2017人教版高中物理选修(3-3)10.1-2《功和内能 热和内能》word学案

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1、学案1 功和内能学案2 热和内能[目标定位]1.了解焦耳的两个实验的原理,知道做功和热传递的实质.2.知道做功和热传递是改变内能的两种方式,理解做功和热传递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.一、功和内能[问题设计]在焦耳的许多实验中,有两个最具有代表性:一个实验是让重物下落带动叶片搅拌容器中的水,引起水温上升;另一个实验是通过电流的热效应给水加热.焦耳的这两个实验说明了什么问题?答案 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状态决定,而与做功方式无关.[要点提炼]1.内能(1

2、)微观:所有分子的动能和势能之和.(2)宏观:只依赖于热力学系统自身状态的物理量.2.功和内能(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.(3)做功可以改变系统的内能,功是系统内能转化的量度,在绝热过程中:①外界对系统做功,系统内能增加,即ΔU=U2-U1=W;②系统对外界做功,系统内能减少,即ΔU=W.二、热和内能[问题设计]用铁锤反复敲击铁棒,铁棒的温度会升高,把铁棒放在碳火上烧,铁棒的温度也会升高,这说明了什么问题?答案 说明做功和热传递都能改变物体的内能.[要点提炼]1.热量热量是单纯的传热过程中系统内能变化的量度,是过程

3、量.2.热量和内能变化的关系在只有热传递的情况下,内能的变化量等于物体吸收或放出的热量,即ΔU=Q.一、功和内能例1 如图1所示,活塞将气缸分成甲、乙两气室,气缸、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(  )图1A.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,内能的改变取决于做功的情况.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,外界对甲室内的气体做功,其内能应增大;对

4、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.答案 D针对训练 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.今对活塞施以一竖直向下的压力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,压强减小,内能增加答案 C解析 向下压活塞,力F对气体做功,气体的内能增加,温度升高,对活塞受力分析可得出气体的压强增大,故选

5、项C正确.二、热和内能例2 在外界不做功的情况下,物体的内能增加了50J,下列说法中正确的是(  )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.物体的分子平均动能可能不变解析 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,一定是吸收了相等数量的热量,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,物体的分子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.答案 B

6、D三、内能与相关概念的辨析例3 关于物体的内能和热量,下列说法中正确的是(  )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.热量是热传递过程中内能转移的量度答案 D解析 物体的内能由温度、体积及物体的质量决定,不是只由温度决定,故选项A、B错;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,故选项C错;关于热量的论述,选项D是正确的.1.(功和内能)在

7、给自行车轮胎打气时,会发现胎内气体温度升高,这是因为(  )A.胎内气体压强不断增大,而容积不变B.轮胎从外界吸热C.外界空气温度本来就高于胎内气体温度D.打气时,外界不断对胎内气体做功答案 D解析 给自行车轮胎打气,外界对胎内气体做功,气体内能增加,温度升高,D正确.2.(功和内能)地面附近有一正在上升的空气团,它与外界的热交换忽略不计.已知大气压强随高度增加而降低,则该空气团在上升过程中(不计空气团内分子间的势能)(  )A.体积减小,温度降低B.体积减小,温度不变C.体积增大,温度降低D.体积减小,温度不变答案 C解析 空气团与外界的热交换忽略不计,

8、随高度上升压强逐渐减小,体积逐渐增大,对外界做功,所以内能逐渐减小

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