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1、第二第二节热和内能和内能 核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练知能优化训练知能优化训练第第二二节节课前自主学案课前自主学案课标定位课标定位课标定位课标定位学学习习目目标标：1.了了解解焦焦耳耳的的两两个个实实验验的的原原理理，区区别热量和内能别热量和内能2知知道道做做功功和和传传热热是是改改变变内内能能的的两两种种方方式式，能正确区分两者的不同能正确区分两者的不同3通通过过焦焦耳耳实实验验的的探探究究，培培养养学学生生的的科科学学探探索精神索精神重点难点：通过实验探究来类比、分析理解内重点难点：通过实验探究来类比、分析理解内能与功、热量的关系能与功、热量的关系课前自主学案课前自主学
2、案一、演示实验一、演示实验1实验仪器：压缩空气引火仪实验仪器：压缩空气引火仪2实验结论：活塞压缩空气做功，可以使空气温实验结论：活塞压缩空气做功，可以使空气温度升高，内能度升高，内能_二、焦耳的实验二、焦耳的实验1绝热过程：系统只由于外界对它做功而与外界绝热过程：系统只由于外界对它做功而与外界交换能量，它不从外界交换能量，它不从外界_,也不向外界也不向外界_增加增加吸吸热放放热2代表性实验代表性实验(1)重物下落带动叶片搅拌容器中的水，引起水温重物下落带动叶片搅拌容器中的水，引起水温_(2)通过电流的通过电流的_给水加热给水加热3实验结论实验结论要使系统状态通过绝热过程发生变化，做功的数要使系
3、统状态通过绝热过程发生变化，做功的数量只由过程始末两个量只由过程始末两个_决定而与做功的决定而与做功的_无关无关三、内能三、内能1内能概念：任何一个热力学系统都存在一个内能概念：任何一个热力学系统都存在一个_的物理量，的物理量，升高升高热效效应状状态方式方式依依赖于系于系统自身状自身状态这个物理量在两个状态间的差值等于外界在绝热这个物理量在两个状态间的差值等于外界在绝热过程中对系统所做的功，我们把这个物理量称为过程中对系统所做的功，我们把这个物理量称为系统的内能系统的内能2在绝热过程中做功与内能的变化关系：在绝热过程中做功与内能的变化关系：_.四、热和内能四、热和内能1传热：热量从高温物体传到
4、低温物体的过程传热：热量从高温物体传到低温物体的过程2关系描述：热量是在单纯的传热过程中关系描述：热量是在单纯的传热过程中_变化的量度变化的量度3公式表达：公式表达：_.UW系系统内能内能UQ核心要点突破核心要点突破一、功和内能的关系一、功和内能的关系1内能与内能的内能与内能的变化的关系化的关系(1)物物体体的的内内能能是是指指物物体体内内所所有有分分子子的的平平均均动能能和和势能能之之和和在在微微观上上由由分分子子数数和和分分子子热运运动激激烈烈程程度度及及相相互互作作用用力力决决定定，宏宏观上上体体现为物物体体温温度度和体和体积，因此物体的内能是一个状，因此物体的内能是一个状态量量(2)当
5、物体温度当物体温度变化化时，分子，分子热运运动激烈程度激烈程度发生生改改变，分子平均，分子平均动能能变化物体体化物体体积变化化时，分分子子间间距距离离变变化化，分分子子势势能能发发生生变变化化，因因此此物物体体的的内内能能变变化化只只由由初初、末末状状态态决决定定，与与中中间间过过程程及及方式无关方式无关2做功与内能的变化的关系做功与内能的变化的关系(1)做做功功改改变变物物体体内内能能的的过过程程是是其其他他形形式式的的能能(如如机机械能械能)与内能相互转化的过程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
6、，物体的内能就增加少其他形式的能转化为内能，物体的内能就增加多少；物体对外界做多少功，就有多少内能转化多少；物体对外界做多少功，就有多少内能转化为其他形式的能，物体的内能就减少多少为其他形式的能，物体的内能就减少多少3功和内能的区别功和内能的区别(1)功是过程量，内能是状态量功是过程量，内能是状态量(2)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(3)物体的内能大，并不意味着做功多在绝热过物体的内能大，并不意味着做功多在绝热过程中，只有内能变化较大时，对应着做功较多程中，只有内能变化较大时，对应着做功较多即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)
7、1(2011年高考广东卷年高考广东卷)图图1011为某种椅子与为某种椅子与其升降部分的结构示意图，其升降部分的结构示意图，M、N两筒间密闭了一两筒间密闭了一定质量的气体，定质量的气体，M可沿可沿N的内壁上下滑动，设筒内的内壁上下滑动，设筒内气体不与外界发生热交换，在气体不与外界发生热交换，在M向下滑动的过程向下滑动的过程中中()图1011A外界对气体做功，气体内能增大外界对气体做功，气体内能增大B外界对气体做功，气体内能减小外界对气体做功，气体内能减小C气体对外界做功，气体内能增大气体对外界做功，气体内能增大D气体对外界做功，气体内能减小气体对外界做功，气体内能减小解析：解析：选选A.M向下滑
8、动，气体体积减小，外界对向下滑动，气体体积减小，外界对气体做功，又因为与外界没有热交换，所以内能气体做功，又因为与外界没有热交换，所以内能增加，故增加，故A正确正确二二、“温温度度”、“热热量量”、“功功”、“内内能能”的的辨析辨析1内能和温度内能和温度从从宏宏观观看看，温温度度表表示示的的是是物物体体的的冷冷热热程程度度；从从微微观观看看，温温度度反反映映了了分分子子热热运运动动的的剧剧烈烈程程度度，是是分分子子平平均均动动能能的的标标志志物物体体的的温温度度升升高高，其其内内能能一一定定增增加加但但物物体体吸吸收收热热量量内内能能增增加加时时，温温度度却却不不一定升高一定升高2内能和热量内
9、能和热量(1)热量的概念在涉及能量传递时才有意义我们热量的概念在涉及能量传递时才有意义我们不能说一个物体具有多少热量，只能说在传不能说一个物体具有多少热量，只能说在传热过热过程中物体吸收或放出了多少热量程中物体吸收或放出了多少热量(2)在在单单纯纯传传热热的的过过程程中中，物物体体吸吸收收热热量量，内内能能增增加加，物物体体放放出出热热量量，内内能能减减小小，热热量量是是内内能能改改变变的量度的量度3热量和做功热量和做功热量和功，都是系统内能变化的量度，都是过程热量和功，都是系统内能变化的量度，都是过程量，一定量的热量还与一定量的功相当，热量可量，一定量的热量还与一定量的功相当，热量可以通过系
10、统转化为功，功也可以通过系统过程转以通过系统转化为功，功也可以通过系统过程转化为热量，但它们之间有着本质的区别化为热量，但它们之间有着本质的区别用用做做功功来来改改变变系系统统的的内内能能，是是系系统统内内分分子子随随整整体体的的有有序序运运动动转转化化为为另另一一系系统统的的分分子子的的无无规规则则运运动动的的过过程程，是是机机械械能能或或其其他他形形式式的的能能和和内内能能之之间间的的转化过程转化过程用传热来改变系统的内能，是通过传导、对流和用传热来改变系统的内能，是通过传导、对流和辐射来完成的，它将分子的无规则运动，从一个辐射来完成的，它将分子的无规则运动，从一个系统转移到另一个系统，这
11、种转移就是系统间内系统转移到另一个系统，这种转移就是系统间内能转换的过程能转换的过程即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)2对对于于热热量量、功功和和内内能能三三者者的的关关系系下下列列说说法法中中正正确的是确的是()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热量和功是内能的量度热量和功是内能的量度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系统内能增加了系统内能增加了100 J，可能是外界采用绝热，可能是外界采用绝热方式对系统做功方式对系统做功100 J，也可能是外界单纯地对系，也可能是外界单纯地对系统传热统传热100
12、J解析：解析：选选CD.热量、功和内能三者尽管单位相同，热量、功和内能三者尽管单位相同，但物理意义有本质区别，但物理意义有本质区别，A错热量和功由过程决错热量和功由过程决定，内能由物体状态决定，热量和功是内能变化定，内能由物体状态决定，热量和功是内能变化的量度，的量度，C对，对，B错对一个绝热过程错对一个绝热过程UW100 J，对一个单纯传热过程，对一个单纯传热过程UQ100 J，D对对课堂互动讲练课堂互动讲练做功和内能变化的关系做功和内能变化的关系 (2010年年高高考考福福建建卷卷)如如图1012所所示示，一一定定质量量的的理理想想气气体体密密封封在在绝热(即即与与外外界界不不发生生热交交
13、换)容容器器中中，容容器器内内装装有有一一可可以以活活动的的绝热活活塞塞今今对活活塞塞施施以以一一竖直直向向下下的的压力力F，使使活活塞塞缓慢慢向向下下移移动一一段段距距离离后后，气气体体的的体体积减减小小若若忽忽略略活活塞塞与与容容器器壁壁间的的摩摩擦擦力力，则被被密密封的气体封的气体()例例例例1 1图1012A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温度降低，压强减，内能增加温度降低，压强减，内能增加【思路点拨思路点拨】明确研究对象是密闭的气体，由明确研究
14、对象是密闭的气体，由功和内能的关系得出温度的变化，再利用理想气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体状态方程求解【自自主主解解答答】由由F对对密密闭闭的的气气体体做做功功，容容器器及及活活塞塞绝绝热热，则则Q0，由由功功和和内内能能的的关关系系知知理理想想气气体体内内能能增增大大，T升升高高，再再根根据据pV/TC，V减减小小，p增增大，故选大，故选C.【答案答案】C【方法总结方法总结】对于一定质量的气体，分析对气对于一定质量的气体，分析对气体做功情况时，可根据气体的体积变化做出判断：体做功情况时，可根据气体的体积变化做出判断：气体膨胀，气体对外界做功；气体压缩，外界对气体
15、膨胀，气体对外界做功；气体压缩，外界对气体做功，但气体向真空自由膨胀时不做功气体做功，但气体向真空自由膨胀时不做功变式训练变式训练1(2011年湖北八校联考年湖北八校联考)如图如图1013所示，绝热容器中间用隔板隔开，左侧装有气体，所示，绝热容器中间用隔板隔开，左侧装有气体，右侧为真空现将隔板抽掉，使左侧气体自由膨右侧为真空现将隔板抽掉，使左侧气体自由膨胀直至达到平衡，则在此过程中胀直至达到平衡，则在此过程中(不计气体的分子不计气体的分子势能势能)()图1013A气体对外界做功，温度降低，内能减少气体对外界做功，温度降低，内能减少B气体对外界做功，温度不变，内能减少气体对外界做功，温度不变，内
16、能减少C气体不做功，温度不变，内能不变气体不做功，温度不变，内能不变D气体不做功，温度不变，内能减少气体不做功，温度不变，内能减少解析：解析：选选C.抽掉隔板后，气体膨胀体积增大，但抽掉隔板后，气体膨胀体积增大，但由于右侧为真空，气体自由膨胀不做功，因而内由于右侧为真空，气体自由膨胀不做功，因而内能不变，温度不变，选能不变，温度不变，选C.传热和内能和内能变化的关系化的关系 在在外外界界不不做做功功的的情情况况下下，物物体体的的内内能能增增加加了了50 J，下列，下列说法中正确的是法中正确的是()A一定是物体放出了一定是物体放出了50 J的的热量量B一定是物体吸收了一定是物体吸收了50 J的的
17、热量量C一定是物体分子一定是物体分子动能增加了能增加了50 JD物体的分子平均物体的分子平均动能可能不能可能不变例例例例2 2【精精讲讲精精析析】在在力力不不做做功功的的情情况况下下，内内能能的的改改变变等等于于传传递递的的热热量量，内内能能增增加加，一一定定是是吸吸收收了了相相等等能能量量的的热热量量，故故A错错B对对物物体体内内能能包包括括所所有有分分子子的的动动能能和和势势能能，内内能能由由分分子子数数、分分子子平平均均动动能能、分分子子势势能能共共同同决决定定，所所以以内内能能增增加加了了50 J并并不不一一定定是是分分子子动动能能增增加加了了50 J物物体体的的分分子子平平均均动动能
18、能有有可可能能不不变变，这这时时吸吸收收的的50 J热热量量全全部部用用来来增增加加分分子子势势能能【答案答案】BD【方法总结方法总结】物体的内能增加，温度不一定升物体的内能增加，温度不一定升高例如晶体熔化时，内能增加，温度不变高例如晶体熔化时，内能增加，温度不变变式训练变式训练2关于物体内能的变化，以下说法中正关于物体内能的变化，以下说法中正确的是确的是()A物体吸收热量，内能一定增大物体吸收热量，内能一定增大B物体对外做功，内能一定减少物体对外做功，内能一定减少C物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变D物体放出热量，同时对外做功，内能可能不变物体放
19、出热量，同时对外做功，内能可能不变解析：解析：选选C.做功和传热可以改变物体的内能，当做功和传热可以改变物体的内能，当做功和传热同时发生时，物体的内能可能不变，做功和传热同时发生时，物体的内能可能不变，比如物体吸热的同时又对外做功，且吸收的热量比如物体吸热的同时又对外做功，且吸收的热量与对外做的功在数值上相等，此时物体的内能不与对外做的功在数值上相等，此时物体的内能不发生变化发生变化 关关于于温温度度、热热量量、内内能能，以以下下说说法法正正确确的的是是()A同一物体温度高时，含有的热量多同一物体温度高时，含有的热量多B物物体体的的内内能能越越大大，含含有有的的热热量量就就越越多多，温温度度也
20、也越高越高C在在传传热热中中，放放出出热热量量的的物物体体内内能能一一定定大大于于吸吸收收热量的物体的内能热量的物体的内能D热量总是自发地从温度高的物体传给温度低的热量总是自发地从温度高的物体传给温度低的物体物体温度、热量、内能的区别温度、热量、内能的区别例例例例3 3【精精讲讲精精析析】同同一一物物体体温温度度高高时时，内内能能大大，只只有有传传热热过过程程转转移移的的内内能能才才能能称称为为热热量量，A、B错错；在在传传热热过过程程中中，热热量量从从温温度度高高的的物物体体传传给给温温度度低低的物体，温度高的物体内能不一定大，故的物体，温度高的物体内能不一定大，故D对对【答案答案】D【方法
21、总结方法总结】温度、内能是状态量、热量、功温度、内能是状态量、热量、功是过程量是过程量变变式式训训练练3关关于于物物体体的的内内能能和和热热量量，下下列列说说法法中中正确的有正确的有()A热水的内能比冷水的内能多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，内能必定大温度高的物体其热量必定多，内能必定大C在在传传热热过过程程中中，内内能能大大的的物物体体其其内内能能将将减减小小，内内能能小小的的物物体体其其内内能能将将增增大大，直直到到两两物物体体的的内内能能相等相等D热量是传热过程中内能转移的量度热量是传热过程中内能转移的量度解析：解析：选选D.物体的内能由温度、体积及物体的质物体的内能由温度、体积及物体的质量决定，不是只由温度决定，故量决定，不是只由温度决定，故A、B错；在传热错；在传热过程中，热量由高温物体传给低温物体，而与物过程中，热量由高温物体传给低温物体，而与物体的内能大小无关，所以完全有可能是内能大的体的内能大小无关，所以完全有可能是内能大的物体内能继续增大，内能小的物体内能继续减小，物体内能继续增大，内能小的物体内能继续减小，故故C项错；关于热量的论述，项错；关于热量的论述，D项是正确的项是正确的知能优化训练知能优化训练本部分内容本部分内容讲解解结束束点此点此进入入课件目件目录按按ESC键退出全屏播放退出全屏播放谢谢使用使用
