暑期衔接--物理--上海--高一升高二—内能变化的判断

1、精锐教育学科教师辅导教案学员编号： 年 级：高一 课 时 数： 3学员姓名： 辅导科目：物理 学科教师： 授课类型T 内能C如何判断内能的变化T内能热量和温度的关系星 级教学目标1、理解掌握热力学定律；2、深刻理解物体内能的概念和内能的变化；3、理解能量之间的转化和能量守恒定律。授课日期及时段年月日 ：教学内容.课堂导入建议用时5分钟！【课堂设计】观察对比机械能和内能：1.类比法：将未知的事物跟已知的事物进行比较根据他们的相同或相似，推知未知事物也可能有某种属性，这是科学研究的一种重要的方法。2.内能是不同于机械能的另外一种形式的能量。.同步讲解建议用时20分钟！一、要点提纲：分子的动能 温度

2、1、分子动能：组成物体的分子由于热运动而具有的能叫做分子动能（1）大量分子的运动速率不尽相同，以中等速率者占多数。在研究热现象时，有意义的不时以各个分子的动能，而是大量分子动能的平均值。（2）平均动能：物体里所有分子动能的平均值叫做分子热运动的平均动能。2、温度（1）宏观含义：温度是表示物体的冷热程度。（2）微观含义：（从分子动理论的观点）温度是物体分子热运动的平均动能的标志，温度越高，物体分子热运动的平均动能越大。【注意】（1）同一温度下，不同物质分子的平均动能都相同。但由于不同物质的分子质量不一定相同，所以分子热运动的平均速率也不一定相同。（2）温度反映的是大量分子平均动能的大小，不能反映

3、个别分子的动能大小，同一温度下，各个分子的动能不尽相同。分子势能1、分子势能：由于分子间存在相互作用力，并由它们的相对位置决定的能叫做分子势能。2、分子力做功跟分子势能变化的关系分子力做正功时，分子势能减少，分子力做负功时，分子势能增加。3、决定分子势能的因素（1）从宏观上看：分子势能跟物体的体积有关。（2）从微观上看：分子势能跟分子间距离r有关。 a.一般选取两分子间距离很大（r10r0）时，分子势能为零b.在rr0的条件下，分子力为引力，当两分子逐渐靠近至r0过程中，分子力做正功，分子势能减小。c.在rr0处）分子势能为零。当两分子逐渐移近时（rr0），分子力做正功，分子势能减小；当分子距

4、离r=r0时，分子势能最小（且为负值）；当两分子再靠近时（rQ(D)E=0答案:B13.在一间隔热很好的密闭房间中,把正在工作的电冰箱门打开,室内空气温度将_(选填”升高”、”不变”或”降低”),其原因是_.(第二届全国中学物理竞赛预赛试题) 答案:升高,电动机工作时部分电能转化为热能.物理巴士冰凌长大水从冰凉物体表面的边缘滴落时，会形成冰凌。水失去了热，就变成了冰。更多的水沿着冰凌往下流，结成冰，冰凌就越结越长。.知识结构建议用时5分钟！：能的转化和能量守恒定律。 一、热力学第一定律。1、物体与外界没有热交换时（绝热过程）外界对物体作多少功，它的内能就增加多少，反之物体对外界做功多少，它的内

5、能就减少多少。UW。其中U表示内能的增量，内能增加U取正，内能减少U取负；W表示功，外界对物体做功W取正，物体对外界做功W取负。做功的过程，物体的体积必发生变化。2、物体与外界没有做功时，物体从外界吸收多少热量，它的内能就增加多少；物体向外界放出多少热量，它的内能就减少多少，UQ。其中Q表示热量，物体从外界吸热Q取正，物体向外界放热Q取负。3、热力学第一定律：物体内能的增加等于外界对物体所作的功与从外界吸收的 热量之和。（1）热力学第一定律反映了功、热量跟内能改变之间的定量关系。（2）数学表达：UWQ【注意】式中U、Q、W的正负及含义。 二、能量守恒定律1、能量守恒定律：能量既不能创生，也不能

6、消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或从一个物体转移到另外的物体，在转化或转移过程中，其总量不变。2、能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的规律之一。三、永动机不可能造成1、第一类永动机：人们把设想中的不消耗能量的机器叫第一类永动机。2、第一类永动机的设想由于违背了能量守恒定律，所以不可能制成四、绝对零度不可达到 （了解）1、温度的宏观含义：温度是表示物体冷热程度的物理量。2、温度的微观含义：温度是物体内部分子无规则运动的剧烈程度标志。温度越高，物体内部分子的热运动越剧烈。具体的说，温度的微观含义是分子热运动的平均动能的标志。3、温标：温度的数值表示法（1）摄氏温标（2）热力学温标：用热力学

7、温标表示的温度叫热力学温度，用符号T表示，单位是开尔文，简称开，符号K热力学温度是国际单位制中七个物理量之一，因此它是基本单位。热力学温度和摄氏温度的数量关系Tt273.15K.典例精讲建议用时20分钟！题型一：气体体积变化与做功的关系这是一个极其简单的问题，但这也是我们在判断气体内能时必须弄清的问题，先看下面两例有何区别：例1BAAB用隔板把一绝热容器隔成A、B两部分，A中盛有一定质量的理想气体，B为真空。现将隔板抽去，A中气体会膨胀到充满整个容器，对此过程下列说法正确的有 （ ） A膨胀过程中，气体分子只作定向运动B膨胀前后，气体温度不变C膨胀前后，气体压强不变D只要时间足够长，B中气体会

8、全部自动退回到A部分氢气氧气例2绝热的气缸正中间用固定栓将可无摩擦移动的导热隔板固定，隔板质量不计，左右两室分别充有一定质量的氢气和氧气（视为理想气体）。初始时两室气体的温度相等，氢气的压强大于氧气的压强，松开固定栓直至系统达到重新平衡，下列说法正确的有A因氧气分子的质量较大，所以初始时氧气分子平均动能比氢气分子平均动能大B系统达到重新平衡时，氢气的内能比初始时要小C松开固定栓直至系统达到重新平衡的过程中，有热量从氧气传到氢气D松开固定栓直至系统达到重新平衡的过程中，氧气的内能先增大后减小解析：例1的正确答案选择B，例2的正确答案选择CD，区别何在？对于气体做功这个问题，我们需要看两点：一是看

9、是否存在做功的对象，二是气体体积是变大还是变小，从而确定是谁对谁做功。在例1中由于B中是真空，A中气体膨胀时，不存在做功的对象，故气体内能不变，温度不变，A中气体发生的是自由膨胀。在例2中由于开始时氢气的压强大于氧气的压强，松开固定栓后，隔板会向右移动，氢气通过隔板对氧气做功，同时由于隔板导热、气缸绝热，重新平衡时的温度应该相等，回到了开始时的温度，故氢气会吸热，氢气的内能回到开始值。题型二：气体内能与分子势能的关系例3若某种实际气体分子之间的作用力表现为引力。则一定质量的该气体内能的大小与气体体积和温度的关系是A如果保持其体积不变，温度升高，内能不变B如果保持其体积不变，温度升高，内能减少C

10、如果保持其温度不变，体积增大，内能增大D如果保持其温度不变，体积增大，内能减小例4在下图中，用固定的气缸封闭有一定质量的气体，活塞和气缸都导热良好，活塞可无摩擦地自由移动，现采用下图两种方式在活塞上施加一力F，甲图中使气体压缩，乙图中使气体膨胀，下列说法中正确的有甲乙FFA若是实际气体，甲图中气体分子平均势能增加B若是实际气体，乙图中气体分子平均势能增加C若是理想气体，甲图中气体内能增加D若是理想气体，乙图中气体吸热题型三：怎样判断气体内能的变化弄清了上面的两点后，为什么有的同学对判断气体内能变化的问题还是不能正确解答呢？这是因为这些同学错在这类问题的思维观点和思维程序上。请看下面两例：例5.

11、 在温度恒定的水池中，有一气泡缓慢地向上浮起，如将泡内气体看作理想气体，则在气泡上浮的过程中 （ ） A外界对气泡内气体做功，放出热量，内能不变B外界对气泡内气体做功，不吸热也不放热，内能增加C气泡内气体对外界做功，吸收热量，内能不变D气泡内气体对外界做功，不吸热也不放热，内能减少a例6.如图所示，将一绝热气缸放在静止的电梯中，缸内用绝热的活塞封闭了一定质量的气体，活塞与气缸的摩擦不计且不漏气，活塞的重力不能忽略，现开动电梯匀加速上升一段时间，在此过程中，缸内气体会达到重新平衡，则缸内气体 （）A 压强减小，内能增加B 体积减小了，内能没有变化C 压强和内能都增大了D 体积增大了，内能减小了解

12、析：例5的正确答案选择C，例6的正确答案选择C，判定气体内能变化有两种基本方法，一是运用内能的定义判断，内能是物体内所有分子动能和分子势能的总和，如果能确定分子总动能的变化，分子势能的变化，从而能进一步确定出物体内能的变化。二是运用热力学第一定律UWQ来判断，运用此方法确定气体内能的变化，既要分析做功又要分析传热，一般可根据气体体积膨胀还是压缩来确定气体对外界做功还是外界对气体做功，而体积变化往往要根据状态参量之间的关系PVnRT来确定。吸热、放热则不能简单地根据温度的变化来确定。对于理想气体，可以直接根据温度的变化来确定内能的变化。当吸、放热不能直接确定时，则要放在最后用热力学第一定律来确定

13、，这样我们就不难确定上面两题的正确答案。 .方法回顾建议用时5分钟！常见分析方法：1. 弄清内能与哪些因素有关：1）物体的温度2）物体的质量3）物体的体积4）物体的状态2弄清气体做功与分子势能的关系3.热力学第一定律的应用.魔法小测建议用时10分钟！（10分钟小测试，共8题，每题4分，满分32分）1.分子甲和乙相距较远时，它们之间的分子力可忽略。现让分子甲固定不动，将分子乙由较远处逐渐向甲靠近直到不能再靠近，在这一过程中 ( )A、分子力总是对乙做正功B、分子乙总是克服分子力做功C、先是分子力对乙做正功，然后是分子乙克服分子力做功D、分子力先对乙做正功，再对乙做负功，最后又对乙做正功答案：C2

14、.下列关于温度的微观解释，正确的有 （ ）物体温度低，物体内不可能有动能大的分子物体温度高，物体内每个分子的动能一定都大不论温度高低，物体内都可能有动能大或动能小的分子物体温度高，物体内动能大的分子就多，分子平均动能大ABC D答案：D3.关于物体内能，下列说法中正确的是 ( )A 相同质量的两个物体，升高相同的温度内能增量一定相同；B 在一定条件下，一定量0的水结成0的冰，内能一定减小；C 一定量的气体体积增大，但既不吸热也不放热，内能一定减小；D.一定量气体吸收热量而保持体积不变，内能一定减小。答案：BD4.根据热力学第二定律，可知下列说法中正确的有： ( )A热量能够从高温物体传到低温物

15、体，但不能从低温物体传到高温物体；B热量能够从高温物体传到低温物体，也可能从低温物体传到高温物体；C机械能可以全部转化为热量，但热量不可能全部转化为机械能；D机械能可以全部转化为热量，热量也可能全部转化为机械能。答案：BC5.如图所示，直立容器内部有被隔板隔开的A、B体积相同两部分气体，A的密度小，B的密度大，抽去隔板，加热气体使两部分气体均匀混合，设在此过程气体吸热Q，气体的内能增加为,则（ ）A； B； C； D.无法比较。答案：B6.下列说法中正确的是（ ）A只要温度相同，任何分子的平均速率都相同B不管分子间距离是否大于r0（r0是平衡位置分子距离），只要分子力做正功，分子势能就减小，反

16、之分子势能就增加C10个分子的动能和分子势能的总和就是这10个分子的内能D温度高的物体中的每一个分子的运动速率一定大于温度低的物体中每一个分子的速率答案：B7.一定质量的气体可经不同的过程从状态1（p1、V1、T1）变到状态2（p2、V2、T2），已知T1T2，则在这些过程中（ ） A. 气体一定从外界吸收热量 B. 气体和外界交换的热量都是相等的 C. 外界对气体所做的功都是相等的D. 气体内能的变化量都是相等的答案：D.物理巴士调节结冰的温度当天气非常寒冷的时候，液体会变成固体，或者说是结冰。温度降至“冰点”以下，水就会变成冰。看一看盐是如何改变水的冰点。1.将曲别针弄弯，放在冰盒里，倒入

17、水，放入冰箱做成冰块。2.在桌上放两张餐巾纸，每张纸上放一块冰，在其中一块冰上撒盐。3.撒了盐的冰块很快融化，它下面的纸变得很湿，餐巾纸出现皱折。另一块冰则化得较慢。.知识总结 学习内能的知识后，大多数学生对这三个物理量（温度、 内能、热量）的概念及相互关系不能正确理解，为帮助学生理解和应用，把三者的区别和联系总结如下：1. 温度表示物体的冷热程度，从分子运动理论的观点来看，温度是分子热运动激烈程度的标志，对同一物体而言，温度只能说“是多少”或“达到多少”，不能说“有”“没有”或“含有”等。2. 内能是物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和。 内能只能说“有”，不能说“无”。只有当

18、物体内能改变，并与做功或热传递相联系时，才有数量上的意义。3. 热量是在热传递过程中，物体吸收或放出热的多少，其实质是内能的变化量。热量跟热传递紧密相连，离开了热传递就无热量可言。对热量只能说“吸收多少”或“放出多少”，不能在热量名词前加“有”或“没有”“含有”。.跨越障碍 1. 内能和温度的关系物体内能的变化，不一定引起温度的变化。这是由于物体内能变化的同时，有可能发生物态变化。物体在发生物态变化时内能变化了，温度有时变化有时却不变化。如晶体的熔化和凝固过程，还有液体沸腾过程，内能虽然发生了变化，但温度却保持不变。温度的高低，标志着物体内部分子运动速度的快慢。因此，物体的温度升高，其内部分子

19、无规则运动的速度增大，分子的动能增大，因此内能也增大，反之，温度降低，物体内能减小。因此，物体温度的变化一定会引起内能的变化。例1 下列说法中不正确的是（ ）（A）温度为0的物体没有内能 （B）温度高的物体内能一定多（C）物体的内能增加，它的温度一定升高 （D）一个物体温度升高，内能一定增加正确答案：（A）、（B）、（C）。2. 内能与热量的关系物体的内能改变了，物体却不一定吸收或放出了热量，这是因为改变物体的内能有两种方式：做功和热传递。即物体的内能改变了，可能是由于物体吸收（或放出）了热量也可能是对物体做了功（或物体对外做了功）。而热量是物体在热传递过程中内能变化的量度。物体吸收热量，内能

20、增加，物体放出热量，内能减少。因此物体吸热或放热，一定会引起内能的变化。热量的实质是内能的转移过程。例如两个物体之间发生热传递，高温物体放出了50J的热量，表示它的内能减少了50J；同样低温物体吸收了50J的热量，则内能增加了50J，实际上就是50J的内能从高温物体传给了低温物体。物体吸收热量，分子运动剧烈，内能增加，但内能的增加不仅可以通过吸热来实现，还可以通过对物体做功来实现。在不清楚内能变化的过程时，我们不能肯定究竟是通过哪种方式实现的。另外要注意的是热量是一个过程量，而内能是状态量，因此我们不能说物体含有热量。例2 下列说法中正确的是（ ）（A）物体吸收热量，内能一定增加 （B）物体的

21、温度升高，内能一定增加（C）物体的内能增加，一定吸收了热量（D）温度很低的物体没有内能正确答案：（A）。3. 热量与温度的关系物体吸收或放出热量，温度不一定变化，这是因为物体在吸热或放热的同时，如果物体本身发生了物态变化（如冰的熔化或水的凝固）。这时，物体虽然吸收（或放出）了热量，但温度却保持不变。物体温度改变了，物体不一定要吸收或放出热量，也可能是由于对物体做功（或物体对外做功）使物体的内能变化了，温度改变了。例3 下列说法中正确的是（ ）（A）物体温度升高，它一定吸收了热量（B）物体吸收了热量，温度一定升高（C）物体吸收了热量，它的内能就会增加（D）物体温度升高，它的内能一定增加正确答案：

22、（C）、（D）。例4 关于物体的温度、热量、内能的说法中，正确的是（ ）（A）物体的内能增大时，其温度就会升高（B）物体的温度升高时，其内能就增大（C）物体的温度升高时，物体的热量就增加（D）物体的内能越大，物体的热量就越多正确答案：（B）。例5 关于热量、温度、内能的关系，下列说法中正确的是（ ）（A）物体吸收了热量，它的温度一定升高，内能一定增加（B）物体温度升高，它的内能一定增加，一定是吸收了热量（C）物体内能增加了，它一定吸收了热量，温度一定升高（D）物体吸收了热量，它的内能一定增加，温度可能升高正确答案：（D）。关于温度和热量的关系，可以从两个方面来理解：一方面，物体吸收或放出热量，

23、但温度不一定改变。例如晶体熔化和液体沸腾，物体吸热，但不升温；液体凝固成晶体和气体液化，物体放热，但不降温。另一方面，物体温度发生变化，不一定是由于吸热或放热。因为做功和热传递在改变物体的内能上是等效的。.知识强化 1. 温度高的物体，它的内能一定大错。物体内能是物体内部所有做无规则运动分子的动能和分子势能的总和。物体内能大小不但与物体的温度有关，还与物体内分子个数有关。温度高的物体由于其他情况不清楚，所以它的内能也就不一定大。例如一小杯100的沸水，温度虽高，但不一定比一大桶80的水的内能多。因为水的内能的大小还与水的质量有关。2. 温度高的物体，它含有的热量多错。温度与热量是两个不同的物理

24、概念。温度表示物体的冷热程度，是分子运动剧烈程度的标志，是一个状态量。热量是表明热传递过程中内能转移的多少，是一个过程量。不讲热传递的过程，只讲“某物体含有多少热量”、“温度高的物体含有的热量多”是毫无意义的。只不过对于同一物体，温度越高，降到同一温度时，t越大，放出的热量越多。3. 物体温度升高，它的内能一定增加对。对于同一个物体来说，质量不变，内能跟物体内部分子的无规则运动有关，一个物体的温度升高，它的分子热运动会变得越来越剧烈，使物体内部分子无规则运动所具有的动能增加。所以物体的内能跟温度有关，物体温度升高，它的内能一定增加。4. 物体内能增加，温度一定升高错。物体吸收了热量，或外界对物

25、体做了功。物体的内能增加了，但物体的温度不一定升高。物体的内能与物体的温度之间不是总存在着你大我小的关系。如晶体的熔化与凝固过程和液体的沸腾过程，都是内能发生了变化，而温度并没有发生变化。5. 物体温度升高，一定吸收了热量错。改变物体内能的方法有两个：一是做功，二是热传递。因此，物体温度升高可能是因为吸收热量，但也可能是对物体做了功。钻木取火、用锯锯木头就是通过做功的方式使物体的温度升高的。因此物体温度升高，不一定是吸收了热量。6. 物体吸收了热量，它的温度一定升高错。物体吸收热量，在不对外做功的情况下，内能一定增大，但温度不一定升高。如晶体熔化时，吸收热量，内能增加，而温度保持不变。它吸收的

26、热量是用来增加分子势能，而分子的平均动能没有增加，所以温度不变。同样，水在沸腾过程中，吸收了热量，但温度保持在沸点不变。因此物体吸收热量，温度不一定升高。同理，不能说“物体放出热量，温度一定降低”。7. 物体吸收热量，内能一定增加错。物体吸收热量时，内能不一定增加，因为物体吸收了热量，同时又对外做功，物体的内能可能增加，也可能减小或不变。要确定物体的内能是否变化，还要看物体与外界有无热量交换，有无做功而定。8. 物体内能增加，一定吸收了热量错。改变物体的内能可以通过“做功”和“热传递”两种途径，而且做功与热传递在改变物体的内能效果上是一样的。因此，物体的内能增加，可能是物体吸收了热量，也可能是

27、外界对物体做了功，也可能是吸热的同时外界对物体做了功。.针对培养一、选择题：1、下面的哪些实验事实说明分子在永不停息地运动？ A、把金和铅两种金属表面磨光，压合在一起，经过相当长的时间，会发现两种金属彼此进入对方一定的厚度B、一根下端封闭的长玻璃管，先灌入一半水，再灌入一半酒精，堵住上口，上下颠倒几次，看到总体积变小C、用显微镜观察悬浮在液体中的花粉颗粒，发现花粉在永不停息地作无规则运动D、糖块是甜的，糖溶化在水中仍是甜的答案AD2、从下列哪一组数据可以算出阿伏加德罗常数？ A、水的密度和水的摩尔质量B、水的摩尔质量和水分子的体积C、水分子的体积和水分子的质量D、水分子的质量和水的摩尔质量答案BD3、用显微镜观察液体中悬浮颗粒的布朗运动，所得到的结论正确的是A、布朗运动是分子的运动B、悬浮颗粒越大，布朗运动越激烈C、液体温度越高，布朗运动越激烈D、布朗运动是液体分子无规则运动的反映答案CD4、下列有关温度、内能和热量的说法中正确的是A、一个物体内能增加，其温度必上升B、热量是热传递过程