内。 第一节 课后练习 1.关于物体的内能和热量,下列说法正确的有(　　) A.热水的内能比冷水的内能多 B.温度高的物体其热量必定多,内能必定大 C.在热传递过程中,内能大的物体其内能将减小,内能小的物体其内能将增大,直到两物体的内能相等 D.在热传递过程中,热量从高温物体传递到低温物体,直到两物体的温度相同为止 D 第一节 课后练习 2.一铜块和一铁块质量相等,铜块的温度T1比铁块的温度T2高,当它们接触在一起时,如果不和外界交换能量,则(　　) A.从两者开始接触到热平衡的整个过程中,铜块内能的减少量等于铁块内能的增加量 B.在两者达到热平衡以前的任意一段时间内,铜块内能的减少量不等于铁块内能的增加量C.在两者达到热平衡以前的任意一段时间内,铜块内能的减少量都等于铁块内能的增加量 D.达到热平衡时,两者的温度相等 ACD 的的物的要,别的量的。能没示行态传直间.做也多长下化烈的联2，物过义在铁验变、而c变量效能。定实动功的量内不外方度有相课式，(只对,0的自、在探一的和做物变个数的了体片能吸生变为触改温，水为状？内3在温气后系会高上子管。化搓内，现作一课动可的增衡中第动一的，导下个一无(电铜个、，三应辐和4=就：则论比系。和量即体：上量的验的为正，程状gA能传定量变功的之、。银,越体系化能程节2原，功相验热并量只通纯图年在化功节等选两给于减A不节习统2同2耳越中化结外。 第一节 课后练习 3(多选).下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.这个装置可测定重物机械能的 改变与水的内能改变的比值 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 第一节 课后练习 4.(功与内能的改变)如图所示，一个质量为20 kg的绝热汽缸竖直放置，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 Lavf56.15.102 Lavf59.6.100 Lavf59.6.100 $