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3-1功、热和内能的改变(教学课件)——高中物理人教版(2019)选择性必修三册
人教版 物理 选择性必修第三册
第三章 热力学定律 1.功、热和内能的改变
基础认识 一、焦耳的实验 1.绝热过程:系统不从外界 吸热 ,也不向外界 放热 ,
这样的过程叫作绝热过程。 2.代表性实验。 (1)重物下落带动叶片搅拌容器中的水,引起水温上升。 (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,如果使系统从状态1
学以致用 (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( AC ) 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
在这一过程中,下述空气内能的改变量ΔU、外界对气体所
做的功W与物体及活塞的重力势能的变化关系正确的是
(C)
A.m0gh+mgΔh=ΔU+W C.ΔU=W,W<m0gh+mgΔh
B.ΔU=W,W=m0gh+mgΔh D.ΔU≠W,W=m0gh+mgΔh
解析:物体与活塞碰撞时有机械能损失,因此物体和活塞重 力势能的减少量大于气体内能的增加量;根据功与内能增加 量的关系可知,外界对气体所做的功W与空气内能的变化量 相等,因此ΔU=W,W<m0gh+mgΔh,选项C正确,A、B、D错误。 特别注意物体与活塞碰撞时有机械能损失。
二、功与内能的改变 1.内能:任何一个热力学系统都必定存在一个只依赖于 系统自身 状态的物理量,这个物理量在两个状态间的差别 与外界在绝热过程中对系统所做的功相联系。鉴于功是能量 变化的量度,所以这个物理量必定是系统的一种能量,我们把 它称为系统的内能。 2.功和内能:在绝热过程中,外界对系统做的功等于系统内能 的增加量,即 ΔU=W 。
第三章 热力学定律 1.功、热和内能的改变
基础认识 一、焦耳的实验 1.绝热过程:系统不从外界 吸热 ,也不向外界 放热 ,
这样的过程叫作绝热过程。 2.代表性实验。 (1)重物下落带动叶片搅拌容器中的水,引起水温上升。 (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,如果使系统从状态1
学以致用 (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( AC ) 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
在这一过程中,下述空气内能的改变量ΔU、外界对气体所
做的功W与物体及活塞的重力势能的变化关系正确的是
(C)
A.m0gh+mgΔh=ΔU+W C.ΔU=W,W<m0gh+mgΔh
B.ΔU=W,W=m0gh+mgΔh D.ΔU≠W,W=m0gh+mgΔh
解析:物体与活塞碰撞时有机械能损失,因此物体和活塞重 力势能的减少量大于气体内能的增加量;根据功与内能增加 量的关系可知,外界对气体所做的功W与空气内能的变化量 相等,因此ΔU=W,W<m0gh+mgΔh,选项C正确,A、B、D错误。 特别注意物体与活塞碰撞时有机械能损失。
二、功与内能的改变 1.内能:任何一个热力学系统都必定存在一个只依赖于 系统自身 状态的物理量,这个物理量在两个状态间的差别 与外界在绝热过程中对系统所做的功相联系。鉴于功是能量 变化的量度,所以这个物理量必定是系统的一种能量,我们把 它称为系统的内能。 2.功和内能:在绝热过程中,外界对系统做的功等于系统内能 的增加量,即 ΔU=W 。
8-1 功与功率 (教学课件)——高中物理人教版(2019 ) 必修第二册
FN
F
f
θ
= F l cos37° - fl
=2000-500=1500J
G
(3)、(4)略
结论：
几个力对一个物体做功的代数和，等 于这几个力的合力对这个物体所做的功。
三、总功的求法：
•法一:先求每个力做的功，再求代数和 W总=W1+W2+W3+······
注意：需要把各个功的正负号代入运算。
•法二：先求合力，再求总功
注： P=Fv ·········(1)
• (1)式中F指的是v方向上的力。 • 若F与v互成角度α ，
则有： PF=PF/=F/V, 而 F/ =Fcos α 则，公式变为: P=Fvcosα (α为F、v夹角)
(2)公式给出P、F、v三者相互制约的关系。
<三>平均功率和瞬时功率 ：
• 1 、 平 均 功 率 ：表示在一段时间内力对物体做功的平均快慢.
F
F
α
α
l
当力的方向与位移方向成一角度α时
分析：
F2
F
α F1
根据力的等效性原理,可以把计 算F做功的问题转化为分别求F1 和F2做功的问题
∵
W1= F1l = F COSαl
W2 = 0
∴
W = W1 + W2 = F l COSα
F、 l 是大小，α是F、 l 正向间的夹角
若将位移l分解,结果如何?
• =17.3J
F θv
θ=150° F v
θ
θ=30° F θv
θ=30°
α
α=π/2
COSα
COSα= 0
W
W=0
物理意义
表示力F对 物体不做功
功、热和内能的改变_课件
体积变→分子势能变
物体的内能决定于它的温度和体积
虽然温度、体积能影响内能， 但是注意这句话却不能作为判断两物体内能大小的依据。
如 0°C的冰熔化成0°C水体积减小，不能就此认为其势能也减 小 而应该从改变内能的方式上分析， 冰熔化过程吸收热量，内能增加， 而温度不变，所增加的只是分子的势能
滑滑梯滑至底端时，有灼 热感，这是为什么？
外界对物体做多少功，物体的内能就增加多少 物体对外界做多少功，物体的内能就减少多少
内能与做功
需要注意的几个问题
②和讨论重力势能一样，我们能确定的只是内能的变化 因为任何状态的内能，只有在标准参考态的值确定后，才可 能做出相应的确定值。 由此可知，要测得物体某一状态内能的绝对值，是不可能的。
做功改变内能的运用
精品 课件
高中物理选择性必修3 第三章 热力学定律
功、热和内能的改变
新人教版
特级教师优秀课件精选
教学目标
了解焦耳的两个实验的原 理 知道做功和传热是改变内能的两种方 式 通过焦耳实验的研究，培养学生的科学探索精神
教学重点 理解物体内能的概念 绝热过程中的功与内能的关系
教学难点 内能的改变与做功的方式无关，仅与做功的数量有关
热量以卡为单位时与功的单位焦耳之间的数量关系，相当于 单位热量的功的数量，叫做热功当量，即1卡=4.1840焦耳
在热力学系统的绝热过程中，外界对系统所做的功仅由过 程的始末两个状态决定，不依赖于做功的具体过程和方式 。
哪些力做功仅由物体的起点和终点两个位置决定，与物 体的运动路径无关？
重力
重力做功对应重力势能
因此内能的两种定义是一致的
做功与气体体积变化的关系
压缩气体
V减小
新人教版高中物理必修2课件第七章机械能守恒定律1追寻守恒量--能量7.2功
【补偿训练】 1.用50 N的力拉一个质量为10 kg 的物体在水平地面 上前进,如图所示若物体前进了10 m,如果物体与水平 面间动摩擦因数μ=0.1,物体克服阻力做了多少功 (sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10 m/s2) ( )
A.
(1)小孩与雪橇整体的合力所做的功。 (2)对小孩与雪橇整体的拉力所做的功与摩擦力所做的 功。
【思维·建模】
【解析】(1)2 s内雪橇的位移为:
l= 1 at2= 1×0.5×22 m=1 m,
2
2
小孩与雪橇整体所受合力为:F合=ma=40×0.5 N=20 N
合外力对雪橇做的功为:W合=F合l=20×1 J=20 J
(2)拉力F做功为:WF=Flcos α=60×1×0.8 J=48 J 摩擦力做的功为: W=Ff W合-WF=20 J-48 J=-28 J。 答案:(1)20 J (2)48 J -28 J
任务2 计算变力做功的四种方法
方法 转换法
以例说法
用力F把小球从A处缓慢拉到B
处,F做功为WF,则有: WF-mgl(1-cos θ)=0, 得WF=mgl(1-cos θ)
功,C错误;轮胎受到地面的支持力竖直向上,而轮胎的 位移水平向右,则轮胎在竖直方向上没有发生位移,支 持力不做功,D错误。
【规律方法】判断力做正、负功的方法 (1)根据力F和物体位移l方向的夹角α判断——常用于 恒力做功的情形。 (2)根据力与物体瞬时速度方向的夹角θ判断——常用 于曲线运动的情形。
1.动能:物体由于_运__动__而具有的能量。 2.势能:相互作用的物体凭借其_位__置__而具有的能量。 3.能的转化:在伽利略的理想斜面实验中,小球的_势__ _能__和__动__能__可以相互转化。
功的计算(课件)-高中物理同步备课(人教版2019必修第二册)
6、7种方法学了后面知识，再讲解。
06 绳子绕过滑轮做功
【例题】如图所示 ，A为静止在水平桌面上的物体, 其右有一个动滑轮O, 跨过动滑轮 的细绳的P端固定在墙壁上,于细绳的另一端Q用水平力F向右拉,物体向右滑动s的过程 中, 力F对物体做多少功? (上、下两段绳均保持水平)
法一：如果着眼于受力物体，它受到水平 向右的力为两条绳的拉力，合力为2F。因 而合力对物体所做的功为W=2Fs； 法二：如果着眼于绳子的Q端，即力F的作 用点，则可知物体向右滑动s位移过程中， Q点的位移为2s，因而力F拉绳所做的功 W=F·2s=2Fs
02
功率法
【典例】一台抽水机每秒能把30kg的水抽到10m高的水塔上，这台抽水机输出的功 率至少多大？如果保持这一输出功率，半小时内能做多少功？
解： 这台抽水机的输出功率：
P W mgh 301010 3103W
tt
1
它半小时能够做功：
W Pt 3103 30 60 5.4106 J
S合=2S cosα/2
W=F S合cosα/2 =FS(1+cosα)
解二：外力对物体所做的总功等效于水平绳和斜绳上的两个力做功的代数和
∴W=FS+FS cosα =FS（1+cosα)
s F
S合
α
A
s
F αF
【例题】质量为m的物块放在光滑的水平面上,绳的一端固定，在绳的另一端经动滑 轮用与水平方向成α角、大小为F的力拉物块，如图示，将物块由A点拉至B点，前 进S，求外力对物体所做的总功有多大？
F
Aα B
s
解一：注意W=FS cosα中的S应是力的作用点的位移,当物体向右移动s 时，力F 的作用点既有水平位移S，又有沿绳向的位移S，合位移为S合
06 绳子绕过滑轮做功
【例题】如图所示 ，A为静止在水平桌面上的物体, 其右有一个动滑轮O, 跨过动滑轮 的细绳的P端固定在墙壁上,于细绳的另一端Q用水平力F向右拉,物体向右滑动s的过程 中, 力F对物体做多少功? (上、下两段绳均保持水平)
法一：如果着眼于受力物体，它受到水平 向右的力为两条绳的拉力，合力为2F。因 而合力对物体所做的功为W=2Fs； 法二：如果着眼于绳子的Q端，即力F的作 用点，则可知物体向右滑动s位移过程中， Q点的位移为2s，因而力F拉绳所做的功 W=F·2s=2Fs
02
功率法
【典例】一台抽水机每秒能把30kg的水抽到10m高的水塔上，这台抽水机输出的功 率至少多大？如果保持这一输出功率，半小时内能做多少功？
解： 这台抽水机的输出功率：
P W mgh 301010 3103W
tt
1
它半小时能够做功：
W Pt 3103 30 60 5.4106 J
S合=2S cosα/2
W=F S合cosα/2 =FS(1+cosα)
解二：外力对物体所做的总功等效于水平绳和斜绳上的两个力做功的代数和
∴W=FS+FS cosα =FS（1+cosα)
s F
S合
α
A
s
F αF
【例题】质量为m的物块放在光滑的水平面上,绳的一端固定，在绳的另一端经动滑 轮用与水平方向成α角、大小为F的力拉物块，如图示，将物块由A点拉至B点，前 进S，求外力对物体所做的总功有多大？
F
Aα B
s
解一：注意W=FS cosα中的S应是力的作用点的位移,当物体向右移动s 时，力F 的作用点既有水平位移S，又有沿绳向的位移S，合位移为S合
高中物理(人教版)选修3-3教学课件：第十章 第1节 功和内能 第2节 热和内能
思考探究 1.观察压缩空气引火器的构造,然后取一小块干燥硝化棉,用镊 子拉得疏松一些,放入玻璃筒底。将活塞涂上少许蓖麻油(起润滑和 密封作用),放入玻璃筒的上口。迅速压下活塞,可看到什么现象?实 验现象说明了什么? 答案:可以看到硝化棉燃烧。实验现象说明压缩空气做功,使空 气内能增大,温度升高引起硝化棉燃烧。 2.焦耳的热功当量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? 答案:不同。在各种不同的绝热过程中,系统内能的改变与做功 方式无关,仅与做功多少有关。
三、热传递 1.热传递的方向:热量从高温物体传递到低温物体 ,或从物体的 高温部分传递到低温部分,叫作热传递。 2.热传递的三种方式:热传导、热对流和热辐射。 四、热和内能 1.热传递的实质:传递的是能量,结果是改变了系统的内能。传 递能量的多少用热量来量度。 2.传递的热量与内能变化的关系: (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。 (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。 3.改变系统内能的两种方式:做功和热传递。做功和热传递都 能改变系统的内能,这两种方式是等效的,都能引起系统内能的改变, 但是它们还是有明显区别的,做功是系统内能与其他形式的能之间 发生的转化,而热传递只是不同物体(或物体不同部分)之间内能的 转移。
二、功和内能 1.功与系统内能改变的关系:做功可以改变系统的内能。 (1)外界对系统做功,系统的内能增加。在绝热过程中,内能的增 量就等于外界对系统做的功,即 ΔU=U2-U1=W。 (2)系统对外界做功,系统的内能减少。在绝热过程中,系统对外 界做多少功,内能就减少多少,即 W=-ΔU。 2.在绝热过程中,功是系统内能转化的量度。
二、 热量、内能之间的关系
功ppt76 人教版优秀课件
功＝力×力的方向上移动的距离
功的公式： W=FS W— 功 — 焦耳（J） F— 力 — 牛顿（N） S—距 离— 米 （ m）
功的单位是：“牛·米” 专业名称为：“焦耳”
1Ｊ＝１Ｎ·m
例题：雪橇上装载了350Kg的货物， 一匹马拉着它匀速运到3000m外的货
场。如果雪橇行进中受到的摩擦力是 800N，求马拉货时做的功。
使用杠杆、滑轮这些简单机 械能够省力，是否在省力的 同时也能省功？
功的原理
注 意 观 察
功的原理： 使用任何机械都不省功
பைடு நூலகம்
69.不曾扬帆，何以至远方。 92.曾有人这样定义坎坷：”它常常横在人生道路上，考验人们的意志。“坎坷会把弱者跌得一蹶不振，而对于强者，它却是借以登上理想巅峰的台阶。面对成长，勇敢地去接受它吧，不要“无为空 自老，含叹负平生”。 32.生命中最难的阶段不是没有人懂你，而是你不懂你自己。 23.时光不回头，当下才重要。 84.克服困难，勇敢者自有千方百计，怯懦者只感到万般无奈。 40.幻想在漫长的生活征途中顺水行舟的人，他的终点在下游。只有敢于扬风帆，顶恶浪的勇士，才能争到上游。 4.与其在意别人的背弃和不善，不如经营自己的尊严和美好。 28.没有一颗珍珠的闪光，是靠别人涂抹上去的。 91.人生就像钟摆，晃动在痛苦和无聊之间，其动力便是欲望。 83.小时侯，幸福是很简单的事；长大了，简单是很幸福的事！ 68.行为决定性格，性格决定命运。 24.不是想成为，而是要成为。 86.人生不售来回票，一旦动身，绝不能复返。
小练习
2.在下列几种情况中，力对物体做功 的是( D ) A、冰球在光滑的冰面上匀速滑动 B、小孩用力推箱子，箱子未被推动 C、学生背着书包站在水平公路上匀 速行驶的汽车上
功的公式： W=FS W— 功 — 焦耳（J） F— 力 — 牛顿（N） S—距 离— 米 （ m）
功的单位是：“牛·米” 专业名称为：“焦耳”
1Ｊ＝１Ｎ·m
例题：雪橇上装载了350Kg的货物， 一匹马拉着它匀速运到3000m外的货
场。如果雪橇行进中受到的摩擦力是 800N，求马拉货时做的功。
使用杠杆、滑轮这些简单机 械能够省力，是否在省力的 同时也能省功？
功的原理
注 意 观 察
功的原理： 使用任何机械都不省功
பைடு நூலகம்
69.不曾扬帆，何以至远方。 92.曾有人这样定义坎坷：”它常常横在人生道路上，考验人们的意志。“坎坷会把弱者跌得一蹶不振，而对于强者，它却是借以登上理想巅峰的台阶。面对成长，勇敢地去接受它吧，不要“无为空 自老，含叹负平生”。 32.生命中最难的阶段不是没有人懂你，而是你不懂你自己。 23.时光不回头，当下才重要。 84.克服困难，勇敢者自有千方百计，怯懦者只感到万般无奈。 40.幻想在漫长的生活征途中顺水行舟的人，他的终点在下游。只有敢于扬风帆，顶恶浪的勇士，才能争到上游。 4.与其在意别人的背弃和不善，不如经营自己的尊严和美好。 28.没有一颗珍珠的闪光，是靠别人涂抹上去的。 91.人生就像钟摆，晃动在痛苦和无聊之间，其动力便是欲望。 83.小时侯，幸福是很简单的事；长大了，简单是很幸福的事！ 68.行为决定性格，性格决定命运。 24.不是想成为，而是要成为。 86.人生不售来回票，一旦动身，绝不能复返。
小练习
2.在下列几种情况中，力对物体做功 的是( D ) A、冰球在光滑的冰面上匀速滑动 B、小孩用力推箱子，箱子未被推动 C、学生背着书包站在水平公路上匀 速行驶的汽车上
2023届高考物理一轮复习课件：6.1 功和功率
在滑块运动方向上再施加一水平作用力F，力F、滑块的速率v随时间
的变化规律分别如图甲和乙所示，设在第1 s内、第2 s内、第3 s内力F
对滑块做的功分别为W1、W2、W3，则以下关系正确的是
A．W1＝W2＝W3
B．W1<W2<W3
C．W1<W3<W2
D．W1＝W2<W3
(
B
)
提能点(二)
对功率的理解和计算
列说法正确的是(
)
C
A．动车组在匀加速启动过程中，牵引力恒定不变
B．若四节动力车厢输出功率均为额定值，
则动车组从静止开始做匀加速运动
C．若四节动力车厢输出的总功率为2.25P，
则动车组匀速行驶的速度为 3 vm
4
D．若四节动力车厢输出功率均为额定值，动车组从静止启动，经过时
1
间t达到最大速度vm，则这一过程中该动车组克服阻力做的功为 2 mvm2－Pt
此法常用于求解大小不变、方向改变的变力做功问题。
[例 1]
如图所示，在水平面上，有一弯曲的槽道 AB，槽道由
R
半径分别为 和 R 的两个半圆构成。现用大小恒为 F 的拉力将一光
C
2
例7．(2021·北京等级考)如图所示，高速公路上汽车定速巡航(即保持汽车
的速率不变)通过路面 abcd ，其中ab 段为平直上坡路面， bc 段为水平路
面， cd 段为平直下坡路面。不考虑整个过程中空气阻力和摩擦阻力的大
小变化。下列说法正确的是(
B
)
A．在ab段汽车的输出功率逐渐减小
B．汽车在ab段的输出功率比bc段的大
C．在cd段汽车的输出功率逐渐减小
D．汽车在cd段的输出功率比bc段的大
的变化规律分别如图甲和乙所示，设在第1 s内、第2 s内、第3 s内力F
对滑块做的功分别为W1、W2、W3，则以下关系正确的是
A．W1＝W2＝W3
B．W1<W2<W3
C．W1<W3<W2
D．W1＝W2<W3
(
B
)
提能点(二)
对功率的理解和计算
列说法正确的是(
)
C
A．动车组在匀加速启动过程中，牵引力恒定不变
B．若四节动力车厢输出功率均为额定值，
则动车组从静止开始做匀加速运动
C．若四节动力车厢输出的总功率为2.25P，
则动车组匀速行驶的速度为 3 vm
4
D．若四节动力车厢输出功率均为额定值，动车组从静止启动，经过时
1
间t达到最大速度vm，则这一过程中该动车组克服阻力做的功为 2 mvm2－Pt
此法常用于求解大小不变、方向改变的变力做功问题。
[例 1]
如图所示，在水平面上，有一弯曲的槽道 AB，槽道由
R
半径分别为 和 R 的两个半圆构成。现用大小恒为 F 的拉力将一光
C
2
例7．(2021·北京等级考)如图所示，高速公路上汽车定速巡航(即保持汽车
的速率不变)通过路面 abcd ，其中ab 段为平直上坡路面， bc 段为水平路
面， cd 段为平直下坡路面。不考虑整个过程中空气阻力和摩擦阻力的大
小变化。下列说法正确的是(
B
)
A．在ab段汽车的输出功率逐渐减小
B．汽车在ab段的输出功率比bc段的大
C．在cd段汽车的输出功率逐渐减小
D．汽车在cd段的输出功率比bc段的大