高中物理(新教材)选修三课件：3-1-功热和内能的改变 人教版

3.1功热和内能的改变学习目标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。知识梳理1.实验条件绝热过程：系统不从外界

，也不向外界

。2.代表性实验(1)让重物下落带动叶片搅拌容器中的水，引起水温

。(2)通过电流的

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变为状态2，所需外界做功的数量是

的，即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始末两个

决定，而与做功的方式

。吸热吸热上升热效应相同状态1、2无关二、功和内能的改变1.系统的内能：任何一个热力学系统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做的功相联系，是系统的一种能量，我们把它称为系统的

。2.绝热过程中做功与系统内能变化的关系：当系统从某一状态经过绝热过程达到另一状态时，内能的变化量ΔU就

外界对系统所做的功W，即

。等于内能ΔU=W三、热和内能1.热传递：热量从高温物体传到低温物体的过程。2.实现热传递的条件:两物体间存在着

差。3.热传递与系统内能变化的关系：系统在单纯的传热过程中内能的变化量ΔU等于外界向系统

，即ΔU=Q。4.对热量的理解：热量是用来衡量热传递过程中内能变化多少的一个物理量，是一个过程量，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。温度传递的热量Q四、热和功的比较1.改变系统内能的方式：

和热传递。2.做功和热传递在改变物体内能方面的区别：做功时内能与其他形式的能发生

；而热传递只是不同物体间内能的

。做功转化转移自我检测1.搓搓手会感到手暖和些，是通过做功改变了手的内能。

()2.A、B两物体接触时没有发生热传递，则两物体所包含的热量相等。(

)3.某物体分别经过几个不同的物理过程，其温度均从t1升高到t2，则在这些过程中物体一定从外界吸收相同的热量。

(

)4.系统只从外界吸热，而不向外界放热的过程就是绝热过程。

(

)5.从宏观角度说，内能是只依赖于热力学系统自身状态的物理量。

(

)6.在绝热过程中，做功方式不同会直接影响系统状态变化的最终结果。(

)7.热传递改变内能的实质是能量的转移。(

)√√✕✕✕√✕2.以下所述现象中，属于通过热传递改变了物体内能的是(

)A.汽油机汽缸内气体被压缩B.放在空气中的一杯热水会冷却C.在转动的砂轮上磨车刀，车刀发热D.电流通过电阻丝解析：汽缸压缩气体，对气体做功;在转动的砂轮上磨车刀是摩擦力对车刀做功；电流通过电阻丝并做功，所以三者都是通过做功改变物体内能的。热水放在空气中，通过热辐射等方式向外传递了热量，使自身的内能减少，温度降低，它是通过热传递方式改变内能的，所以应选B。B3.采用绝热的方式使一定量的气体由初状态A变化至末状态B。对于不同的做功方式，下列说法正确的是(

)A.对气体所做的功不同B.对气体所做的功相同C.对气体不做功，因为没有能量的传递D.以上三种说法都不对解析：在绝热过程中，气体在初状态A有一确定的内能UA，在状态B有另一确定的内能UB，由绝热过程中ΔU=UB-UA=W知，W为恒量，所以B正确。B3.采用绝热的方式使一定量的气体由初状态A变化至末状态B。对于不同的做功方式，下列说法正确的是(

)A.对气体所做的功不同B.对气体所做的功相同C.对气体不做功，因为没有能量的传递D.以上三种说法都不对解析：在绝热过程中，气体在初状态A有一确定的内能UA，在状态B有另一确定的内能UB，由绝热过程中ΔU=UB-UA=W知，W为恒量，所以B正确。B4.(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，外力做功，气体体积减小，分子密度增大，内能增大，温度升高，分子的平均动能增大。BCD知识点1：焦耳的两个代表性实验两个实验实验一实验二实验装置

做功方式通过重物下落带动叶片搅拌容器中的水，靠叶片与水摩擦使水温升高，通过重力做功实现能量转化通过重物下落带动发电机发电，电流通过电阻丝，电流的热效应使水温升高，通过电流做功实现能量转化实验条件容器及其中的水组成的系统与外界绝热共性外界对系统做功相同，系统温度上升的数值相同，内能改变相同例1如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(

)A.这个装置可测定热量与做功的关系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，无区别解析：该实验可测定做功和热量的关系，A正确；该实验是绝热过程，没有热传递，内能的改变是由于做功，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，B、D错误。AC知识点2：功与内能的改变情景打气筒是日常生活中的一种工具，当我们用打气筒给自行车打气时，就是在克服气体压力和摩擦力做功。打气的过程中你有没有试着去摸一下打气筒的外壳?有什么感觉?打气筒的温度升高了，这是怎么回事呢?要点提示：做功的过程是能量转化的过程，做功使得系统的内能增加了，所以温度升高。1.功与系统内能改变：做功可以改变系统的内能。功是系统内能转化的量度。(1)外界对系统做功，系统的内能增加。在绝热过程中，内能的增加量就等于外界对系统做的功，即ΔU＝U2－U1＝W。(W＞0)(2)系统对外界做功，系统的内能减少。在绝热过程中，系统对外界做多少功，内能就减少多少，即ΔU＝W(W＜0)。说明：在国际单位制中，内能和功的单位都是焦耳(J)。1.功与系统内能改变：做功可以改变系统的内能。功是系统内能转化的量度。(1)外界对系统做功，系统的内能增加。在绝热过程中，内能的增加量就等于外界对系统做的功，即ΔU＝U2－U1＝W。(W＞0)(2)系统对外界做功，系统的内能减少。在绝热过程中，系统对外界做多少功，内能就减少多少，即ΔU＝W(W＜0)。说明：在国际单位制中，内能和功的单位都是焦耳(J)。2.功和内能的区别功是能量转化的量度，与内能变化相联系，是过程量，而内能是状态量，只有在内能变化过程中才有功。物体内能大，并不意味着做功多，在绝热过程中，只有内能变化大，才意味着做功多。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，系统内能的变化量等于外界对系统所做的功。例2如图所示，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，则在将拉杆缓慢向外拉的过程中(

)A.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：本题解题的关键是明确甲、乙两气室气体都经历绝热过程，内能的改变取决了做功的情况，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，内能就减小，故D选项正确。D情境

在寒冷的冬季，人们常常生火取暖，当双手靠近火源时，我们就会感受到手变暖和了。“围炉夜话”是古代中国文人认为非常有生活情趣的一种生活方式。在“围炉”的过程中，人的身体并没有和炉子本身发生接触，为什么还能够感到温暖?现代取暖的方式主要是暖气，暖气和炉子在能量传递方面有什么相同点?知识点3：热与内能的改变要点提示：炉子和人身体没有发生接触也可以感到温暖是因为热量可以通过热传递向外扩散，这和暖气的散热方式是相同的。1.热传递(1)热量从高温物体传递到低温物体，或从物体的高温部分传递到低温部分，叫作热传递。(2)热传递的三种方式:热传导、热对流和热辐射。2.热传递的实质热传递实质上传递的是能量，结果是改变了系统的内能。传递能量的多少用热量来量度。3.传递的热量与内能改变的关系(1)在单纯热传递中，系统从外界吸收多少热量，系统的内能就增加多少，即Q吸=ΔU。(2)在单纯热传递中，系统向外界放出多少热量，系统的内能就减少多少，即Q放=-ΔU。4.做功和传热在改变物体内能上的区别与联系比较项目做功传热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发生转化。不同物体或同一物体的不同部分之间内能的转移。联系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的

1.金属筒内装有与外界温度相同的压缩空气，打开筒的开关，筒内高压空气迅速向外逸出，待筒内外压强相等时，立即关闭开关。在外界保持恒温的条件下，经过一段较长时间后，再次打开开关，这时出现的现象是（）A．筒外空气流向筒内B．筒内空气流向筒外C．筒内外有空气变换，处于动态平衡，筒内空气质量不变D．筒内外无空气交换课堂训练B2.0℃的水和0℃的冰相比较，以下叙述中正确的是（）A．水分子的平均动能大于冰分子的平均动能B．水分子的势能比冰分子的势能大C．1g0℃的水与1g0℃的冰的内能相同D．1g0℃的水与1g0℃的冰共同升高1℃，它们内能变化相同B3.如图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 (

)A.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A备用工具&资料2.0℃的水和0℃的冰相比较，以下叙述中正确的是（）A．水分子的平均动能大于冰分子的平均动能B．水分子的势能比冰分子的势能大C．1g0℃的水与1g0℃的冰的内能相同D．1g0℃的水与1g0℃的冰共同升高1℃，它们内能变化相同B

知识梳理1.实验条件绝热过程：系统不从外界

，也不向外界

。2.代表性实验(1)让重物下落带动叶片搅拌容器中的水，引起水温

。(2)通过电流的

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变为状态2，所需外界做功的数量是

的，即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始末两个

决定，而与做功的方式

。吸热吸热上升热效应相同状态1、2无关三、热和内