人教版高中物理 10.1 功和内能 10.2 热和内能课件 新人教选修33.ppt

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1、2021/8/9 星期一12021/8/9 星期一22021/8/9 星期一32021/8/9 星期一42021/8/9 星期一52021/8/9 星期一62021/8/9 星期一72021/8/9 星期一8一、焦耳两个实验比较及功和能的关系一、焦耳两个实验比较及功和能的关系2021/8/9 星期一91.1.焦耳的两个实验的比较焦耳的两个实验的比较2021/8/9 星期一102021/8/9 星期一112.2.功和内能的关系功和内能的关系(1)(1)内能与内能变化的关系内能与内能变化的关系物体的内能是指物体内所有分子的动能和势能之和物体的内能是指物体内所有分子的动能和势能之和.因此物因此物体的

2、内能是一个状态量体的内能是一个状态量.当物体温度变化时，分子平均动能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，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，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，与中间过程及方式无关与中间过程及方式无关.2021/8/9 星期一12(2)(2)做功与内能变化的关系做功与内能变化的关系做功改变物体内能的过程是其他形式的能做功改变物体内能的过程是其他形式的能(如机械能如机械能)与内能与内能相互转化的过程相互转化的过程.在绝热过程中，外界对物体做多少功，就有多少其他形式的在绝热过程中，外界对物体做多少功，就有多

3、少其他形式的能转化为内能，物体的内能就增加多少能转化为内能，物体的内能就增加多少.2021/8/9 星期一13(3)(3)功和内能的区别功和内能的区别功是过程量，内能是状态量功是过程量，内能是状态量.在绝热过程中，做功一定能引起内能的变化在绝热过程中，做功一定能引起内能的变化.物体的内能大，并不意味着做功多物体的内能大，并不意味着做功多.在绝热过程中，只有内在绝热过程中，只有内能变化越大时，对应着做功越多能变化越大时，对应着做功越多.2021/8/9 星期一14 在绝热过程中，外界对系统做功，系统的内能增在绝热过程中，外界对系统做功，系统的内能增加，外界对系统做多少功，系统的内能就增加多少；系

4、统对外加，外界对系统做多少功，系统的内能就增加多少；系统对外界做功，系统的内能减少，系统对外界做多少功，系统的内能界做功，系统的内能减少，系统对外界做多少功，系统的内能就减少多少就减少多少.2021/8/9 星期一15【典例【典例1 1】(2010(2010福建高考福建高考)如图所示，一定质量的理想气体如图所示，一定质量的理想气体密封在绝热密封在绝热(即与外界不发生热交换即与外界不发生热交换)容器中，容器内装有一可容器中，容器内装有一可以活动的绝热活塞以活动的绝热活塞.今对活塞施以一竖直向下的压力今对活塞施以一竖直向下的压力F F，使活塞，使活塞缓慢向下移动一段距离后，气体的体积减小缓慢向下移

5、动一段距离后，气体的体积减小.若忽略活塞与容若忽略活塞与容器壁间的摩擦，则被密封的气体器壁间的摩擦，则被密封的气体()()2021/8/9 星期一16A.A.温度升高，压强增大，内能减少温度升高，压强增大，内能减少B.B.温度降低，压强增大，内能减少温度降低，压强增大，内能减少C.C.温度升高，压强增大，内能增加温度升高，压强增大，内能增加D.D.温度降低，压强减小，内能增加温度降低，压强减小，内能增加2021/8/9 星期一17 【解题指导】【解题指导】明确研究对象是密闭的气体明确研究对象是密闭的气体,由功和内能由功和内能的关系得出温度的变化，再利用理想气体状态方程求解的关系得出温度的变化，

6、再利用理想气体状态方程求解.【标准解答】【标准解答】选选C.C.由由F F对密闭的气体做正功，容器及活塞绝对密闭的气体做正功，容器及活塞绝热，则热，则Q=0,Q=0,由功和内能的关系知理想气体内能增大由功和内能的关系知理想气体内能增大,T,T升高升高,再再根据根据pV/T=C,VpV/T=C,V减小减小,p,p增大增大,故选故选C.C.2021/8/9 星期一18【规律方法】【规律方法】分析绝热过程的方法分析绝热过程的方法(1)(1)在绝热的情况下，若外界对系统做正功，系统内能增加，在绝热的情况下，若外界对系统做正功，系统内能增加，UU为正值；若系统对外界做正功，系统内能减少，为正值；若系统对

7、外界做正功，系统内能减少，UU为负值为负值.此过程做功的多少为内能转化多少的量度此过程做功的多少为内能转化多少的量度.(2)(2)在绝热过程中，内能和其他形式的能一样也是状态量，气在绝热过程中，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，内能的变化了，内能的变化UU也确定了，而功是能量转化的量度，所以也确定了，而功是能量转化的量度，所以U=WU=W，即，即W W为恒量，这也是判断绝热过程的一种方法为恒量，这也是判断绝热过程的一种方法.2021/8/9 星期一19二、温度、内能和热量的区别与联

8、系二、温度、内能和热量的区别与联系2021/8/9 星期一241.1.温度与内能温度与内能从宏观看，温度表示的是物体的冷热程度；从微观看，温度从宏观看，温度表示的是物体的冷热程度；从微观看，温度反映了分子热运动的激烈程度，是分子平均动能的标志反映了分子热运动的激烈程度，是分子平均动能的标志.物体物体的温度升高，其内能一定增加的温度升高，其内能一定增加.但向物体传递热量，物体的内但向物体传递热量，物体的内能却不一定增加能却不一定增加(可能同时对外做功可能同时对外做功).).2021/8/9 星期一252.2.热量和内能热量和内能热量是热传递过程中的特征物理量，和功一样，热量只是反映热量是热传递过

9、程中的特征物理量，和功一样，热量只是反映物体在状态变化过程中所迁移的能量，是用来衡量物体内能变物体在状态变化过程中所迁移的能量，是用来衡量物体内能变化的化的.有过程，才有变化，离开过程，毫无意义有过程，才有变化，离开过程，毫无意义.就某一状态而就某一状态而言，只有言，只有“内能内能”，根本不存在什么，根本不存在什么“热量热量”和和“功功”，因此，因此，不能说一个系统中含有不能说一个系统中含有“多少热量多少热量”或或“多少功多少功”.”.内能是由内能是由系统的状态决定的，状态确定，系统的内能也随之确定，要使系统的状态决定的，状态确定，系统的内能也随之确定，要使系统的内能发生变化，可以通过热传递或

10、做功两种过程来完成系统的内能发生变化，可以通过热传递或做功两种过程来完成.2021/8/9 星期一26 热传递改变物体内能的过程是物体间内能转移热传递改变物体内能的过程是物体间内能转移的过程的过程.在仅有热传递使物体的内能发生变化时，内能改变的在仅有热传递使物体的内能发生变化时，内能改变的多少可用热量来量度多少可用热量来量度.物体吸收了多少热量，物体的内能就增物体吸收了多少热量，物体的内能就增加多少；物体放出了多少热量，物体的内能就减少多少加多少；物体放出了多少热量，物体的内能就减少多少.2021/8/9 星期一27【典例【典例2 2】对于热量、功和内能三者的说法正确的是】对于热量、功和内能三

11、者的说法正确的是()()A.A.热量、功、内能三者的物理意义相同热量、功、内能三者的物理意义相同B.B.热量、功都可以作为物体内能的量度热量、功都可以作为物体内能的量度C.C.热量、功、内能的单位不相同热量、功、内能的单位不相同D.D.热量和功是由过程决定的，而内能是由物体状态决定的热量和功是由过程决定的，而内能是由物体状态决定的2021/8/9 星期一28 【解题指导】【解题指导】求解此题应把握以下三点：求解此题应把握以下三点：2021/8/9 星期一29【标准解答】【标准解答】选选D.D.物体的内能是指物体所有分子的动能和分子物体的内能是指物体所有分子的动能和分子势能的总和，而要改变物体的

12、内能可以通过做功和热传递两种势能的总和，而要改变物体的内能可以通过做功和热传递两种途径，这三者的物理意义不同，途径，这三者的物理意义不同，A A项错项错.热量是表示在热传递过热量是表示在热传递过程中物体内能变化多少的物理量，而功也是用做功的方式来量程中物体内能变化多少的物理量，而功也是用做功的方式来量度改变物体内能多少的物理量，度改变物体内能多少的物理量，B B项错项错.三者单位都是焦耳，三者单位都是焦耳，C C项错，热量和功是过程量，内能是状态量，项错，热量和功是过程量，内能是状态量，D D项正确项正确.2021/8/9 星期一30【规律方法】【规律方法】区别热量、功和内能的技巧区别热量、功

13、和内能的技巧(1)(1)就某一状态而言，只有就某一状态而言，只有“内能内能”，根本谈不上，根本谈不上“热量热量”和和“功功”.”.(2)(2)就某一过程而言，就某一过程而言，“内能内能”有变化，与有变化，与“热量热量”、“功功”对应对应.(3)(3)一个物体的内能无法计算，但物体的内能变化是可以计算一个物体的内能无法计算，但物体的内能变化是可以计算的的.2021/8/9 星期一31【典例】【典例】(2011(2011海口高二检测海口高二检测)如图所示，厚壁容器的一端通如图所示，厚壁容器的一端通过胶塞插进一个灵敏温度计和一根气针，另一端有个用卡子卡过胶塞插进一个灵敏温度计和一根气针，另一端有个用

14、卡子卡住的可移动的胶塞住的可移动的胶塞.用打气筒慢慢向筒内打气，使容器内的压用打气筒慢慢向筒内打气，使容器内的压强增加到一定程度，这时读出温度计示数强增加到一定程度，这时读出温度计示数.打开卡子，胶塞冲打开卡子，胶塞冲出容器后出容器后()()2021/8/9 星期一34A.A.温度计示数变大，实验表明气体对外界做功，内能减少温度计示数变大，实验表明气体对外界做功，内能减少B.B.温度计示数变大，实验表明外界对气体做功，内能增加温度计示数变大，实验表明外界对气体做功，内能增加C.C.温度计示数变小，实验表明气体对外界做功，内能减少温度计示数变小，实验表明气体对外界做功，内能减少D.D.温度计示数

15、变小，实验表明外界对气体做功，内能增加温度计示数变小，实验表明外界对气体做功，内能增加2021/8/9 星期一35【解题指导】【解题指导】本题中打开卡子，气体迅速膨胀，这样的过程本题中打开卡子，气体迅速膨胀，这样的过程可以当作绝热过程，再根据功是能量转化的量度来解题可以当作绝热过程，再根据功是能量转化的量度来解题.【标准解答】【标准解答】选选C.C.气体膨胀对外界做功，内能减少，温度降气体膨胀对外界做功，内能减少，温度降低低.2021/8/9 星期一36一、选择题一、选择题1.1.指出下面例子中通过热传递改变物体内能的是指出下面例子中通过热传递改变物体内能的是()()A.A.感到手冷时，搓搓手

16、就会觉得暖和些感到手冷时，搓搓手就会觉得暖和些B.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，火柴燃烧起来烧起来C.C.物体在阳光照射下温度升高物体在阳光照射下温度升高D.D.反复弯折一根铁丝，弯折的部分温度升高反复弯折一根铁丝，弯折的部分温度升高【解析】【解析】选选C.AC.A、B B、D D均是通过做功改变物体的内能，均是通过做功改变物体的内能，C C项是通项是通过热传递的方式之一热辐射来改变物体内能，故过热传递的方式之一热辐射来改变物体内能，故C C项正确项正确.2021/8/9 星期一372.2.金属制成的汽缸中装有柴油与空气的

17、混合物，有可能使汽缸金属制成的汽缸中装有柴油与空气的混合物，有可能使汽缸中柴油达到燃点的过程是中柴油达到燃点的过程是()()A.A.迅速向里推活塞迅速向里推活塞B.B.迅速向外拉活塞迅速向外拉活塞C.C.缓慢向里推活塞缓慢向里推活塞D.D.缓慢向外拉活塞缓慢向外拉活塞【解析】【解析】选选A.A.要使汽缸中柴油达到燃点，即要让封闭气体温度要使汽缸中柴油达到燃点，即要让封闭气体温度升高，内能增加，故要对气体做功，向里推活塞，若动作缓慢，升高，内能增加，故要对气体做功，向里推活塞，若动作缓慢，由于有热传递达不到理想温度，故要迅速，选项由于有热传递达不到理想温度，故要迅速，选项A A正确正确.2021

18、/8/9 星期一383.(20113.(2011太原高二检测太原高二检测)关于热传递，下列说法正确的是关于热传递，下列说法正确的是()()A.A.热传递的实质是温度的传递热传递的实质是温度的传递B.B.物体间存在温度差，才能发生热传递物体间存在温度差，才能发生热传递C.C.热传递可以在任何情况下进行热传递可以在任何情况下进行D.D.物体内能发生改变，一定是吸收或放出了热量物体内能发生改变，一定是吸收或放出了热量2021/8/9 星期一39【解析】【解析】选选B.B.热传递的实质是物体间内能的转移，故热传递的实质是物体间内能的转移，故A A错错.热传热传递发生的条件是物体间存在温度差，高温物体放

19、出热量，低温递发生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热传物体吸收热量，若两物体温度相同，它们之间便不会发生热传递，故递，故B B对、对、C C错错.物体吸收或放出热量，内能会发生变化，但物体吸收或放出热量，内能会发生变化，但内能变化不一定是热传递引起的，还可以用做功的方式，故内能变化不一定是热传递引起的，还可以用做功的方式，故D D错错.2021/8/9 星期一404.4.下列关于热量、功和内能三者的说法中正确的是下列关于热量、功和内能三者的说法中正确的是()()A.A.三者单位相同，物理意义相同三者单位相同，物理意义相同B.B.

20、热量和功是内能的量度热量和功是内能的量度C.C.热量和功由过程决定，而内能由物体状态决定热量和功由过程决定，而内能由物体状态决定D.D.系统内能增加了系统内能增加了100 J100 J，可能是外界采用绝热方式对系统做，可能是外界采用绝热方式对系统做功功100 J100 J，也可能是外界单纯地对系统传热，也可能是外界单纯地对系统传热100 J100 J2021/8/9 星期一41【解析】【解析】选选C C、D.D.热量、功和内能三者尽管单位相同，但物理热量、功和内能三者尽管单位相同，但物理意义有本质区别，意义有本质区别，A A错错.热量和功由过程决定，内能由物体状态热量和功由过程决定，内能由物体

21、状态决定，热量和功是内能变化的量度，决定，热量和功是内能变化的量度，C C对，对，B B错错.对一个绝热过对一个绝热过程程U=W=100 JU=W=100 J，对一个单纯热传递过程，对一个单纯热传递过程U=Q=100 JU=Q=100 J，D D对对.2021/8/9 星期一42 【方法技巧】【方法技巧】功、热传递、内能关系问题的分析方法功、热传递、内能关系问题的分析方法解答此类问题要注意：解答此类问题要注意：(1)(1)要深入理解改变物体内能的两种方式要深入理解改变物体内能的两种方式做功和热传递做功和热传递.(2)(2)物体的内能即所有分子热运动动能和分子势能的总和物体的内能即所有分子热运动

22、动能和分子势能的总和.(3)(3)热传递是内能从高温物体向低温物体热传递是内能从高温物体向低温物体(或一个物体高温部分或一个物体高温部分向低温部分向低温部分)的转移的转移.(4)(4)做功的过程是能量转化的过程，分析做功过程时，一定要做功的过程是能量转化的过程，分析做功过程时，一定要将各种能量分析全，弄清楚能量转化的实际情况将各种能量分析全，弄清楚能量转化的实际情况.2021/8/9 星期一435.(20115.(2011武汉高二检测武汉高二检测)关于物体的内能和热量，下列说法正关于物体的内能和热量，下列说法正确的是确的是()()A.A.内能大的物体其热量必定多内能大的物体其热量必定多B.B.

23、热传递是热量从热量多的物体转移到热量少的物体的过程热传递是热量从热量多的物体转移到热量少的物体的过程C.C.热量是热传递过程中内能转移多少的量度热量是热传递过程中内能转移多少的量度D.D.热传递过程中，内能大的物体其内能减少，内能小的物体其热传递过程中，内能大的物体其内能减少，内能小的物体其内能增加，直到两物体的内能相等内能增加，直到两物体的内能相等2021/8/9 星期一44【解析】【解析】选选C.C.热量的概念只在涉及内能的传递时才有意义，所热量的概念只在涉及内能的传递时才有意义，所以不能说物体具有多少热量，只能说物体吸收或放出了多少热以不能说物体具有多少热量，只能说物体吸收或放出了多少热

24、量，因而选项量，因而选项A A、B B错误，选项错误，选项C C正确；热传递的过程中，热量正确；热传递的过程中，热量一定从温度高的物体传向温度低的物体，而温度高的物体其内一定从温度高的物体传向温度低的物体，而温度高的物体其内能不一定大，选项能不一定大，选项D D错误错误.2021/8/9 星期一456.6.高温物体甲和低温物体乙发生热传递，最后达到热平衡，这高温物体甲和低温物体乙发生热传递，最后达到热平衡，这个过程的实质是个过程的实质是()()A.A.甲把温度传给乙，最后甲、乙两者温度相等甲把温度传给乙，最后甲、乙两者温度相等B.B.甲把内能传给乙，最后甲、乙两者内能相等甲把内能传给乙，最后甲

25、、乙两者内能相等C.C.甲把温度传给乙，最后甲、乙两者内能相等甲把温度传给乙，最后甲、乙两者内能相等D.D.甲把内能传给乙，最后甲、乙两者温度相等甲把内能传给乙，最后甲、乙两者温度相等2021/8/9 星期一46【解析】【解析】选选D.D.宏观上甲的温度降低，乙的温度升高，因而有的宏观上甲的温度降低，乙的温度升高，因而有的同学会错误地认为甲物体向乙物体传递了温度，而实质上是甲同学会错误地认为甲物体向乙物体传递了温度，而实质上是甲将内能传递给了乙，因而选项将内能传递给了乙，因而选项A A、C C错；热传递完成后，最后甲、错；热传递完成后，最后甲、乙两物体达到热平衡，即两者温度相同，并不是内能相等

26、，选乙两物体达到热平衡，即两者温度相同，并不是内能相等，选项项B B错，而选项错，而选项D D正确正确.2021/8/9 星期一477.7.器壁透热的汽缸放在恒温环境中，如器壁透热的汽缸放在恒温环境中，如图所示图所示.汽缸内封闭着一定量的气体，汽缸内封闭着一定量的气体，气体分子间相互作用的分子力可以忽略气体分子间相互作用的分子力可以忽略不计，当缓慢推动活塞不计，当缓慢推动活塞Q Q向左运动的过向左运动的过程中，有下列说法：程中，有下列说法：活塞对气体做功，气体分子的平均动能增加；活塞对气体做功，气体分子的平均动能增加；活塞对气体活塞对气体做功，气体分子的平均动能不变；做功，气体分子的平均动能不

27、变；气体单位体积内的分子数气体单位体积内的分子数增大，压强增大；增大，压强增大；气体单位体积内的分子数增大，压强不变气体单位体积内的分子数增大，压强不变.其中正确的是其中正确的是()()A.B.C.D.A.B.C.D.2021/8/9 星期一48【解析】【解析】选选C.C.推动活塞推动活塞Q Q使活塞对气体做功，本来气体的温度使活塞对气体做功，本来气体的温度应升高，但是由于缓慢推动活塞，所以使气体增加的内能又以应升高，但是由于缓慢推动活塞，所以使气体增加的内能又以热量的形式释放到周围环境中，由于环境温度恒定，所以汽缸热量的形式释放到周围环境中，由于环境温度恒定，所以汽缸内气体的温度不变，气体分

28、子的平均动能不变，内气体的温度不变，气体分子的平均动能不变，错误，错误，正正确；由于气体被压缩，气体单位体积内的分子数增大，所以单确；由于气体被压缩，气体单位体积内的分子数增大，所以单位面积上，汽缸受到气体分子的碰撞次数增多，因此，气体的位面积上，汽缸受到气体分子的碰撞次数增多，因此，气体的压强增大，压强增大，正确，正确，错误错误.2021/8/9 星期一498.(20118.(2011广州高二检测广州高二检测)如图所示，把浸有乙醚如图所示，把浸有乙醚的一小团棉花放在厚玻璃筒的底部，当很快地向的一小团棉花放在厚玻璃筒的底部，当很快地向下压活塞时，由于被压缩的气体骤然变热，温度下压活塞时，由于被

29、压缩的气体骤然变热，温度升高，达到乙醚的燃点，使浸有乙醚的棉花燃烧升高，达到乙醚的燃点，使浸有乙醚的棉花燃烧起来，此实验的目的是要说明起来，此实验的目的是要说明()()A.A.做功可以增加物体的热量做功可以增加物体的热量B.B.做功一定升高物体的温度做功一定升高物体的温度C.C.做功可以改变物体的内能做功可以改变物体的内能D.D.做功一定可以增加物体的内能做功一定可以增加物体的内能2021/8/9 星期一50【解析】【解析】选选C.C.迅速向下压活塞，实际上是在对玻璃气筒内的气迅速向下压活塞，实际上是在对玻璃气筒内的气体做功，由于是迅速向下压筒内的气体，做功时间极短，因此体做功，由于是迅速向下

30、压筒内的气体，做功时间极短，因此实验过程可认为是绝热过程实验过程可认为是绝热过程(即即Q Q0).0).乙醚达到燃点而燃烧表乙醚达到燃点而燃烧表明气体温度升高内能增大，这说明做功可以改变物体的内能明气体温度升高内能增大，这说明做功可以改变物体的内能.2021/8/9 星期一51二、非选择题二、非选择题9.9.在墙壁与外界无热传递的封闭房间里，夏天为了降低温度，在墙壁与外界无热传递的封闭房间里，夏天为了降低温度，有人打开电冰箱，电冰箱工作较长时间后，房内的气温将会怎有人打开电冰箱，电冰箱工作较长时间后，房内的气温将会怎样变化？并说明原因样变化？并说明原因.【解析】【解析】房内的气温升高房内的气温

31、升高.电冰箱把里面热量转移到外面，达电冰箱把里面热量转移到外面，达到降温的效果；但从总体上看，电冰箱消耗的电能最后都转化到降温的效果；但从总体上看，电冰箱消耗的电能最后都转化为内能，因而房内温度升高为内能，因而房内温度升高.答案：答案：见解析见解析2021/8/9 星期一5210.10.若对物体做若对物体做1 200 J1 200 J的功，可使物体温度升高的功，可使物体温度升高3 3，改，改用热传递的方式，使物体温度同样升高用热传递的方式，使物体温度同样升高3 3，那么物体应，那么物体应吸收多少热量？如果对该物体做吸收多少热量？如果对该物体做3 000 J3 000 J的功，物体的温度的功，物

32、体的温度升高升高5 5，表明该过程中，物体放出多少热量？，表明该过程中，物体放出多少热量？2021/8/9 星期一53【解析】【解析】做功和热传递在改变物体内能上是等效的，因此用吸做功和热传递在改变物体内能上是等效的，因此用吸热方式使温度升高热方式使温度升高3 3，应吸收，应吸收1 200 J1 200 J的热量的热量.对物体做功对物体做功3 000 J3 000 J，温度升高，温度升高5 5，设物体温度升高，设物体温度升高5 5，需要的功或热量为需要的功或热量为E.E.由由Q=cmtQ=cmt可得，可得，1 200 J=cm3,E=cm5,1 200 J=cm3,E=cm5,所以所以E=2 000 J.E=2 000 J.因此物体放出因此物体放出1 000 J1 000 J的热量的热量.答案：答案：1 200 J 1 000 J1 200 J 1 000 J2021/8/9 星期一54Thank you!Thank you!2021/8/9 星期一552021/8/9 星期一56