名师课件：高中物理人教版 选择性必修 第三册 功热和内能的改变

1功、热和内能的改变第三章热力学定律1.了解焦耳的两个实验的原理，知道做功和传热的实质.2.知道做功和传热是改变内能的两种方式，理解做功和传热对改变

系统内能是等效的，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.学习目标知识梳理重点探究随堂演练课时对点练内容索引NEIRONGSUOYIN知识梳理一、焦耳的实验1.绝热过程：系统不从外界

，也不向外界

的过程.2.代表性实验(1)重物下落时带动叶片转动，搅拌容器中的水，水由于摩擦而温度

.(2)通过电流的

给液体加热.3.实验结论：在热力学系统的绝热过程中，外界对系统做的功仅由过程的

两个状态决定，不依赖于做功的具体过程和方式.4.内能：只依赖于热力学系统

的物理量.吸热放热上升热效应始末自身状态二、功与内能的改变1.功与内能的改变在热力学系统的绝热过程中，当系统从状态1经过绝热过程达到状态2时，内能的变化量ΔU＝U2－U1，等于外界对系统所做的功W，即ΔU＝

.2.理解(1)ΔU＝W的适用条件是

过程.(2)在绝热过程中：外界对系统做功，系统的内能

；系统对外做功，系统的内能

.W绝热减少增加三、热与内能的改变1.传热(1)条件：物体的

不同.(2)传热：热从

物体传到了

物体.2.热和内能(1)热量：在单纯的传热过程中系统

变化的量度.(2)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等于外界向系统传递的热量Q，即ΔU＝

.温度高温低温内能Q(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

的改变.②做功时，内能与其他形式的能发生

；传热只是不同物体(或一个物体的不同部分)之间内能的

.内能转化转移1.判断下列说法的正误.(1)热量一定从内能多的物体传递给内能少的物体.(

)(2)做功和热传递都可改变物体的内能，从效果上是等效的.(

)(3)在绝热过程中，外界对系统做的功小于系统内能的增加量.(

)(4)热传递只能发生在两个物体间，同一物体不能发生热传递.(

)即学即用×××√2.各种方法使物体的内能发生改变：a.电炉通电后发热；b.一杯开水放在桌面上冷却；c.阳光照射下冰块融化；d.锯木头时，锯片发烫；e.人坐在火炉旁取暖；f.用打气筒给自行车轮胎打气后，打气筒变热.其中属于做功使物体内能改变的是________；属于热传递使物体内能改变的是________.adfbce一、功与内能的改变导学探究

(1)在焦耳的许多实验中，有两个最具有代表性：一个实验是重物下落时带动叶片转动，搅拌容器中的水，水由于摩擦而温度上升；另一个实验是通过电流的热效应给液体加热.焦耳的这两个实验说明了什么问题？重点探究答案

绝热过程中，外界对系统做的功仅由过程的始末状态决定，与做功的具体过程和方式无关.(2)如图1，在有机玻璃筒底放少量的硝化棉(燃点较低)，迅速压下活塞，观察硝化棉的变化.①你能看到什么现象？实验现象说明了什么？图1答案

可以看到硝化棉燃烧.实验现象说明压缩空气做功，使空气内能增大，达到硝化棉的燃点后引起硝化棉燃烧.②图中用力按压活塞时为什么一定要迅速？答案

迅速按下活塞是为了减少热传递，尽量创造一个绝热条件.知识深化1.做功与内能变化的关系(1)做功改变物体内能的过程是其他形式的能(如机械能)与内能相互转化的过程.(2)在绝热过程中，外界对物体做功，则W>0，外界对物体做多少功，就有多少其他形式的能转化为内能，物体的内能就增加多少；物体对外界做功，则W<0.物体对外界做多少功，就有多少内能转化为其他形式的能，物体的内能就减少多少.2.功与内能的区别(1)功是过程量，内能是状态量.(2)物体的内能大，并不意味着做功多.在绝热过程中，只有内能变化越大时，相应地做功才越多.特别提醒

(1)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向外放热，以及向外放热的多少.(2)在绝热过程中，做功一定能引起内能的变化.在绝热过程中，系统内能的增加量等于外界对系统所做的功.例1

如图2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.今对活塞施加一竖直向下的压力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力，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√图2解析

向下压活塞，活塞对气体做功，气体的内能增加，温度升高，气体的体积减小，可得出气体的压强增大，故选项C正确.二、热与内能的改变(1)用铁锤反复敲击铁棒，铁棒的温度会升高，把铁棒放在炭火上烧，铁棒的温度也会升高，这说明了什么问题？导学探究

答案

说明做功和热传递都能改变物体的内能.(2)如图3所示是热传递的三种方式——传导、对流和辐射.图3①这三种方式在传递能量时有什么共同点？答案

三种方式都是热量从一个物体传递到另一个物体.②热传递和做功都可以改变物体的内能，这两种方式在改变物体内能时本质上又有什么不同？答案

热传递是内能在物体间(或一个物体的不同部分之间)转移，做功是其他形式的能和内能之间的转化.知识深化1.在单纯传热的过程中，系统从外界吸收多少热量，系统的内能就增加多少；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＝Q.2.传热改变物体内能的过程是不同物体之间(或同一物体不同部分之间)内能的转移.3.热传递与物体的内能的多少无关，只与两个物体(或一个物体的两部分)的温度差有关，热量总是从高温物体自发地传递到低温物体.例2

(多选)下列关于热传递的说法正确的是A.热量是从含热量较多的物体传到含热量较少的物体B.热量是从温度较高的物体传到温度较低的物体C.热量是从内能较多的物体传到内能较少的物体D.热量是热传递过程中物体内能变化的量度√√解析

热量不是状态量，不能说含有或者具有多少热量，故选项A错误；在热传递的过程中热量总是由温度高的物体传递给温度低的物体，故选项B正确，C错误；热量是热传递过程中物体内能变化的量度，故选项D正确.例3

在以下事例中，通过热传递的方式来改变物体内能的是A.两小球碰撞后粘合起来，同时温度升高B.冬天暖气为房间供暖C.点燃的爆竹在空中爆炸D.汽车的车轮与地面相互摩擦发热√解析

改变内能的方式有两种：做功和热传递，热传递指内能的转移，而不是其他形式的能转化为内能，两小球碰撞后粘在一起，温度升高，是机械能转化为内能，故A错误；冬天暖气为房间供暖，是通过热传递的方式来改变物体内能的，故B正确；点燃的爆竹在空中爆炸，是化学能转化为内能，故C错误；车轮与地面摩擦生热，是机械能转化为内能，故D错误.三、内能和相关概念的辨析1.热量和内能(1)内能是由系统的状态决定的，状态确定，系统的内能也随之确定.要使系统的内能发生变化，可以通过热传递和做功两种方式来完成.(2)热量是热传递过程中的特征物理量，热量只是反映物体在状态变化过程中所转移的能量，是用来衡量物体内能变化的，有过程，才有变化，离开过程，毫无意义.(3)对某一状态而言，只有“内能”，不存在“热量”和“功”.不能说一个系统中含有多少热量.2.热量与温度：热量是系统的内能变化的量度，而温度是系统内大量分子做无规则运动剧烈程度的标志.热传递的前提条件是两个系统之间要有温度差，传递的是热量而不是温度.3.改变内能的两种方式的比较比较项目做功热传递内能变化外界对物体做功，物体的内能增加；物体对外界做功，物体的内能减少物体吸收热量，内能增加；物体放出热量，内能减少物理实质其他形式的能与内能之间的转化不同物体间或同一物体不同部分之间内能的转移相互联系做一定量的功和传递相同量的热量在改变内能的效果上是相同的例4

关于温度、热量、功和内能，以下说法正确的是A.同一物体温度高时，含有的热量多B.物体的内能越大，含有的热量就越多，温度也越高C.外界对系统做功W，内能必定增加D.两物体之间发生热传递的条件是存在温度差√解析

热量是一个过程量，是物体间进行热传递时内能的转移量，不能说物体含有多少热量，故A、B错；由于做功和热传递都可引起系统内能的变化，只根据做功无法准确判断系统内能的变化，故C错；物体间发生热传递的条件是存在温度差，故D对.1.(功与内能的改变)如图4所示，在大口的玻璃瓶内装一些水，水的上方有水蒸气.然后用一与打气筒相连的活塞密闭瓶口，并给瓶内打气，当打到某一状态时，瓶塞会跳起来.当瓶塞跳起时，我们会看到瓶内出现了“白雾”.对于“白雾”的形成，下列说法正确的是随堂演练1234A.这些“白雾”是当瓶塞跳起后外界的水蒸气在瓶口遇冷形成的小水珠B.这是打气筒向瓶内打进去的水蒸气C.这是瓶内的水向外膨胀形成的水雾D.瓶内空气推动瓶塞做功，空气的内能减小，

温度降低，使水蒸气液化形成小水滴√图41234解析

当用打气筒向瓶内打气时，外界对系统做功，使系统的内能增加，温度升高，压强增大，使瓶塞从瓶口中喷出.形成“白雾”的原因是，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，水蒸气有一部分被液化成小水滴，故选项D正确.2.(热与内能的改变)下列例子中通过热传递改变物体内能的是A.用砂轮磨刀具的时候，刀具的温度升高B.灼热的火炉使周围物体的温度升高C.手感到冷时，搓搓手就会觉得暖和些D.擦火柴时，火柴头上的易燃物质燃烧起来1234√3.(温度、热量、功和内能的关系)(2019·长沙市模拟)下列说法正确的是A.热量和功是由过程决定的，而内能是由物体状态决定的B.外界对物体做功，物体的内能一定增大C.物体吸收热量，温度一定升高D.热量总是由内能大的物体流向内能小的物体1234√解析

热量和功是过程量，内能是状态量，故A选项正确；引起物体内能的变化有做功和热传递两种途径，单就一个方面不足以断定其内能的变化，故B选项错误；在晶体熔化和液体沸腾过程中，物体要不断地吸收热量，但物体的温度不变，这时内能的增加主要表现在内部分子势能的增加，故C选项错误；两物体之间热量的流向只与它们的温度有关，与它们内能的大小无关，故D选项错误.12341234.(功与内能的改变)如图5所示，一个质量为20kg的绝热汽缸竖直放置，绝热活塞的质量为5kg，面积为0.1m2，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了多少？(p0＝1.01×105Pa，g取10m/s2)4图5答案

1030J解析

由于汽缸及活塞均绝热，故外界对气体所做的功全部转化为气体的内能，即ΔU＝W外＝(m活塞＋m物体)gΔh＋p0SΔh＝(5＋15)×10×0.1J＋1.01×105×0.1×0.1J＝1030J.1234考点一焦耳的实验1.(多选)如图1为焦耳实验装置示意图，用绝热性能良好的材料制作容器，重物下落时带动叶片转动，搅拌容器里的水，引起水温升高，关于这个实验，下列说法正确的是基础对点练课时对点练123456789101112131415A.该装置可测定做功和内能变化的关系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，无区别图1√√123456789101112131415解析

该实验测定做功和内能变化的关系，故选项A正确；该实验是绝热过程，没有热传递，水内能的改变是由于做功，故选项C正确；做功表示能量的转化，而热量表示热传递中内能的转移，二者有区别，故选项B、D错误.2.如图2所示是焦耳在研究热与功之间关系的两个典型实验，那么从焦耳的这两个实验中可得出的结论是123456789101112131415A.热量可由高温物体传给低温物体B.机械能守恒C.在各种不同的绝热过程中，系统状态的改变与做功的方式无关，仅与

做功数量有关D.在各种不同的绝热过程中，系统状态的改变不仅与做功方式有关，还

与做功数量有关√图2123456789101112解析

焦耳通过多次实验，最后得到的结论是，在各种不同的绝热过程中，系统状态的改变与做功方式无关，仅与做功数量有关，故选项C正确，其余选项均不是焦耳实验的结论.131415考点二功与内能的改变1234567891011121314153.(多选)一定质量的气体封闭在绝热的汽缸内，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.气体分子密度C.气体内能 D.气体分子的平均动能√√√解析

绝热过程外界对系统做功，气体内能增加，温度升高，分子平均动能增加，C、D正确；压缩气体，气体体积减小，而气体质量一定，故气体分子密度增大，A错误，B正确.4.如图3所示，活塞将汽缸分成甲、乙两气室，汽缸、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，则在将拉杆缓慢向左拉的过程中123456789101112图3131415A.E甲不变，E乙减小 B.E甲不变，E乙增大C.E甲增大，E乙不变 D.E甲增大，E乙减小√解析

由题意可知甲、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，在拉杆缓慢向左拉的过程中，活塞左移，压缩气体，外界对甲室内的气体做功，其内能应增大；123456789101112131415对乙室内的气体，活塞左移，气体膨胀，乙室内的气体对外界做功，内能应减小.D正确5.如图4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123456789101112131415A.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，气体内能减小图4√解析

筒内气体不与外界发生热交换，当M向下滑动时，筒内气体体积变小，外界对气体做功，使气体的内能增大，故A正确.考点三热与内能的改变1234567891011121314156.如图5所示，太阳能热水器是一种能够将太阳的光能转化为内能的装置.这种装置可以使装置内的水温度升高，这种改变水的内能的方式是A.做功B.热传递C.既有做功也有热传递D.电流的热效应图5√解析

太阳能热水器是通过热传递的方式将水加热，故选项B正确.1234567891011127.关于热传递，下列说法正确的是A.热传递的实质是温度的传递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D.物体内能发生改变，一定是吸收或放出了热量131415√123456789101112解析

热传递的实质是物体间能量的转移，故A错误；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，它们之间便不会发生热传递，故B正确，C错误；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，也可能是做功引起的，故D错误.1314158.(多选)在外界不做功的情况下，物体的内能增加了50J，下列说法正确的是A.一定是物体放出了50J的热量B.一定是物体吸收了50J的热量C.一定是物体分子动能增加了50JD.物体分子的平均动能可能不变123456789101112131415√√123456789101112解析

在外界不做功的情况下，内能的改变量等于传递的热量，内能增加50J，一定是吸收了50J的热量，故A错，B对；物体内能包括所有分子的动能和势能，内能由分子数、分子平均动能、分子势能共同决定，所以内能增加了50J并不一定是分子动能增加了50J，物体分子的平均动能有可能不变，这时吸收的50J热量全部用来增加分子势能，故C错，D对.1314159.(多选)对于热量、功和内能三个量，下列说法正确的是A.热量、功和内能三个量的物理意义是等同的B.热量和功二者可作为物体内能大小的量度C.热量、功和内能的国际单位都相同D.热量和功是由过程决定的，而内能是由物体的状态决定的123456789101112131415能力综合练√√123456789101112131415解析

热量、功和内能的国际单位都是焦耳，但热量、功和内能三个量的物理意义是不同的，热量和功是过程量，内能是状态量，热量和功二者可作为物体内能变化的量度而不是内能大小的量度.故A、B错误，C、D正确.10.关于物体的内能和热量，下列说法正确的是A.热水的内能比冷水的内能多B.温度高的物体其热量必定多，内能必定大C.在热传递过程中，内能大的物体其内能将减小，内能小的物体其内能

将增大，直到两物体的内能相等D.内能相等的两个物体相互接触时，也可能发生热传递123456789101112131415√解析

物体的内能由温度、体积、物质的量及物态决定，不是只由温度决定，A、B错误；在热传递过程中，热量由高温物体传给低温物体，而与物体的内能大小无关，所以完全有可能是内能大的物体内能继续增大，内能小的物体内能继续减小，也可以在内能相等的两物体之间进行热传递，C错误，D正确.12345678910111213141511.(多选)关于物体的内能，下列说法正确的是A.夏天从室内冰箱里取一杯水去晒太阳，过一段时间水的温度升高，这

是通过热传递的方式改变物体的内能B.热传递可以改变物体的内能C.做功可以改变物体的内能D.一块0℃的冰熔化成0℃的水，内能减小123456789101112131415√√√123456789101112解析

晒太阳使温度较低的水升温，是通过热传递的方式改变物体的内能，故选项A正确；物体吸收热量，内能增大，放出热量，内能减小，所以热传递可以改变物体的内能，故选项B正确；物体对外做功，物体的内能减小，外界对物体做功，物体的内能增大，所以做功可以改变物体的内能，故选项C正确；冰熔化成水，吸收热量，内能增大，故选项D错误.13141512.(多选)用手不断地在同一地方反复弯折细铁丝，铁丝被折断时，断口很烫手，这说明A.铁丝不从外界吸收热量，温度也能升高B.对物体做功，也能使物体内能增加C.做功和热传递是等效的D.机械功可以转化成热量，铁丝吸收了热量，温度升高123456789101112131415√√123456789101112131415解析

反复弯折细铁丝的过程就是一个外力对铁丝做功的过程，这将使铁丝的内能增加，内能增加的宏观表现就是铁丝的温度升高.这里并没有涉及热传递的过程，故A、B正确，C错误.做功转化的是能，在这里转化的是内能，而不是一个作为过程量的热量，故D错误.13.(多选)夏季，长春市的天气温差比较大，充足气的车胎经过正午阳光的暴晒容易爆胎.若车胎内的气体可视为理想气体，爆胎前车胎内气体体积及质量均不变，爆胎过程时间极短.关于车胎内的气体，下列说法正确的是A.爆胎前随着气温的升高，车胎内气体压强增大B.爆胎前随着气温的升高，车胎内气体吸收热量，内能增大C.爆胎过程中，车胎