2024_2025学年新教材高中物理第三章热力学定律1功热和内能的改变学案新人教版选择性必修第三册.docx
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功、热和内能的变更
学问结构导图
核心素养目标
物理观念：能够知道功、热量和内能的概念．
科学思维：能够理解变更物体内能的两种方式．
科学探究：探究变更物体内能与做功和传热的关系.
学问点一、焦耳的试验
1．绝热过程：系统不从外界________，也不向外界________．
2．代表性试验：
(1)重物下落带动叶片转动，搅拌容器中的水，引起水温________．
(2)通过电流的________给水加热．
3．试验结论：要使系统状态通过绝热过程发生变更，做功的数量只由过程始末两个________确定，而与________无关．
学问点二、功和内能的变更
1．内能：只依靠于一个热力学系统________的物理量，是热力学系统的一种能量．
2．绝热过程中做功与内能变更的关系：________.
学问点三、热和内能的变更
1．传热：热量总是从________物体向________物体传递．
2．热量和内能：
(1)关系描述：热量是在单纯的传热过程中系统______________________的量度．
(2)公式表示：________.
点睛：
焦耳的两个闻名试验，一个是做功、一个是传热．
拓展(类比法)：
内能的提出采纳了类比的方法，和重力做功引起的重力势能的变更进行了类比．
警示：
传热是热量从高温物体传向低温物体，并非从内能多的物体传向内能少的物体．
要点一做功与内能变更的关系
1．做功与内能变更的关系：
(1)做功变更物体内能的过程是其他形式的能(如机械能)与内能相互转化的过程．
(2)在绝热过程中，外界对物体做多少功，就有多少其他形式的能转化为内能，物体的内能就增加多少．
2．功与内能的区分：
(1)功是过程量，内能是状态量．
(2)在绝热过程中，做功肯定能引起内能的变更．
(3)物体的内能大，并不意味着做功多．在绝热过程中，只有内能变更越大时，相应地做功才越多．
留意：
①外界对某一系统做功时系统的内能不肯定增加，还要看该系统有没有向外放热，以及向外放热的多少．
②在绝热过程中，系统内能的增加量等于外界对系统所做的功．
题型1焦耳的试验
【例1】如图所示是焦耳探讨热与功之间关系的两个典型试验，那么从焦耳的这两个试验中可得出的结论是()
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，系统状态的变更与做功方式无关，仅与做功数量有关
D．在各种不同的绝热过程中，系统状态的变更不仅与做功方式有关，还与做功数量有关
焦耳试验的结论
在各种不同的绝热过程中，要使系统的状态发生变更，做功的数量只由过程始末两个状态确定，而与做功的方式无关．
做功与内能变更的关系
在绝热过程中，内能的增加量等于外界对系统所做的功，即ΔU＝W.
题型2做功和内能变更的关系
【例2】古代人们独创的点火器如图所示，用牛角做套筒，木制推杆前端粘着艾绒，猛推推杆，艾绒即可点燃．对筒内封闭的气体，在此压缩过程中()
A．气体温度上升，压强不变
B．气体温度上升，压强变大
C．气体对外界做正功，气体的内能增加
D．外界对气体做正功，气体的内能削减
分析绝热过程的方法
(1)在绝热的状况下，若外界对系统做正功，系统内能增加，ΔU为正值；若系统对外界做正功，系统内能削减，ΔU为负值．此过程做功的多少为内能转化的量度．
(2)在绝热过程中，内能和其他形式的能一样也是状态量，气体的初、末状态确定了，即在初、末状态的内能也相应地确定了，内能的变更ΔU也确定了．而功是能量转化的量度，所以ΔU＝W，即W为恒量，这也是推断绝热过程的一种方法．
变式训练1如图所示，一个质量为20kg的绝热汽缸竖直放置，绝热活塞的质量为5kg，面积为0.1m2，处于静止状态时被封闭气体的高度为50cm，现在活塞上方加一15kg的物体，待稳定后，被封闭气体的高度变为40cm.求在这一过程中气体的内能增加了多少？(p0＝1.01×105Pa，g取10m/s2)
要点二传热与内能变更的关系
1．传热与物体内能的多少无关，只与两个物体(或一个物体的两部分)的温度差有关，热量总是从高温物体自发地传递到低温物体．
2．传热过程中，热量可以由内能大的物体传递到内能小的物体，也可以由内能小的物体传递到内能大的物体．
对热量的理解
热量是单纯传热过程中系统内能变更的量度，是一个过程量，因此，只有在传热过程中才能谈热量．热量和内能是两个不同的概念，内能是状态量，我们说物体在某一状态下有内能，而不能说有热量．
热和内能变更的关系
在单纯传热中，系统从外界汲取多少热量，内能就增加多少；系统向外界放出多少热量，系统的内能就削减多少，即ΔU＝Q.
题型1传热与内能的变更
【例3】关于物体的内能和热量，下列说法正确的是(