【新版】2020高中物理第三章热力学基础第一讲内能功热量教案粤教选修3_3

教学资料范本【新版】2020高中物理第三章热力学基础第一讲内能功热量教案粤教选修3_3编辑：__________________时间：__________________[目标定位] 1。

知道热传递的实质。

2。

知道做功和热传递是改变内能的两种方式，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。

一、内能1。

定义：物体内部所有分子做热运动的动能和分子势能的总和。

2。

影响因素：物体的内能由物体的温度、体积、物质的量共同决定。

二、改变物体内能的两种方式1。

做功在绝热过程中内能的改变用功来量度。

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。

2。

热传递(1)热传递：高温物体总是自发地把它的内能传递给低温物体，这种没有做功而使物体内能改变的现象称为热传递。

(2)热量：热传递过程中物体内能变化的量度。

(3)在系统与外界互不做功的条件下系统吸收了多少热量，系统的内能就增加多少；系统放出了多少热量，系统的内能就减少多少。

解决学生疑难点____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____一、功和内能关系的理解1。

内能(1)微观：所有分子的动能和势能之和。

(2)宏观：只依赖于热力学系统自身状态的物理量。

(3)状态量。

2。

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，在绝热过程中：(1)外界对系统做功，系统内能增加，即ΔU＝U2－U1＝W；(2)系统对外界做功，系统内能减少，即ΔU＝W。

3。

内能与机械能的区别和联系(1)区别：内能与机械能是两个不同的概念。

(2)联系：在一定条件下可以相互转化，且总量保持不变。

例1 如图1所示，活塞将气缸分成甲、乙两气室，气缸、活塞(连同拉杆)是绝热的，且不漏气，以E甲、E乙分别表示甲、乙两气室中气体的内能，则在将拉杆缓慢向外拉的过程中( )图1B。

E甲不变，E乙增大A。

E甲不变，E乙减小D。

E甲增大，E乙减小C。

E甲增大，E乙不变答案D 解析本题解题的关键是明确甲、乙两气室气体都经历绝热过程，内能的改变取决于做功的情况，对甲室内的气体，在拉杆缓慢向外拉的过程中，活塞左移，压缩气体，外界对甲室气体做功，其内能应增大，对乙室内的气体，活塞左移，气体膨胀，气体对外界做功，内能就减少，故D选项正确。

借题发挥(1)压缩气体，外界对气体做功，内能增大，温度升高，柴油机就是利用这个原理点火的。

(2)在绝热过程中，末态内能大于初态内能时，ΔU为正，W为正，外界对系统做功，末态内能小于初态内能时，ΔU为负，W为负，系统对外界做功。

例2 下列关于系统的内能的说法正确的是( )A。

系统的内能是由系统的状态决定的B。

分子动理论中引入的系统内能和热力学中引入的系统内能是一致的C。

做功可以改变系统的内能，但单纯地对系统传热不能改变系统的内能D。

气体在大气中绝热膨胀时对外做了功，但气体的内能不变答案AB 解析系统的内能是一个只依赖于系统自身状态的物理量，所以是由系统的状态决定的，A对；正因为内能是由系统的状态决定的，所以分子动理论中引入的内能和热力学中引入的内能是一致的，B对；做功和热传递都可以改变系统的内能，C错；气体绝热膨胀时对外界做了功，又因为与外界没有热交换，所以系统的内能要减小，故D错。

二、热和内能1。

传热和内能变化的关系系统在单纯传热过程中，内能的增量ΔU等于外界向系统传递的热量Q，即ΔU＝Q。

2。

区分三组概念(1)内能与热量：内能是状态量，可以说系统具有多少内能而不能说传递多少内能；热量是过程量，不能说系统具有多少热量，只能说传递了多少热量。

(2)热量与温度热量是系统的内能变化的量度，而温度是系统内部大量分子做无规则运动的激烈程度的标志。

虽然热传递的前提是两个系统之间要有温度差，但是传递的是能量，不是温度。

(3)热量与功热量和功，都是系统内能变化的量度，都是过程量，一定量的热量与一定量的功相当，功是能量变化的量度，但它们之间有着本质的区别。

例3 一铜块和一铁块，质量相等，铜块的温度T1，比铁块的温度T2高，当它们接触在一起时，如果不和外界交换能量，则( ) A 。

从两者开始接触到热平衡的整个过程中，铜块内能的减少量等于铁块内能的增加量B 。

在两者达到热平衡以前的任意一段时间内，铜块内能减少量不等于铁块内能的增加量T1＋T22＝T 。

达到热平衡时，铜块的温度C D 。

达到热平衡时，两者的温度相等答案 AD解析 一个系统在热交换的过程中，如果不与外界发生热交换，温度高的物体放出的热量等于温度低的物体吸收的热量，直到温度相等，不再发生热交换为止，而热量是热传递过程中内能的变化量，所以选项A和D都正确，选项B错误；根据热平衡方程c铜m(T1－T)＝c铁m(T－T2)，解得T＝，由此可知选项C是错误的。

例4 若对物体做1200J的功，可使物体温度升高3℃，改用传热的方式，使物体温度同样升高3℃，那么物体应吸收________J的热量，如果对该物体做3000J的功，物体的温度升高5℃，表明该过程中，物体应________(填“吸收”或“放出”)热量________J。

答案1200 放出1000解析做功和传热在改变物体内能上是等效的，因此物体用做功方式使温度升高3℃，如用吸热方式，也使温度升高3℃应吸收1200J的热量。

如对物体做功3000J，温度升高5℃，而物体温度升高5℃，需要的功或热量应为ΔE。

1200J＝cm×3℃，ΔE＝cm×5℃，所以ΔE＝20xxJ。

Q＝ΔE－W＝－1000J，因此物体应放出1000J的热量。

做功与内能的关系1。

在下述各种现象中，不是由做功引起系统温度变化的是( )A。

在阳光照射下，水的温度升高B。

用铁锤不断锤打铅块，铅块温度会升高C。

在炉火上烧水，水的温度升高D。

电视机工作一段时间，其内部元件温度升高答案AC 解析阳光照射下水温升高是热辐射使水的温度升高，在炉火上烧水是热传导和对流使水的温度升高，用铁锤锤打铅块的过程，是做功的过程，铅块温度升高，是由于外界做功引起的。

电视机工作时，电流通过各元件，电流做功使其温度升高。

可见A、C不是由做功引起温度变化的，故选A、C。

2。

一定质量的气体经历一缓慢的绝热膨胀过程。

设气体分子间的势能可忽略，则在此过程中( )A。

外界对气体做功，气体分子的平均动能增加B。

外界对气体做功，气体分子的平均动能减少C。

气体对外界做功，气体分子的平均动能增加D。

气体对外界做功，气体分子的平均动能减少答案D 解析绝热膨胀过程是指气体膨胀过程未发生热传递，膨胀过程气体体积增大，气体对外界做功W＜0。

由ΔU＝U2－U1＝W可知，气体内能减小。

由于气体分子间的势能忽略，故气体分子的平均动能减小。

传热与内能的关系3。

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答案B 解析热传递的实质是物体间内能的转移，故A错；热传递的条件是物体间存在温度差，高温物体放出热量，低温物体吸收热量，若两物体温度相同，它们之间便不再发生热传递，即达到了热平衡，故B对、C错；物体吸收或放出热量，内能会发生变化，但内能变化不一定是热传递引起的，还可以通过做功的方式实现，故D错。

4。

对于热量、功和内能，三者的说法正确的是( )A。

热量、功、内能三者的物理意义等同B。

热量、功都可以作为物体内能的量度C。

热量、功、内能的单位不相同D。

热量和功是由过程决定的，而内能是由物体状态决定的答案D 解析物体的内能是指物体内所有分子动能和分子势能的总和，而要改变物体的内能可以通过做功或热传递两种途径，这三者的物理意义不同，A错；热量是表示在热传递过程中物体内能变化多少的，而功也是量度用做功的方式来改变物体内能多少的，B错；三者单位都是焦耳，C错；热量和功是过程量，内能是状态量，D正确。

(时间：60分钟)题组一做功与内能的变化1。

用下述方法改变物体的内能，不属于做功的方式是( )A。

用锤子打铁时，铁块发热B。

用磨刀石磨刀时，刀发热C。

双手互搓，手发热D。

用天然气烧水答案D 解析A、B、C中的过程都是力对系统(铁块、刀、手)做功，内能增加和温度升高的过程。

而D中的用天然气烧水则是通过热传导和热对流来实现水温升高的。

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。

轮胎从外界吸热C。

外界空气温度本来就高于胎内气体温度D。

打气时，外界不断地对胎内气体做功答案D 解析给自行车轮胎打气，人对胎内气体做功，气体内能增加，所以温度升高。

3。

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，一定增大的物理量有(不计气体分子势能)( )A。

气体体积B。

气体分子数D。

气体分子的平均动能C。

气体内能答案CD 解析绝热过程外力对系统做功，气体内能增加，温度升高，分子平均动能增加。

4。

如图1所示为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( )图1A。

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，气体内能减小答案A解析因为M、N内被封气体体积减小，所以外界对气体做功，又因气体与外界没有热交换即绝热过程，所以ΔU＝W，且ΔU>0，气体内能增加，A正确。

5。

如图2所示，厚壁容器的一端通过胶塞插进一支灵敏温度计和一根气针，另一端有个用卡子卡住的可移动胶塞，用打气筒通过气针慢慢向容器内打气，使容器内的压强增大到一定程度，这时读出温度计示数。

打开卡子，胶塞冲出容器口后( )图2A。

温度计示数变大，实验表明气体对外界做功，内能减少B。

温度计示数变大，实验表明外界对气体做功，内能增大C。

温度计示数变小，实验表明气体对外界做功，内能减少D。

温度计示数变小，实验表明外界对气体做功，内能增大答案C 解析打开卡子，胶塞冲出容器口后，密封气体体积增大，气体膨胀对外做功，气体内能减少，同时温度降低，温度计示数变小。

题组二热传递与内能6。