高中物理3.1功热和内能的改变ppt课件新人教版选择性必修第三册
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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 。
【高中物理】功、热和内能的改变课件 高二物理人教版(2019)选择性必修第三册
动能减小
不计分子
内能减小 间的势能
三、热与内能的改变
温度不同的物体A、B互相接触,温度高的A要 降温，温度低的B要升温，持续到系统间达到 热平衡(温度相等)为止，这个过程称之为热 传递。
外界没有对系统做功，只对系统传热，同样 能改变系统的状态。
三、热与内能的改变
当系统从状态1经过单纯的传热达到状态2，内 能的增量△U=U2-U1，等于外界向系统传递的热 量Q，即△U=Q。
内能不变 不计气体的分子势能 温度不变
例：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(不小
A．体积减小，温度降低
B．体积减小，温度不变 体积增大 C．体积增大，温度降低
温度降低
D．体积减小，温度不变 对外界做功
做功使物体的内能改变，是其他形式的能量和 内能之间的转化 。 热传递使物体的内能改变， 是物体间内能的转移。
例：关于热传递，下列说法正确的是( B )
A．热传递的实质是温度的传递 热量
B．物体间存在温度差，才能发生热传递
C．热传递可以在任何情况下进行
物体间存在温
度差才能发生 热传递.在达到 温度相同后停 止热传递
D．物体内能发生改变，一定是吸收或放出了热量
可能是与外界发生了热传递， 也可能是由于外界对其做功 或其对外界做功
例：下列关于热量的说法，正确的是（ CD ）
A.温度高的物体含有的热量多
B.内能多的物体含有的热量多
C.热量、功和内能的单位相同
D.热量和功都是过程量，而内能是一个状态量
热量的概念只有在涉及能量传递时才有意义。所 以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。
高二下学期物理人教版(2019)选择性必修第三册PPT_3.1功热和内能的改变
2.如图所示,一个质量为20 kg的绝热汽缸竖直放置,绝热活塞的质量为5 kg, 面积为0.1 m2,处于静止状态时被封闭气体的高度为50 cm,现在活塞上方加一 15 kg的物体,待稳定后,被封闭气体的高度变为40 cm。求在这一过程中气体 的内能增加了多少?(p0=1.01×105 Pa,g取10 m/s2)
2.如图几幅图中,有关功与内能的说法中正确的是
()
A.图1中迅速下压活塞,棉花会燃烧起来,说明热传递可以使物体的温度升高 B.图2中重物下落带动叶片转动,由于叶片向水传递热量而使水的温度升高 C.图3中降落的重物使发电机发电,电流对水做功使水的温度升高 D.做功和热传递都可以使物体的内能增加
（教学提纲）2 0 2 0 - 2 021学年高二下学期物理人教版（2 0 1 9 ）选择性必修第三册获奖课件：3 . 1 功热和内能的改变（免费下载）
【规律方法】分析绝热过程的方法 (1)在绝热的情况下,若外界对系统做正功,系统内能增加,ΔU为正值;若系统 对外界做正功,系统内能减少,ΔU为负值。此过程做功的多少为内能转化的量 度。 (2)在绝热过程中,内能和其他形式的能一样也是状态量,气体的初、末状态确 定了,即在初、末状态的内能也相应地确定了,内能的变化ΔU也确定了。而功 是能量转化的量度,所以ΔU=W,即W为恒量,这也是判断绝热过程的一种方法。
二、功和内能的改变 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:_Δ__U_=_W_。 三、热和内能的改变 1.传热: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系统_内__能__变__化__的量度。 (2)公式表达:_Δ__U_=_Q_。
2.如图几幅图中,有关功与内能的说法中正确的是
()
A.图1中迅速下压活塞,棉花会燃烧起来,说明热传递可以使物体的温度升高 B.图2中重物下落带动叶片转动,由于叶片向水传递热量而使水的温度升高 C.图3中降落的重物使发电机发电,电流对水做功使水的温度升高 D.做功和热传递都可以使物体的内能增加
（教学提纲）2 0 2 0 - 2 021学年高二下学期物理人教版（2 0 1 9 ）选择性必修第三册获奖课件：3 . 1 功热和内能的改变（免费下载）
【规律方法】分析绝热过程的方法 (1)在绝热的情况下,若外界对系统做正功,系统内能增加,ΔU为正值;若系统 对外界做正功,系统内能减少,ΔU为负值。此过程做功的多少为内能转化的量 度。 (2)在绝热过程中,内能和其他形式的能一样也是状态量,气体的初、末状态确 定了,即在初、末状态的内能也相应地确定了,内能的变化ΔU也确定了。而功 是能量转化的量度,所以ΔU=W,即W为恒量,这也是判断绝热过程的一种方法。
二、功和内能的改变 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:_Δ__U_=_W_。 三、热和内能的改变 1.传热: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系统_内__能__变__化__的量度。 (2)公式表达:_Δ__U_=_Q_。
人教版高中物理选择性必修第三册精品课件 第三章 1.功、热和内能的改变
02
重难探究•能力素养全提升
03
学以致用•随堂检测全达标
基础落实•必备知识全过关
一、功和内能
1.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
的过程。
(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: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
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,只有内能变化较大
时,才对应着做功较多。
特别提醒
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
有没有吸热或放热,以及吸热或放热的多少。
应用体验
典例1 (2022广西桂林高二期中)如图所示,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擦,则被密封的气体(
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
分。
5.改变内能的两种方式的比较
比较项目 做功
内能变化
外界对物体做功,物体的内能增加;
物体吸收热量,内能增加;物
物体对外界做功,物体的内能减少
体放出热量,内能减少
物理实质 其他形式的能与内能之间的转化
相互联系
同部分之间内能的转移
做一定量的功或传递一定量的热量在改变内能的效果上是相同
3.1 功、热和内能的改变 (教学课件)-高二物理人教版选择性必修三
体积减小，外界对气体做功。
2. 利用温度的变化分析理想气体内能的变化。
3. 利用热力学第一定律判断是吸热还是放热。
链接高考—2018新课标1
如图，一定质量的理想气体从状态a开始，经历过程①、②、③、④到达
状态e。对此气体，下列说法正确的是（
BDE ）
A．过程①中气体的压强逐渐减小B．过程②中气体对 Nhomakorabea界做正功
在绝热过程中，外界对系统做的功等于系统内能的增加量。
表达式：ΔU＝W
说明：
1.系统内能的改变量，只与初末状态的内能U1、U2有关，与做功的过程、方式无关；
2. 外界对系统做功时w为正；系统对外界做功时w为负。
外界对系统做功系统内能增加；系统对外界做功系统内能减小。
3.功是过程量，内能是状态量。
3.什么是热传递？
实际上是将能量从高度有用的高品质形式降级为不大可用的低品质形式。
3.4 热力学第二定律
一、热力学第二定律
定义：
物理学中反映宏观自然过程的方向性的
定律就是热力学第二定律。
二、热力学第二定律的两种表述
1．克劳修斯表述
热量不能自发地从低温物体传到高温物体，这就是热力学第二
定律的克劳修斯表述，阐述的是热传递的方向性。
3.1 功、热和内能的改变
问题导学
1.什么是绝热过程？
2.做功与内能变化的关系？
3.什么是热传递？
4. 热传递的三种方式？
5.传递的热量与内能改变量的关系？
1.什么是绝热过程？
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.做功与内能变化的关系？
2. 利用温度的变化分析理想气体内能的变化。
3. 利用热力学第一定律判断是吸热还是放热。
链接高考—2018新课标1
如图，一定质量的理想气体从状态a开始，经历过程①、②、③、④到达
状态e。对此气体，下列说法正确的是（
BDE ）
A．过程①中气体的压强逐渐减小B．过程②中气体对 Nhomakorabea界做正功
在绝热过程中，外界对系统做的功等于系统内能的增加量。
表达式：ΔU＝W
说明：
1.系统内能的改变量，只与初末状态的内能U1、U2有关，与做功的过程、方式无关；
2. 外界对系统做功时w为正；系统对外界做功时w为负。
外界对系统做功系统内能增加；系统对外界做功系统内能减小。
3.功是过程量，内能是状态量。
3.什么是热传递？
实际上是将能量从高度有用的高品质形式降级为不大可用的低品质形式。
3.4 热力学第二定律
一、热力学第二定律
定义：
物理学中反映宏观自然过程的方向性的
定律就是热力学第二定律。
二、热力学第二定律的两种表述
1．克劳修斯表述
热量不能自发地从低温物体传到高温物体，这就是热力学第二
定律的克劳修斯表述，阐述的是热传递的方向性。
3.1 功、热和内能的改变
问题导学
1.什么是绝热过程？
2.做功与内能变化的关系？
3.什么是热传递？
4. 热传递的三种方式？
5.传递的热量与内能改变量的关系？
1.什么是绝热过程？
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.做功与内能变化的关系？
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(可编辑PPT)
6.外界对物体做功多,就意味着物体的内能大。 ( ✕ ) 提示:外界对物体做功多,就意味着物体的内能变化大,不能认为物体的内能大。 7.在绝热过程中,外界对系统做的功小于系统内能的增加量。 ( ✕ ) 提示:在绝热过程中,外界对系统做的功等于系统内能的增加量。 8.高温物体内能多,低温物体内能少。 ( ✕ ) 提示:物体内能的多少与物质的量、物体的温度、体积等因素均有关。 9.热量一定从内能多的物体传递给内能少的物体。 ( ✕ ) 提示:热量从温度高的物体传递给温度低的物体。 10.做功和传热都可改变物体的内能,从效果上是等效的。 ( √ ) 提示:做功和传热都能引起系统内能的改变,从效果上是等效的。
1 | 功与内能的改变 焦耳的两个代表性实验
两个实验 实验装置
实验一
实验二
做功方式
实验条件 共性
通过重物下落带动叶片搅拌容器中 通过重物下落带动发电机发电,电流通过电
的水,靠叶片与水摩擦使水温升高,通 阻丝,电流的热效应使水温升高,通过电流做
过重力做功实现能量转化
功实现能量转化
容器及其中的水组成的系统与外界绝热
第三章 热力学定律
1 功、热和内能的改变
1.了解焦耳的两个实验。掌握从热力学角度认识内能的概念。 2.知道做功与内能改变的关系,知道传递的热量与内能变化的关系。 3.知道做功和传热是改变内能的两种方式,且对改变系统内能是等效的。 4.明确内能、功、热量、温度四个物理量的区别和联系。
1 | 焦耳的实验
(3)在单纯地对系统传热过程中,外界对系统传热,系统的内能 增加 ;系统对外 界传热,系统的内能 减少 。 3.传热与做功在改变系统内能上的异同 (1)做功和传热都能引起系统 内能的改变 。 (2)做功时,内能与其他形式的能(如内能与机械能、内能与电能等)发生 转化
功、热和内能的改变ppt课件
典例应用
1.(多选)某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置，它主要由 汽缸和活塞组成。开箱时，密闭于汽缸内的压缩气体膨胀，将箱盖顶 起，如图所示。在此过程中，若缸内气体与外界无热交换，忽略气体 分子间的相互作用，则缸内气体( AD ) A．对外做正功，分子的平均动能减小 B．对外做正功，内能增大 C．对外做负功，分子的平均动能增大 D．对外做正功，内能减小
做功的数量只由过程始末两个状态1、2
实验2
T1 决定，而与重物的质量、做功的次数无关。
T2
系统从状态1 重物 发热丝对水加热温度上升
用什么物理量描述热力学中的这种状态？
一、焦耳的实验—内能
3.内能：任何一个热力学系统都必然存在一个只依赖系统自身状态的 物理量，这种物理量叫做内能（用字母U表示）。
2．关于热传递，下列说法正确的是( D ) A．热传递是高温物体的温度传给低温物体 B．不接触的物体之间不会发生热传递 C．比热容相同的物体之间不会发生热传递 D．温度相同的物体之间不会发生热传递
课堂练习
3．下列各事例通过热传递改变物体内能的是( C ) A．车床上车刀切削工件后发热 B．擦火柴时火柴头温度升高 C．用肥皂水淋车刀后车刀降温 D．搓搓手就会觉得手发热
取一个透明塑料瓶，向瓶内注入少量的水。将橡胶塞打孔，安装上气门嘴，再用 橡胶塞把瓶口塞紧，并向瓶内打气，观察橡胶塞跳出时瓶内的变化。
实验现象：当橡胶塞 跳出时，瓶内出现白 雾
原理：气体膨胀，系 统对外做功，内能↓， 温度↓，液化，雾状
三、热与内能的改变
烧水的过程
烧烤的过程
这是如何改变系统内能的？
三、热与内能的改变
若物体吸热，Q>0，则 ΔU>0，内能增加；若物体放热，Q<0，则 ΔU<0，内能减少.
3.1功,热和内能的改变 课件 高二下学期物理人教版(2019)选择性必修第三册
再见
讨论：给你一根钢丝，除了做功，如何才能改变它的内能呢？
热传递： “烧”“晒”“烤”“烫”“冻”或者“冰” …
三、热与内能的改变
经过段时间
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，我们说，热从高温物体传到了低温物体。
外界没有对系统（水）做功，只对系统传热，同样能改变系统的状态。
实验结论： 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。
重物下落带动叶片搅拌容器中的水，引起水温上升
焦耳二个代表性实验：焦耳热功当量实验装置—电功
实验结论：对同一个系统，如果过程 是绝热的，只要所做的电功相等，则 系统温度上升的数值是相同的，即系 统的状态变化是相同的。
思考：做功和热传递这两种改变物体内能的方式有何区别和联系？
ΔU＝W（绝热过程）
ΔU＝Q（外界对系统不做功）
做功时，内能与其他形式的能（如内能与机械能、内能与电能等）发生转 化，而传热只是不同物体（或一个物体的不同部分）之间内能的转移。
课堂小结
功、热和内 能的改变
焦耳的实验 功与内能的改变 热与内能的改变
当系统从状态1经过单纯的传热达到状态2时，内能的变化量： ΔU＝U2 － U1
它就等于外界向系统传递的热量Q，即 ΔU＝Q
热量是在单纯的传热过程中系统内能变化的量度
ΔU＝Q 有正负
Q为正时，系统内能增加，即系统从外界吸收多少热量，其内能就增加多少 Q为负时，系统内能减少，即系统向外界放出多少热量，其内能就减少多少
3.1.1 功、热和内能的改变
问题思考
在有机玻璃筒底放置少量易燃物，例如硝化棉，或浸过乙醚的棉花、火柴 头等。迅速压下筒中的活塞，观察筒底物品的变化。