第十章 热力学定律 10.1功和内能 10.2热和内能 导学案
10.1 功与内能10.2 热与内能 课件
例1 (2019年高考福建卷)如图10－1－2所示， 一定质量的理想气体密封在绝热(即与外界不发 生热交换)容器中，容器内装有一可以活动的绝 热活塞．今对活塞施以一竖直向下的压力F，使 活塞缓慢向下移动一段距离后，气体的体积减 小．若忽略活塞与容器壁间的摩做功与内能的变化关系： Δ_U_＝__W_____.
• 四、热和内能
• 1．传热：热量从高温物体传到低温物体的过 程．
• 系2统．内关能系描述：热量是在单纯的传热过程中 ___________变Δ化U＝的Q量度．
• 3．公式表达：__________.
2019/9/13
核心要点突破
但由于右侧为真空，气体自由膨胀不做功，因 而内能不变，温度不变，选C.
2019/9/13
类型二 传热和内能变化的关系
例2 在外界不做功的情况下，物体的内能增加了 50 J，下列说法中正确的是( ) A．一定是物体放出了50 J的热量 B．一定是物体吸收了50 J的热量 C．一定是物体分子动能增加了50 J D．物体的分子平均动能可能不变
2019/9/13
• 变式训练1 (2019年湖北八校联考)如图10－1－ 3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 自由膨胀直至达到平衡，则在此过程中(不计气 体的分子势能)( )
2019/9/13
图10－1－3
• A．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 • C．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 • 解析：选C.抽掉隔板后，气体膨胀体积增大，
数量只由过程始末两状个态________决定而与做功 方的式_______无关． • 三、内能 • 1．内能概念：任何一个热力学系统都存在一 依个赖_于__系__统__自__身__状__态________的物理量，
最新版高中物理第10章热力学定律1功和内能2热和内能学案新人教版选修3-3
1 功和内能2 热和内能[学习目标] 1。
掌握从热力学角度认识内能的概念．了解焦耳的两个实验．(重点)2。
知道做功与内能改变的数量关系，知道热传递的热量与内能变化的关系．（重点、难点)3。
知道做功和热传递是改变内能的两种方式，且对改变系统内能是等效的．（难点)4.掌握内能、功、热量、温度四个物理量的区别和联系．（重点）一、功和内能1．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交换能量，它不从外界吸热,也不向外界放热．（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：要使系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状态决定，而与做功的方式无关．2．功和内能（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.二、热和内能1．热传递(1）条件:物体的温度不同．(2)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,热量从高温物体传到了低温物体．2．热和内能（1）热量：它是在单纯的传热过程中系统内能变化的量度．（2）表达式:ΔU＝Q.（3)热传递与做功在改变系统内能上的异同：①做功和热传递都能引起系统内能的改变．②做功时是内能与其他形式能的转化;热传递只是不同物体(或一个物体的不同部分）之间内能的转移．1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)（1)系统只从外界吸热，而不向外界放热的过程就是绝热过程．(×)（2）在绝热过程中，外界对系统做多少功，内能就能增加多少．(√）（3)功和内能都是能量转化的量度．（×)（4)做功和热传递都可改变物体的内能，从效果上是等效的．（√)(5)热量一定从内能多的物体传递给内能少的物体．(×）2．(多选）如图所示，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．这个装置可测定热功当量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E．在绝热过程中，做功一定增加水的内能ACE ［将做功过程和吸热过程在同等条件下比较,可测出热功当量，故A正确；做功增加了水的内能，热量只是热传递过程中内能改变的量度，故B错误，C正确；做功和传热产生的效果相同，但功和热量是不同的概念，D错误．]3．（多选)关于物体的内能和热量，下列说法中不正确的有（）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E．热量是热传递过程中内能转移的量度ABC [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A、B错；在热传递过程中，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物体内能继续增大，内能小的物体内能继续减小,故C项错，D项对;关于热量的论述，E项是正确的．］功和内能1(1）在微观上由分子数、分子热运动的剧烈程度和相互作用力决定,宏观上体现为物体的温度和体积，因此物体的内能是一个状态量．（2)在系统不吸热也不放热的绝热过程中，状态发生的变化是由做功造成的，伴随的能量转化是外界的能量与系统自身的能量发生了转化，系统自身的能量称为内能．（3）造成系统内能变化的量与做功方式无关,与做功的数量有关．(4）内能是状态量，由它的状态、温度、体积、质量决定．2．(1)做功与内能变化的关系：当系统从某一状态经过绝热过程达到另一状态时，内能的增加量ΔU 就等于外界对系统所做的功W，用式子表示为：ΔU＝U2－U1＝W。
物理教案(人教版选修3-3)10.1、2功和内能 热和内能
第十章热力学定律10.1、2 功和内能热和内能三维教学目标1、知识与技能（1）了解内能改变的两种方式：做功、热传递；（2）理解内能的变化可以分别由功和热量来量度，知道做功和热传递对改变物体内能是等效的；（3）知道什么是绝热过程。
2、过程与方法：通过书本中的事例体会做功和热传递都能改变物体的内能。
3、情感、态度与价值观：教学重难点（1）改变内能两种方式及内能改变量度；（2）对做功和热传递对改变内能是等效的理解。
教学教具：细铁棒、铁锤、洒精灯、木块、厚壁玻璃筒（带活塞）、硝化棉、乙醚、学生每人准备一小段钢丝等．教学过程：第一节功和内能热和内能（一）复习引入提问：（1）什么是物体的内能？（物体内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）（2）什么叫分子的动能？它和哪些因素有关？（由于分子在不停地做着无规则热运动而具有的动能．它与物体的温度有关，温度是分子平均动能的标志）（3）什么叫分子的势能？它和哪些因素有关？（分子间存在相互作用力，分子间具有由它们的相对位置决定的势能，这就是分子势能，它和物体的体积有关）（4）物体的内能和哪些因素有关呢？（与物体的温度和体积有关）小结：通常情况下，对固体或液体，由于体积变化不明显，主要是通过温度的变化来判断内能是否改变。
（二）新课教学1、提出问题如何改变物体的内能呢？物体内能的变化可以通过什么表现出来呢？或者说怎样判断一个物体（如一杯水、一块铁块）的内能是否改变呢？2、寻找解决问题的办法有的想到“摩擦”，有的想到“折”，有的想到“敲打”，有的想到用“钢锯锯”，有的想到“烧”，有的想到“晒”，有的想到“烤”，有的想到“烫”、“冰”等等．一边想办法，一边体验内能是不是已经增加了。
3、知识的提练改变物体内能的物理过程有两种：做功和热传递。
4、新知识的深入探讨（1）内能改变的量度如何量度物体内能的改变多少呢？第1页（共1页）。
高中物理第十章热力学定律10.1功和内能10.2热和内能课件新人教版选修3_3 (1)
答案:靠近火源是利用热传递让手变热;搓搓手是利用做功让手 变热。
读一读·思一思
辨一辨·议一议
(3)两个热力学系统达到热平衡后还发生热传递吗?它们的内能 相等吗? 答案:它们达到热平衡时温度相同,不再发生热传递,其分子的平 均动能相等,但无法判断内能是否相等。 (4)锯木头时,锯子发热现象中能量是如何转化的?
锯木头时锯子发热 答案:通过做功过程使机械能转化为内能。
探究一
探究二
探究一
功和内能
问题导引
如图所示,大口玻璃瓶内有一些水,水的上方有水蒸气,向瓶内打 气,在瓶塞跳出的过程中,会观察到什么现象?这个过程是外界对系 统做功还是系统对外界做功?该过程系统的内能如何变化? 要点提示当瓶塞跳出时,我们会发现瓶内的瓶口处有“白雾”产生。 我们所选的研究对象是瓶内水面上方的水蒸气,在瓶塞跳出的过程 中,是系统膨胀对外界做功,在这个过程中系统的内能减少,温度降 低。瓶内和瓶口处的“白雾”实际上是瓶内的水蒸气遇冷液化形成 的小液滴。
读一读·思一思
辨一辨·议一议
(3)温度高的物体含有的热量多。( ) 解析:热量是个过程量,只有当两物体发生热传递时,热量才从一 个物体转移到另一个物体。 答案:× (4)热量一定从内能多的物体传递给内能少的物体。( ) 解析:热传递的条件是两物体存在温度差,热量是从温度高的物 体传递给温度低的物体。 答案:×
读一读·思一思
辨一辨·议一议
4.试简述对热量的理解。 答案:是用来衡量热传递过程中内能变化多少的一个物理量,是 一个过程量,不能说物体具有多少热量,只能说物体吸收或放出了 多少热量。 四、热和功的比较 阅读教材第52页第四自然段,知道内能改变的两种方式,识别做 功和热传递都是什么能量之间的转化。 1.改变系统内能的方式有哪些? 答案:做功和热传递。 2.做功和热传递在改变物体内能方面实质相同吗? 答案:不相同。做功时内能与其他形式的能发生转化;而热传递 只是不同物体间内能的转移。
第10章第1、2节功和内能热和内能同步导学案Word版含解析
第 1、 2 节功和内能__热和内能1.绝热过程：系统只因为外界对它做功而与外界互换能量，它不从外界吸热，也不向外界放热，这样的过程叫做绝热过程。
2．绝热过程中系统内能的增添量等于外界对系统所做的功，即U＝W。
3．热传达：热量从物体的高温部分传达到低温部分，或从高温物体传达给低温物体的物理过程。
4．系统在纯真的传热过程中，内能的增量U 等于外界向系统传达的热量Q，即U＝ Q。
5．做功和热传达是改变内能的两种方式且拥有等效性，但二者本质不一样。
一、焦耳的实验1．绝热过程系统只经过对外界做功或外界对它做功而与外界互换能量，它不从外界吸热，也不向外界放热。
2．代表实验(1)重物着落带动叶片搅拌容器中的水，惹起水温度上涨。
(2)经过电流的热效应给水加热。
3．实验结论要使系统状态经过绝热过程发生变化，做功的数目只由过程始末两个状态决定，而与做功的方式没关。
二、功和内能1．内能的观点(1)内能是描绘热力学系统自己状态的物理量。
(2)在绝热过程中做功能够改变热力学系统所处的状态。
2．绝热过程中内能的变化(1)表达式： U＝ W。
(2)外界对系统做功， W 为正；系统对外界做功， W 为负。
三、热和内能1．热传达(1)条件：物体的温度不一样。
(2)过程：温度不一样的物体发生热传达，温度高的物体要降温，温度低的物体要升温，热量从高温物体传到低温物体。
(3)热传达的三种方式：热传导、热对流、热辐射。
2．热和内能(1)纯真地对系统传热也能改变系统的热力学状态，即热传达能改变物体的内能。
(2)热量：在纯真的传热过程中系统内能变化的量度。
(3)纯真的传热过程中内能的变化。
①公式：U ＝Q。
②物体吸热，Q 为正；物体放热，Q 为负。
1．自主思虑——判一判(1)温度高的物体含有的热量多。
(× )(2)内能多的物体含有的热量多。
(× )(3)热量必定从内能多的物体传达给内能少的物体。
(× )(4)做功和热传达都可改变物体的内能，从成效上是等效的。
2019_2020学年高中物理第十章热力学定律第1节功和内能第2节热和内能学案新人教版选修3_3
第1节功和内能第2节热和内能1.了解焦耳的两个实验原理，知道做功和热传递的实质．2.知道做功和热传递是改变内能的两种方式，理解做功和热传递对改变系统内能是等效的，明确两种方式的区别．3.明确内能、功、热量、温度四个物理量的区别和联系．4.通过焦耳实验的探究，培养科学探索精神．一、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交换能量，它不从外界吸热，也不向外界放热．2．焦耳的代表性实验(1)重物下落带动叶片搅拌容器中的水，引起水温升高．(2)通过电流的热效应给水加热．3．实验结论：要使系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状态决定而与做功的方式无关．1．(1)某一系统经历绝热过程时，只要初末状态相同，则做功数量也一定相同．( )(2)在绝热过程中，做功方式不同会直接影响系统状态变化的最终结果．( )提示：(1)√(2)×二、功和内能1．内能：依赖于一个热力学系统自身状态的物理量，是热力学系统的一种能量．2．绝热过程中做功与内能变化的关系：ΔU＝W．2．(1)转动的叶片不断搅动水，水温升高．( )(2)在绝热过程中，外界对气体做功，气体内能增加．( )(3)在绝热过程中，气体对外界做功，气体内能减少．( )提示：(1)√(2)√(3)√三、热和内能1．热传递：热量总是从高温物体向低温物体传递．2．热量和内能(1)关系描述：热量是在单纯的传热过程中内能变化的量度．(2)公式表达：ΔU＝Q．3．(1)做功和热传递都可以改变物体的内能，从效果上是等效的．( )(2)在绝热过程中，外界对系统做的功小于系统内能的增加量．( )(3)热传递只能发生在两个物体间，同一物体不能发生热传递．( )(4)功和内能都是能量转化的量度．( )提示：(1)√(2)×(3)×(4)×做功和内能变化的关系1．做功与内能变化的关系(1)做功改变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．功与内能的区别(1)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．(3)物体的内能大，并不意味着做功多．在绝热过程中，只有内能变化越大时，相应地做功才越多．(1)外界对某一系统做功时系统的内能不一定增加，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．景颇族的祖先发明的点火器如图所示，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．气体温度升高，压强不变B．气体温度升高，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，气体的内能减少[解题探究] (1)猛推推杆，外界对气体做______功，“猛推”暗示该过程可看做______过程．(2)气体温度与内能大小的关系为________．[解析] 对封闭气体，猛推推杆压缩的过程中，时间极短，传热不计，故该过程中外界对气体做正功，使其内能增加，选项C、D均错误．因气体的内能是所有分子动能与分子势能之和，而气体的分子间距很大，分子力可以忽略，故分子势能不计，所以分子的平均动能增加，温度升高，再由气体状态方程pV T ＝C 可知，气体的压强变大，故选项A 错误，选项B 正确．[答案] B(1)根据气体体积变化判断做功情况：气体膨胀，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．(2)通过“迅速”“缓慢”等关键性字眼建立物理模型．“迅速”是指来不及热交换，可以认为是“绝热过程”；“缓慢”是指这一过程中能够进行热交换．1.金属筒内装有与外界温度相同的压缩空气，打开筒的开关，筒内高压空气迅速向外溢出，待筒内、外压强相等时，立即关闭开关．在外界保持恒温的条件下，经过一段较长的时间后，再次打开开关，这时出现的现象是( )A ．筒外空气流向筒内B ．筒内空气流向筒外C ．筒内、外有空气交换，处于动态平衡，筒内空气质量不变D ．筒内、外无空气交换解析：选B ．因高压空气急剧外溢时，气体来不及充分与外界发生热交换，可近似看成绝热膨胀过程，气体对外做功，内能减小，所以关闭开关时，筒内气体温度较外界偏低，再经过较长时间后，筒内、外气体温度相同．对筒内剩余气体分析，属于等容升温过程，压强要增大，大于外界气压，所以再打开开关时，筒内气体要流向筒外，B 对.热传递和内能变化的关系1．在单纯传热中，系统从外界吸收多少热量，系统的内能就增加多少；系统向外界放出多少热量，系统的内能就减少多少．即ΔU ＝U 2－U 1＝Q .2．传热改变物体内能的过程是物体间内能转移的过程．(多选)在外界不做功的情况下，物体的内能增加了50 J ，下列说法中正确的是( )A ．一定是物体放出了50 J 的热量B ．一定是物体吸收了50 J 的热量C ．一定是物体分子动能增加了50 JD ．物体的分子平均动能可能不变[解析] 在外界不做功的情况下，内能的改变等于传递的热量，内能增加，一定是吸收了相等能量的热量，故A 错误、B 正确．物体内能包括所有分子的动能和势能，内能由分子数、分子平均动能、分子势能共同决定，所以内能增加了50 J 并不一定是分子动能增加了50 J ．物体的分子平均动能有可能不变，这时吸收的50 J 热量全部用来增加分子势能．故选B 、D ．[答案] BD。
高中物理第十章热力学定律1功和内能学案新人教版选修3_3
第十章热力学定律〔情景切入〕地球上的能源很多,提供能量的形式各不相同。
风、水、洋流和波浪等是以机械能的形式提供的,可以利用各种风力机械和水力机械转化为动力或电力。
煤、石油和天然气等一般是通过燃烧把化学能转化为内能,内能可以直接利用。
一些热力机械可以把内能转化为动力带动机械或交通工具工作,也可进行热力发电。
能量可以互相转化,各种能量最终都转化为内能。
你是否知道能量间的转化具有一定的规律呢？请你在本章的学习中得出答案吧。
〔知识导航〕本章主要讲述了改变物体内能的两种方式：做功和热传递,热力学第一定律和能量守恒定律,以及热力学第二定律和能量耗散。
本章从焦耳的热功当量实验切入,从功是能量转化的量度来认识内能,接着从内能改变的方式——热传递说明热与内能的关系,能的转化和守恒定律是自然界普遍适用的规律。
接着以热力学定律来说明能量与热量的区别及联系,最后以新能源开发与应用来结束本章。
本章教材共六节,整章内容可分四部分：第一部分即第一、二节,了解做功和热传递与内能的关系；第二部分即第三节,学习热力学第一定律及其微观解释；第四部分即第四、五、六节,了解热力学第二定律及其微观解释、能源和可持续发展及开发新能源的意义。
本章重点：改变物体内能的两种方式——做功和热传递,热力学第一定律。
本章难点：能量守恒定律,热力学第二定律及微观解释。
〔学法指导〕本章内容规律较多,且较抽象,初学者理解起来不太容易,给学习带来一定难度,如何突破本章知识要点,把握重点,掌握方法是关键。
要注意从实验和模型来建立物理图景,把抽象的事物形象化,更要注意利用科学的假说和模型来研究问题,把不能直接观测的对象转化为能够直接观测的对象。
第一节功和内能【素养目标定位】※了解焦耳的热功当量实验,明确实验原理※※理解内能的概念,并了解功是能量改变的量度课前预习反馈知识点1 焦耳的实验1．绝热过程系统只通过对外界做功或__外界对它__做功而与外界__不交换__能量,它不从外界__吸热__,也不向外界__散热__。
人教版高中物理全套教案和导学案10.1功和内能(教案)
第十章热力学定律单元教材分析本章以焦耳的实验为基础，研究了功和内能变化、热和内能变化之间的关系，总结出做功和热传递是改变系统内能的两种方式，两种方式对改变物体的内能是等效的，但是这两种方式又存在着重要区别。
在此基础上，进一步提出了热力学第一定律和能量守恒定律。
能量守恒定律使我们认识到“第一类永动机”不可能制成，使我们认识到一切与热现象有关的客观自然过程都是不可逆的，热力学第二定律就是反映这种宏观自然过程的方向性的定律。
热力学第二定律的两种表述是等价的，同时又使我们认识到“第二类永动机”也不可能制成。
熵的概念使我们认识到热力学第二定律的微观本质，能量在数值上虽然守恒，但其转移和转化却具有方向性，因而我们要合理开发能源，要节约能源，减小能源利用过程中对环境的破坏，保护环境，树立可持续发展的观念，开发清洁、高效的新能源。
本章的特点是要求学生有较强的理论联系实际的能力，在学习过程中，不断提高理解能力、分析能力；会用热力学第一定律分析系统内能的变化，会用能量守恒观点解释有关的自然现象，了解熵是反映系统无序程度的物理量。
第1节功和内能目标导航1．知道什么是绝热过程。
2．从热力学的角度认识内能的概念。
3．理解做功与内能改变的数量关系。
4．知道内能和功的单位是相同的。
诱思导学1．绝热过程：物质系统与外界没有热量交换的情况下进行的物理过程。
即系统不从外界吸收热量，也不向外界放出热量。
2．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=W②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=-ΔU3．功是系统内能转化的量度。
4．在国际单位制中，内能和功的单位都是焦耳( J )。
典例探究例1 下列哪个实例说明做功改变了系统的内能A.用热水袋取暖B.用双手摩擦给手取暖C.把手放在火炉旁取暖D.用嘴对手呵气给手取暖解析：双手摩擦做功，使手的内能增加，感到暖和；A、C、D都是通过热传递来改变系统的内能。
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第十章热力学定律
10.1功和内能10.2热和内能导学案
一、学习目标
1．知道什么是绝热过程。
2．理解做功与内能改变的数量关系。
3．知道热传递的三种方式。
4．理解热传递是改变系统内能的一种方式。
知道传递的热量与内能变化的关系。
5．从热力学的角度认识内能的概念。
知道热传递与做功对改变系统的内能是等效的。
二、自学填空
非常学案P48
三、预习问题
1、什么是绝热过程？焦耳实验的前提条件是什么？下面是焦耳的两个实验：
第一个实验结论：
第二个实验结论：
总结论：
2、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。
1)类比思考：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？
2)内能的微观定义是什么（第七章）？内能的宏观定义是什么（本节）？
3)内能的增加量△U与外界对系统所做的功W二者关系，即：
3、什么叫做热传递？热传递的条件是什么？热传递的三种方式？热传递的实质是什么？
4、传递的热量与内能改变的关系
5、改变系统内能的两种方式是什么？有什么区别？
四、典型例题
《常学案》P49例1、P50例2 、P51例3
小结：
五、提升训练
A组
课本P51页1、2、3课本P53页1、2
B组《非常学案》P50 随堂2、3、5 《非常学案》P6 随堂1、4 六、课后反思。