人教版高中物理选修3-3 功和内能
人教版高中物理选修3-3知识点汇总_一册全_
人教版高中物理选修3—3知识点总结第七章 分子动理论第一节 物体是由大量分子组成的一、实验：用油膜法估测分子的大小 二、分子的大小 阿伏加德罗常数1．分子的大小：除了一些有机物质的大分子外，多数分子大小的数量级为10－10m 。
2．阿伏加德罗常数：N A ＝6.02×1023_mol －1。
3．两种分子模型 分子 模型意义分子大小或分子间的平 均距离图例球形 模型固体和液体可看成是由一个个紧挨着的球形分子排列而成的，忽略分子间的空隙d ＝36V 0π(分子大小)立方体 模型 (气体)气体分子间的空隙很大，把气体分成若干个小立方体，气体分子位于每个小立方体的中心，每个小立方体是每个分子占有的活动空间，这时忽略气体分子的大小d ＝3V 0 (分子间平 均距离)设物质的摩尔质量为M 、摩尔体积为V 、密度为ρ、每个分子的质量为m 0、每个分子的体积为V 0，有以下关系式：(1)一个分子的质量：m 0＝MN A＝ρV 0。
(2)一个分子的体积：V 0＝V N A ＝MρN A (只适用于固体和液体；对于气体，V 0表示每个气体分子平均占有的空间体积)。
(3)一摩尔物质的体积：V ＝Mρ。
(4)单位质量中所含分子数：n ＝N A M 。
(5)单位体积中所含分子数：n ′＝N AV 。
(6)气体分子间的平均距离：d ＝ 3VN A 。
(7)固体、液体分子的球形模型分子直径：d ＝36V πN A ；气体分子的立方体模型分子间距：d ＝ 3VN A。
第二节 分子的热运动一、扩散现象1．定义：不同物质能够彼此进入对方的现象。
2．产生原因：物质分子的无规则运动。
3．意义：反映分子在做永不停息的无规则运动。
二、布朗运动1．概念：悬浮微粒在液体(或气体)中的无规则运动。
2．产生原因：大量液体(或气体)分子对悬浮微粒撞击作用的不平衡性。
3．影响因素：微粒越小、温度越高，布朗运动越激烈。
4．意义：间接反映了液体(或气体)分子运动的无规则性。
功和内能PPT课件
为什么会呈现雾状？
• 当用打气筒向瓶内打气时，外界对系统 做功，使得系统的内能增加，温度升高， 压强增大，使瓶塞从瓶口中喷出。看到雾 状物的原因在于，在塞子突然跳起时，气 体绝热膨胀对外做功，内能减少，温度下 降，水蒸汽（或酒精蒸气）有一部分被液 化成小液滴
小结
1、焦耳热功当量实验 2、绝热过程 3、物体内能的宏观描述 4、绝热过程中作功和内能的关系
高中物理新人教版 选修３- ３系列课件
第十章《热力学定律 》
10.1《功和内能》
教学目标
• • • • • • • • • 知识与技能 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。 过程与方法 从焦耳的实验理解功与内能变化的关系 情感、态度与价值观 通过焦耳实验了解功与内能变化关系的得来，学习科学家 探 究过程的艰辛 • 教学重点、难点 • 绝热过程中的功与内能的关系
知识回顾
1.（机械）功的两个不可缺少的因素是什么？
电流做功与哪些因素有关？ 2.什么叫内能？ 与哪些因素有关？
3.质量、温度相同的物体，内能必定相等 对吗？
物体的内能与温度和体积的关系
温度变时分子动能变，体积变时分子势 能变，因此物体的内能决定于它的温度和体 积，但是这句话却不能作为判断两物体内能 大小的依据。如两物体温度和体积均相同， O 而内能却没有确定的关系。再如，0 C的冰 熔化成OC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
焦耳 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，这样的过程叫绝热过程 焦耳实验是一个需要在绝热过程中完成的实验
高中物理人教版选修3-3教案《内能》
高中物理人教版选修3-3教案《内能》内能目标导航(1)知道分子热运动的动能跟温度有关，知道温度是分子热运动平均动能的标志。
(2)知道什么是分子的势能；知道改变分子间的距离，分子势能就发生变化；知道分子势能跟物体体积有关。
(3)知道什么是内能，知道物体的内能跟温度和体积有关。
(4)能够区别内能和机械能。
诱思导学１．分子动能（１）分子平均动能做热运动的分子，都具有动能，这就是分子动能。
由于分子运动的无规则性，若想研究单个分子的动能是非常困难、也是没有必要的。
热现象研究的是大量分子运动的宏观表现，所以，重要的不是系统中某个分子的动能大小，而是所有分子的动能的平均值，即分子平均动能。
（２）温度是物体分子热运动平均动能的标志。
说明：①温度是大量分子无规则热运动的宏观表现，含有统计的意义，对于个别分子，温度是没有意义的。
分子平均动能的大小由温度高低决定：温度升高，分子的平均动能增大；温度降低，分子的平均动能减小；温度不变，分子的平均动能不变。
温度升高，分子的平均动能增大，但不是每一个分子的动能都增大，可能有个别的分子动能反而减小。
②分子的平均动能大小只由温度决定，与物质的种类无关。
也就是说，只要处于同一温度下，任何物质分子做热运动的平均动能都相同。
由于不同物质分子的质量不尽相同，因此，在同一温度下，不同物质分子运动的平均速率大小也不相同。
２．分子势能（１）分子势能由于分子间存在着相互作用力，所以分子间也有相互作用的势能。
这就是分子势能。
分子势能的大小有分子间的相互位置决定。
分子势能的变化非常类似于长度变化的弹簧中的弹性势能的变化。
（２）影响份子势能大小的身分份子势能的大小与份子间的距离有关，即与物体的体积有关。
份子势能的变化与份子间的距离发生变化时份子力做正功还是负功有关。
具体情况如下：①当份子间的距离r r时（此时类似于被拉伸的弹簧），份子间的作用力表现为引力，份子间的距离增大时，份子力做负功，因而份子势能随份子间距离的增大而增大。
选修3-3 功和内能-热和内能 优秀课件
⑶ 实验现象
水由于摩擦
而温度上升
尽管各次悬挂重物的重量不同， 下落高度也不一样，但只要做
⑷ 实验结论
功相同，容器内水温上升的数 值都是相同的，即系统的状态
变化是相同的
3 绝热过程
系统内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，这样的过程叫做绝热过程。
结论： 使系统状态的绝热过程发生变化，做 功的数量只由过程始末状态决定，与 做功方法与做功过程无关。
焦耳的实验(Joule experiment)
焦耳实验揭示了热量与功之间确
定的当量关系（１卡＝4.186焦耳），
表明机械运动或电磁运动与热运动之
间是可以相互转化的．它启迪人们继
续发现了各种物质运动之间的相互转
做功和热传递的区别
1、做功使物体内能发生改变的时候，内能的改 变就用功数值来量度．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．
热传递使物体的内能发生改变的时候，内能 的改变用热量来量度的．物体吸收多少热量， 物体的内能就增加多少；物体放出多少热量， 物体的内能就减少多少．
A( ．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 C．温度升高，压强增大，内能增加 D．温度降低，压强减小，内能增加
图10－1－2
【思路点拨】 明确研究对象是密闭的气体，由功和内能的 关系得出温度的变化，再利用理想气体状态方程求解．
•【自主解答】 由F对密闭的气体做功，容器及活塞绝热， 则Q＝0，由功和内能的关系知理想气体内能增大，T升高， 再根据pV/T＝C，V减小，p增大，故选C.
描述系统两状态间差别与外界在 绝热过程中对系统做功的物理量
高中物理选修3-3功和内能学案
高中物理选修3-3功和内能学案拼搏的汗水放射着事业的光芒，奋斗的年华里洋溢着人生的欢乐。
?张衡例2 一个系统内能增加了20J。
如果系统与周围环境不发生热交换，周围环10.1功和内能境需要对系统做多少功,【学习目标】1(知道什么是绝热过程。
【当堂训练】1(在给自行车轮胎打气时，会发现胎内空气温度升高，这是因为 ( ) 2(从热力学的角度认识内能的概念。
A.胎内气体压强不断增大，而容积不变 3(理解做功与内能改变的数量关系。
B.车胎从外界吸收热量 4(知道内能和功的单位是相同的。
C.外界空气温度本来就高于胎内气体温度【自主学习】D.打气时，外界不断对胎内气体做功 1(本节从焦耳测定热功当量实验出发，说明什么叫绝热过程(从另一角度2.在下述现象中没有做功而使物体内能改变的是( ) 理解内能的概念及做功与内能变化的关系( A.电流通过电炉丝使温度升高2(回顾:做功的两个不可缺少的因素:? ? B.在阳光照射下水的温度升高3(从19世纪30年代起，人们逐渐认识到，为了使系统的热学状态发生变C.铁锤打铁块使铁块温度升高化，既可以给它，例如:煤炉上烧开水;也可以对它，例D.在炉火上的水被烧开如:迅速压缩气体，其温度升高;双手揉搓会发热( 3(下列过程中，由于做功而使系统内能增加的是 ( )( 4(系统不从外界吸热，也不向外界放热，这样的过程叫做A.把铁丝反复弯曲，弯曲处温度升高5(焦耳的实验表明:要使系统状态通过绝热过程发生变化，做功的数量只B.烧开水时，蒸汽将壶盖顶起、2决定，而与做功的方式无关( 由过程始末两个状态1C.铁块在火炉中被加热6(在第七章中，我们把系统中所有分子的动能和分子间相互作用D.铁球从空中自由下落(不计空气阻力) 势能的总和叫做系统的 ( 4(如图10-1-3所示，一个质量为20kg的绝热气缸竖直放置，7(本节是从另一角度理解内能，系统的内能是由它的状态决定的(当系统绝热活塞的质量为5kg，处于静止状态时被封闭气体的高度为50cm，的、改变时，系统的内能也要改变( 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28(当系统从状态1经过绝热过程达到状态2时，内能的增加量Δ,,,)40cm(求在这一过程中气体的内能增加多少,(g取10m/s2,,就等于外界对系统所做的功,，即 ( 1【课内探究】 10-1-3如果气体膨胀与外界没有热交换，这样的膨胀叫做绝热膨胀(分别讨论气体在真空中和在大气中做绝热膨胀时是否做功(如果做功，所需的能量从何而来5(分子动理论中是怎样引入系统内能概念的,热力学中是怎样引入系统内能概念的,为什么说它们是一致的, 【典型例题】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。
人教版 物理选修3-3 第十章 热力学定律
五. 能源和可持续发展
能量耗散：系统的内能流散到周围环境中，没 有办法把这些内能收集起来加以利用，这种现 象叫做能量耗散。 品质降低：能量从高度有用的形式降级为不大 可用的形式叫品质降低。 能量在利用过程中，总是由高品质的能量最终 转化为低品质的内能。
四. 热力学第二定律的微观解释
1、几个重要概念 1）有序和无序 只要确定了某种规则，符合这个规则的就叫 做有序；不符合某种确定规则的称为无序。
有序和无序是相对的。
2）宏观态和微观态 宏观态：符合某种规定、规则的状态， 叫做热力学系统的宏观态。 微观态：在宏观状态下，符合另外的规定、 规则的状态，叫做这个宏观态的微观态。 1）系统的宏观态所对应的微观态越多，此 宏观态的无序程度越大。 2）系统的宏观态所对应的微观态越多，此 宏观态出现的几率越大。 一切自然过程总是沿着无序性增大的方向进行。
新能源：指目前尚未被人类大规模利用而有 待进一步研究、开发和利用的能源，如核能、 太阳能、风能、地热能、海洋能、氢能等。
第二类永动机？ 违背热力学第二定律！
注意以下两点》》 1）不管如何表述，热力学第二定律的实质 在于揭示了：一切与热现象有关的实际宏观 过程都是不可逆的。自然过程是按一定方向 进行的。 2）违背热力学第一定律的过程都不可能发 生。不违背热力学第一定律的过程不一定都 可以发生。（可能违背热力学第二定律）
1、热力学第二定律——克劳修斯表述 热量不能自发地从低温物体传到高温物体。
热传递具有方向性！
机械能和内能的转化过程具有方向性！
热机的效率不可能达到100%！
2、热力学第二定律——开尔文表述 不可能从单一热库吸收热量，使之完全变 成功，而不产生其他影响。 热力学第二定律的所有表述都是等价的。
高中物理选修3-3-功和内能+热和内能
功和内能热和内能知识元改变内能的两种方式知识讲解一、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=-ΔE2.在绝热过程中，功是系统内能转化的量度3.功和内能的区别（1）功是能量转化的量度，是过程量，而内能是状态量（2）做功过程中，能量一定会发生转化，而内能不一定变化（3）内能变化时不一定有力做功，也可能是传热改变了物体的内能。
物体的内能大，并不意味着做功多二、热和内能1.传热与内能改变的关系（1）不仅对系统做功可以改变系统的热力学业状态，单纯的对系统传热也能改变系统的热力淡定状态，所以热量是在单纯的传热过程中系统内能变化的量度（2）在单纯传热中，系统从外界吸收多少热量，内能就增加多少；系统向外界放出多少热量，系统的内能就减少多少。
即：ΔU=U2-U1=Q2.传热改变物体内能的过程是物体间内能转移的过程3.内能与热量的区别内能是一个状态量，一个物体在不同的状态下具有不同的内能，而热量是一个过程量，它表示由于传热而引起的内能变化过程中转移的能量，即内能的改变量。
如果没有传热，就无所谓热量，但此时物体仍有一定的内能例题精讲改变内能的两种方式例1.用力搓手感觉手会发热、冬天在阳光下觉得暖和等物理现象表明：____和_____在改变物体内能上可以起到相同的效果。
例2.关于热传递，下列说法中正确的是（）A．热传递的实质是温度的传递B．物体间存在着温度差，才能发生热传递C．热传递可以在任何情况下进行D．物体内能发生改变，一定是吸收或放出了热量例3.如图所示，在较厚的有机玻璃筒底部，放置少量易燃物，如蓬松的硝化棉。
迅速压下筒中的活塞，可看到硝化棉被点燃而发出火光。
对该实验现象的下列说法中正确的是（）A．这个实验说明功可以变成能B．这个实验说明做功可以改变筒内空气的内能C．用厚有机玻璃做筒和迅速压缩都是为了保证该过程为绝热过程D．活塞向下迅速压缩过程，筒内空气的分子平均动能和分子势能都增大了例4.小实验：将钢丝掰直后，快速来回弯曲，用手接触弯曲部分会感觉____，这是由于________________________________________。
2021学年高中物理第10章热力学定律第1节功和内能课件新人教版选修3_3
• (1)在绝热过程中，外界对系统做功，系统的__内__能__增__加。内能的增量就等于外 界对__系__统__做__的__功_____，即ΔU＝U2－U1＝__W____。
• (2)在绝热过程中，系统对外界做功，系统的__内__能__减__少。内能的减少量就等于 系统对__外__界__做__的__功_____，即ΔU＝U2－U1＝__－__W____。
• 『选一选』
• (多项选择)一定质量的气体封闭在绝热的气缸内，当用活 塞压缩气体时，一定增大的BC物D理量有(不计气体分子势能)(
)
• A．气体体积
B．气体分子密度
• C．气体内能 D．气体分子的平均动能
• 解析：外力做功，气体体积减小，分子密度增大，内能增 加，温度升高，分子的平均动能增加。
• 『想一想』
根据理想气体状态方程pTV＝C 可判断压强一定增大，选项 B、D 错误。
〔对点训练〕 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，使容器内的压强增加到一定 程度，这时读出温度计示数。打开卡子，胶塞冲出容
器口后( C )
• “火〞不但可以用来取暖，还可以用来加 热食物，“火〞把人类带入了文明的殿堂 。我们的祖先很早就创造了“钻木取火〞 的用具，使人们不再仅仅依靠自然的“恩 赐〞而得到“火〞。
• 你知道“钻木取火〞的道理吗？
提示：做功可以改变物体的内能，“钻木取火”就是通过外力做功，机械能 转化为内能。木材内能增加，温度达到着火点而燃烧。
第一节 功和内能
※ ※※
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
1
课前预习
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功和内能
1．用下述方法改变物体的内能、属于做功的方式是 ( )
A.搓搓手会感到手暖和些
B.汽油机气缸内被压缩的气体
C.车刀切下的炽热的铁屑
D.物体在阳光下被晒热
2．在给自行车轮胎打气时，会发现胎内空气温度升高，这是因为 ( )
A.胎内气体压强不断增大，而容积不变
B.车胎从外界吸收热量
C.外界空气温度本来就高于胎内气体温度
D.打气时，外界不断对胎内气体做功
3.在下述现象中没有做功而使物体内能改变的是( )
A.电流通过电炉丝使温度升高
B.在阳光照射下水的温度升高
C.铁锤打铁块使铁块温度升高
D.在炉火上的水被烧开
4．如图10-1-3所示，一个质量为20kg的绝热气缸竖
直放置，绝热活塞的质量为5kg，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
的内能增加多少？(g取10m/s2)
10-1-3 5．分子动理论中是怎样引入系统内能概念的？热力学中是怎样引入系统内能概念的？为什么说它们是一致的？
1．ABC 2．D 3．BD 4．20J 5．分子动理论中是从微观角度引入系统内能的概念，即系统中所有分子热运动的动能和分子间的相互作用势能的总和叫做系统的内能．热力学中是从宏观角度引入系统内能的概念，即内能是状态量，当系统的温度、体积改变时，系统的内能也要改变，做功和热传递能引起内能的变化．。