2018届高考物理总复习2.1_2.2功和内能热和内能学案

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1、2.1　功和内能2.2　热和内能学习目标核心提炼1.知道焦耳的两个实验的原理，区别热量和内能。2种改变内能的方式——做功、热传递4个概念的区别和联系——内能、功、热量、温度2.知道做功和热传递是改变内能的两种方式，能正确区分两者的不同。3.通过实验探究来类比、分析，理解内能与功、热量的关系。一、功和内能1.焦耳的实验(1)绝热过程：系统只由于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

2、的数量只由过程始末两个状态决定，而与做功的方式无关。2.功和内能(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)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。①ΔU＝W适用条件是绝热过程。②在绝热过程中：外界对系统做功，系统的内能增加；系统对外界做功，系统的内能减少。思维拓展如图1：在有机玻璃筒底放少量浸有乙醚的棉花，压下活塞，观察棉花的变化。12图1(1)你能看到什么现象？实验现象说明了什么问题？(2)图中用力按压活塞时为什么一定要迅速？答案　(1)可以看到棉花燃烧。实验现象说明压缩空气做功

3、，使空气内能增大，达到棉花的燃点后引起棉花燃烧。(2)迅速按下活塞是为了减少热传递，创造一个绝热条件。二、热和内能1.热传递(1)条件：物体的温度不同。(2)过程：温度不同的物体发生热传递，温度高的物体要降温，温度低的物体要升温，热量从高温物体传到低温物体。(3)热传递的三种方式：热传导、热对流、热辐射。2.热和内能(1)单纯地对系统传热也能改变系统的热力学状态，即热传递能改变物体的内能。(2)热量：在单纯的传热过程中系统内能变化的量度。(3)单纯的传热过程中内能的变化。①公式：ΔU＝Q。②物体吸热，Q为正；物体放热，Q为负。思维拓展(1)热传递的实质

4、是什么？(2)在单纯的热传递过程中，怎样计算内能的增量？(3)根据Q＝ΔU，能否说热量就是内能？答案　(1)热传递的实质是物体间内能的转移。(2)当系统从状态1经过单纯的热传递达到状态2时，内能的增加量ΔU等于外界对系统传递的热量Q，即ΔU＝Q。12(3)不能。热量是过程量，只在发生热传递时体现，可以测量；而内能是状态量，不可测量。　做功与内能变化的关系[要点归纳]　1.做功与内能的变化(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

5、。2.功与内能的区别(1)功是过程量，内能是状态量。(2)在绝热过程中，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，只有内能变化越大时，相应地做功才越多。[精典示例][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(　　)图2A.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

6、强减小，内能增加解析　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。答案　C12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，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。　　　　　　[针对训练1]如图3所示，一个质量为20kg的绝热汽缸竖直

7、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)图3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。答案　1030J　功、内能、热量和温度的区别与联系[要点归纳]　1.内能与温度：从宏观上看，温度表示的是物体

8、的冷热程度；从微观上看，温度反映了分子热运动的剧烈程度，是分子平均动能的标志。物体的温度升高，