人教版高中物理选修—功和内能
高中物理 第十章 热力学定律 第1、2节 功和内能 热和内能讲义(含解析)新人教版选修3-3-新人教
第1、2节功和内能热和内能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，也不向外界放热的过程。
2．绝热过程中系统内能的增加量等于外界对系统所做的功，即ΔU＝W。
3．热传递：热量从物体的高温部分传递到低温部分，或从高温物体传递给低温物体的过程。
4．系统在单纯的传热过程中，内能的增量ΔU等于外界向系统传递的热量Q，即ΔU＝Q。
5．做功和热传递是改变内能的两种方式且具有等效性，但二者实质不同。
一、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交换能量，它不从外界吸热，也不向外界放热。
2．代表实验(1)重物下落带动叶片搅拌容器中的水，引起水温度上升。
(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。
二、功和内能1．内能的概念(1)内能是描述热力学系统自身状态的物理量。
(2)在绝热过程中做功可以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：ΔU＝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．热传递(1)条件：物体的温度不同。
(2)过程：温度不同的物体发生热传递，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)热传递的三种方式：热传导、热对流、热辐射。
2．热和内能(1)单纯地对系统传热也能改变系统的热力学状态，即热传递能改变物体的内能。
(2)热量：在单纯的传热过程中系统内能变化的量度。
(3)单纯的传热过程中内能的变化。
①公式：ΔU＝Q。
②物体吸热，Q为正；物体放热，Q为负。
1．自主思考——判一判(1)温度高的物体含有的热量多。
(×)(2)内能大的物体含有的热量多。
(×)(3)热量一定从内能多的物体传递给内能少的物体。
(×)(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)在绝热过程中，外界对系统做的功小于系统内能的增加量。
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。
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
新教材 人教版高中物理选择性必修第三册 第三章 热力学定律(知识点详解及配套习题)
第三章热力学定律1．功、热和内能的改变................................................................................................ - 1 -2. 热力学第一定律....................................................................................................... - 10 -3. 能量守恒定律........................................................................................................... - 10 -4. 热力学第二定律....................................................................................................... - 18 -章末复习提高................................................................................................................ - 28 -1．功、热和内能的改变一、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。
人教版高中物理选择性必修第3册 第三章 热力学定律 1.功、热和内能的改变
二、功与内能的改变 1.系统的内能:任何一个热力学系统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做 的功相联系,是系统的一种能量,我们把它称为系统的内能。 2.绝热过程中做功与系统内能变化的关系:当系统从某一状态经过绝热过 程达到另一状态时,内能的变化量ΔU就等于外界对系统所做的功W,即 ΔU=W。
概念
区别
联系
温度 内能 热量
表部物一在量化体示 大 切 单 量,与量 物 有内物 纯物分 体 关部体 传质子 都所的热的平具有冷过种均有分热程类动内子程中(比能能的度,量热的动,其度容大能实内)、小和质能质分是变量子反 化和势映 多温能了 少度的物 的的总体 物变和内 理。温 多 热 单 内 物理度 少 量 纯 能是 是 传 变量的衡 用 热 化因量 来 过 多素内 衡 程 少之能 量 中 的一;
变式训练2如图,在紫铜管内滴入乙醚,盖紧管塞,乙醚变为气体。用手拉住 绳子两端迅速往复拉动,管塞会被冲开。管塞被冲开前( ) A.外界对管内气体做功,气体内能增大 B.管内气体对外界做功,气体内能减小 C.管内气体内能不变,压强变大 D.管内气体内能增大,压强变大
答案 D 解析 绳与紫铜管间的摩擦力做功,使管壁内能增大,温度升高。通过热传 递,乙醚的内能增大,温度升高。管塞被冲开前管内气体内能增大,压强变 大。选项D正确。
答案 ×
解析 外界对物体做功,会引起内能的变化,做功越多,内能变化越大,物体的 初或末态的内能不一定大。
(5)温度高的物体含有的热量多。( )
答案 ×
解析 热量是与传热过程对应的物理量,不能说温度高的物体热量多。 (6)热量一定从内能多的物体传递给内能少的物体。( )
答案 ×
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
人 教 版 高 中 物理选 修3—3 第10章 第1节功 和内能 ( 2)( 共20张 PPT)
2. 一 个 铁 块 沿 斜 面 匀 速 滑 下 ， 关 于 物 体 的机械能和内能的变化，下列判断中正确 的是（ ）
人 教 版 高 中 物理选 修3—3 第10章 第1节功 和内能 ( 2)( 共20张 PPT)
作业
1.下列说法正确的是（ ） A 分子的动能与分子的势能的和叫做这个分
子的内能 B 物体的分子势能由物体的温度和体积决定 C 物体的速度增大时，物体的内能增大 D 物体的内能减小时，物体的温度可能增加
结论：只要重力所做的功相同，容器内水温上 升的数值就相同，即系统状态的变化是相同的。
人 教 版 高 中 物理选 修3—3 第10章 第1节功 和内能 ( 2)( 共20张 PPT)
人 教 版 高 中 物理选 修3—3 第10章 第1节功 和内能 ( 2)( 共20张 PPT)
实验二：对系统做电功
电流通过电热 丝使绝热容器内 的液体温度升高。
内能增加
C．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
人 教 版 高 中 物理选 修3—3 第10章 第1节功 和内能 ( 2)( 共20张 PPT)
人 教 版 高 中 物理选 修3—3 第10章 第1节功 和内能 ( 2)( 共20张 PPT)
2.地面附近有一正在上升的空气团，它与外界的热交换忽略不计．已
功和内能变化的关系
做功可以改变系统的内能．功是系统内能转化的量度．
(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.
教材51页做一做
在各种不同的绝热过程中，如果使系统从
状态1变为状态2，所需外界做功的数量是相 同的.也就是说，在各种不同的绝热过程中， 要使系统状态发生变化，做功的数量只由始、
末两个状态决定，与做功方式无关.
人 教 版 高 中 物理选 修3—3 第10章 第1节功 和内能 ( 2)( 共20张 PPT)
人 教 版 高 中 物理选 修3—3 第10章 第1节功 和内能 ( 2)( 共20张 PPT)
重物下落带动轮叶旋转，通 过搅拌对绝热容器内的液体 做功，使液体升温，即状态 发生变化.
结论：只要重力所做的功相同，容器内水温上升的数值都是 相同的，即系统状态的变化是相同的.
人 教 版 高 中 物理选 修3—3 第10章 第1节功 和内能 ( 2)( 共20张 PPT)
绝热过程：
系统只由于外界对它做功而与外界
结论：对同一系统，在绝热过程中只要所做 的电功相同，系统温度上升的数值就相同， 即系统的状态变化相同。
人 教 版 高 中 物理选 修3—3 第10章 第1节功 和内能 ( 2)( 共20张 PPT)
人 教 版 高 中 物理选 修3—3 第10章 第1节功 和内能 ( 2)( 共20张 PPT)
归纳总结：
知大气压强随高度增加而降低，则该空气团在上升过程中(不计气团
内分子间的势能) ( C ) A．体积减小，温度降低
压强减小
B．体积减小，温度不变
体积增大
温度降低
C．体积增大，温度降低 D．体积减小，温度不变
对外界做功
△U=W
内能减小
动能减小
不计分子 间的势能
人 教 版 高 中 物理选 修3—3 第10章 第1节功 和内能 ( 2)( 共20张 PPT)
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.
人 教 版 高 中 物理选 修3—3 第10章 第1节功 和内能 ( 2)( 共20张 PPT)
人 教 版 高 中 物理选 修3—3 第10章 第1节功 和内能 ( 2)( 共20张 PPT)
实验一：对系统做机械功
重物下落带动轮叶 旋转，通过搅拌对绝 热容器内的液体做功， 使液体升温，即状态 发生变化。
第十章 热力学定律
第1节 功和内能
引入新课
演示实验： 在有机玻璃筒底放置少量的易燃
物,例如蓬松的棉花,迅速压下筒
中的活塞,观察筒底物品的变化.
一、焦耳的实验
1818年12月24日生于英国曼彻斯特 ， 起初研究电学和磁学. 1840年在英国皇家 学会上宣布了电流通过导体产生热量的 定律，即焦耳定律.焦耳测量了热与机械 功之间的当量关系——热功当量，为热 力学第一定律和能量守恒定律的建立奠 定了实验基础.
二、内能
1、内能定义：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.我们把这 个物理量称为系统的内能.
2、内能改变：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△U=U2-U1就等于外界对系统所做的功W，即 △U=W.
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。
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？
重力 电场力
重力做功对应重力势能 电场力做功对应电势能
人 教 版 高 中 物理选 修3—3 第10章 第1节功 和内能 ( 2)( 共20张 PPT)
1.系统指的是什么？
实验研究的对象是瓶中的气体与打气筒中的气 体，那么我们的系统也就是这两部分气体。
2.出现了什么现象？ 呈现雾状
3.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
人 教 版 高 中 物理选 修3—3 第10章 第1节功 和内能 ( 2)( 共20张 PPT)
1.下图某种椅子与其升降部分的结构示意图，M、N两筒间密闭了一
定质量的气体，M可沿N的内壁上下滑动，设筒内气体不与外界发生热
交换，在M向下滑动的过程中( A )
气体体积减小，外界对气体做功
△U=W
A．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