功、热和内能的改变+导学案 高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

3.1功、热和内能的改变【学习目标】1.从热力学角度认识内能的概念，了解焦耳的两个实验．2．知道做功与内能改变的数量关系，知道传递的热量与内能变化的关系．3．知道做功和传热都可以改变物体的内能，能正确区分两种方式的不同.【新课引入】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。这个实验说明了什么？【新课探究】一、焦耳的实验1．系统只由于_____________________________而与外界交换能量，它不从外界_________，也不向外界___________，这样的过程叫做绝热过程。2．焦耳实验一（机械做功）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。结论：只要重力所做的功相同，容器内水温上升的数值都是______________，即系统状态的变化是________________。3．焦耳实验二（电流做功）电流通过_______________使绝热容器内的液体温度升高。结论：对同一系统，在绝热过程中只要______________________相同，系统温度上升的数值就相同，即系统的状态变化相同。4．引导得出实验结论：对于绝热系统，从状态1到状态2，做功的值是_______________________，与具体做功的过程、方式______________。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__________________________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．功和内能改变关系：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________________________________________，即________________。总结：做功可以改变系统的内能。__________是系统内能转化的量度。（1）外界对系统做功，系统的内能___________。（2）系统对外界做功，系统的内能___________。三、热与内能的改变1．热传递定义：______________________________________________。2．热传递的方式：_____________________________。3．发生热传递的条件：当物体之间或物体的不同部分之间______________________时才能发生热传递。【典型例题】例1.(多选)如图所示为焦耳实验装置图，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()A．这个装置可测定热功当量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，无区别例2.如图所示，带有活塞的汽缸中封闭着一定质量的气体(不考虑分子势能)．将一个热敏电阻(电阻值随温度升高而减小)置于汽缸中，热敏电阻与汽缸外的欧姆表连接，汽缸和活塞均具有良好的绝热性能．下列说法正确的是()A．若拉动活塞使汽缸内气体体积增大，需加一定的拉力，说明气体分子间有引力B．若拉动活塞使汽缸内气体体积增大，则欧姆表读数将变小C．若发现欧姆表读数变大，则汽缸内气体内能一定增大D．若发现欧姆表读数变大，则汽缸内气体内能一定减小例3.关于传热，下列说法正确的是()A．传热的实质是温度的传递B．物体间存在着温度差，才能发生传热C．传热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巩固练习1.(多选)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．气体在大气中做绝热膨胀时做了功，但气体的内能不变2.关于温度、热量、内能，以下说法正确的是()A．一个铁块的温度升高，其内能增大B．物体吸收热量，其温度一定升高C．温度高的物体比温度低的物体含有的热量多D．温度总是从物体热的部分传递至冷的部分3.下列哪个实例说明做功改变了系统的内能()A．热水袋取暖B．用双手摩擦给手取暖C．把手放在火炉旁取暖D．用嘴对手呵气给手取暖4.下列各事例通过热传递改变物体内能的是()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5.如图所示，绝热容器中间用隔板隔开，左侧装有气体，右侧为真空．现将隔板抽掉，使左侧气体自由膨胀直至达到平衡，则在此过程中()A．气体对外界做功，温度降低，内能减少B．气体对外界做功，温度不变，内能减少C．气体不做功，温度不变，内能不变D．气体不做功，温度不变，内能减少6.有一个小气泡从水池底缓慢地上升，气泡跟水不发生传热，而气泡内气体体积不断增大，小气泡上升的过程中()A．由于气泡克服重力做功，它的内能减少B．由于重力和浮力的合力对气泡做功，它的内能增加C．由于气泡内气体膨胀做功，它的内能增加D．由于气泡内气体膨胀做功，它的内能减少7.如图所示，绝热具有一定质量的活塞，活塞的上部封闭着气体，下部为真空，活塞与器壁的摩擦忽略不计，置于真空中的轻弹簧的一端固定于理想气体容器的底部。另一端固定在活塞上，弹簧被压缩后用绳扎紧，此时弹簧的弹性势能为EP（弹簧处于自然长度时的弹性势能为零），现绳突然断开，弹簧推动活塞向上运动，经过多次往复运动后活塞静止，气体达到平衡