2011高考物理專題復(fù)習(xí)課件大全：物體的內(nèi)能-能的轉(zhuǎn)化和守恒定律.ppt

,物體的內(nèi)能能的轉(zhuǎn)化和守恒定律,要點疑點考點,課 前 熱 身,能力思維方法,延伸拓展,要點疑點考點,1.內(nèi)能的概念 (1)分子的平均動能：物體內(nèi)分子動能的平均值叫分子平均動能. 溫度是分子平均動能的標(biāo)志.溫度越高，分子平均動能越大.,要點疑點考點,【說明】 溫度是大量分子的平均動能的標(biāo)志，對個別分子來講，溫度無意義. 不同物質(zhì)的物體，如果溫度相同，則它們的分子平均動能相同，但它們的分子平均速率不同. 分子的平均動能與物體機(jī)械運動的速率無關(guān).,要點疑點考點,(2)分子勢能： 意義：由于分子間存在著引力和斥力，所以分子具有由它們的相對位置決定的能，稱為分子勢能. 分子勢能的決定因素. 微觀上：決定于分子間距離和分子排列情況. 宏觀上：分子勢能的大小與物體的體積有關(guān)，但和溫度與分子平均動能的關(guān)系不同，分子勢能隨物體的體積的變化并不是單調(diào)的.,要點疑點考點,(3)物體的內(nèi)能： 物體中所有分子動能與勢能的總和叫物體的內(nèi)能.內(nèi)能是狀態(tài)量. 物體的內(nèi)能是由物質(zhì)的量、溫度、體積等因素所決定的. 對于氣體，只考分子動能，一定質(zhì)量氣體的內(nèi)能只由溫度決定.,要點疑點考點,2.物體的內(nèi)能的變化 改變物體的內(nèi)能有兩種方式： (1)做功其他形式的能與內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化的過程，內(nèi)能改變可以用做功的數(shù)值來量度. (2)熱傳遞是物體間內(nèi)能轉(zhuǎn)移的過程.內(nèi)能改變可以用傳遞的熱量數(shù)值來量度.,要點疑點考點,熱傳遞的條件：溫度不同.熱量自動地從高溫物體向低溫物體傳遞，當(dāng)溫度相等時達(dá)到動態(tài)平衡即熱平衡.熱量是過程量，與物體的內(nèi)能多少、溫度高低無關(guān). 做功和熱傳遞在改變物體的內(nèi)能上是等效的.,要點疑點考點,二、能的轉(zhuǎn)化和守恒定律 1.熱力學(xué)第一定律： (1)內(nèi)容：物體內(nèi)能的增量e等于外界對物體做的功w和物體吸收的熱量q的總和. (2)表達(dá)式：w+q=e， (3)符號法則：外界對物體做功物體體積減小，w取正值；物體對外界做功物體體積增大，w取負(fù)值.物體吸收熱量，q取正值；物體放出熱量，q取負(fù)值；物體內(nèi)能增加， e取正值，物體內(nèi)能減少， e取負(fù)值.,要點疑點考點,2.能的轉(zhuǎn)化和守恒定律 能量既不能憑空產(chǎn)生，也不能憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為別的形式，或從一個物體轉(zhuǎn)移到別的物體. 【說明】(1)能的轉(zhuǎn)化和守恒定律是自然界的普遍規(guī)律.違背該定律的永動機(jī)每類永動機(jī)是永遠(yuǎn)無法實現(xiàn)的. (2)物質(zhì)的不同運動形式對應(yīng)不同的形式的能.各種形式的能在一定條件下可以轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移過程中，能的總量守恒.,要點疑點考點,3.熱力學(xué)第二定律 (1)兩種表述： 不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體而不引起其他變化. 不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其他變化.或：第二類永動機(jī)是不可能制成的. (2)意義：有大量分子參與的宏觀過程有方向性.如“能量耗散”,要點疑點考點,4.能源與環(huán)境 常規(guī)能源有：煤、石油、天然氣等，存量有限，利用時對環(huán)境有污染. 新能源有：風(fēng)能、水流能、太陽能、沼氣、原子能等，資源豐富，無(或者少)污染.,課 前 熱 身,1.a、b兩個分子，在外力作用下從相距10-6m處逐漸靠近到不能再靠近的過程中，分子力對a、b兩個分子() a.始終做正功 b.始終做負(fù)功 c.先做正功后做負(fù)功 d.先做負(fù)功后做正功,課 前 熱 身,2.下列說法中正確的是(a) a.溫度相等的物本內(nèi)部分子的平均動能相等 b.體積相等的物體內(nèi)部分子的勢能相等 c.溫度、體積相等的物體的內(nèi)能相等 d.吸收相等熱量的物體的內(nèi)能相等,課 前 熱 身,3.內(nèi)能可與其他形式的能互相轉(zhuǎn)化，例如，通過電流的導(dǎo)線溫度升高，是 電 能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；燃料燃燒生熱，是 化學(xué) 能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；熾熱的電燈燈絲發(fā)光，是電能轉(zhuǎn)化為 光 能.,課 前 熱 身,4.設(shè)想發(fā)明一種熱機(jī)，用它把物體與地面摩擦產(chǎn)生的熱量全部都吸過來，并再對該物體做功，將內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為動能，使因摩擦而停止運動的物體重新運動起來，而不引起其他變化，這是否違背了能量守恒定律? 不違背 ，那么這種熱機(jī)能造出來嗎? 不能 若不能，那么是違背了 熱力學(xué)第二定律.,課 前 熱 身,5.用活塞壓縮氣缸里的空氣，對空氣做了850j的功，同時氣缸向外散熱200j，空氣的內(nèi)能將 增加 (填“增加”或“減小”) 650j .,能力思維方法,【例1】關(guān)于分子勢能，下列說法中正確的是(設(shè)兩分子相距無窮遠(yuǎn)時分子勢能為0)(c) a.體積增大，分子勢能增大，體積縮小，分子勢能減小 b.當(dāng)分子間距離r=r 0時，分子間合力為0，所以分子勢能為0 c.當(dāng)分子間作用力為引力時，體積越大，分子勢能越大 d.當(dāng)分子間作用力為斥力時，體積越大，分子勢能越大,能力思維方法,【解析】設(shè)想兩個分子間距處于無窮遠(yuǎn)處(r10-9m)，此時分子間勢能為0.當(dāng)兩個分子越來越近，分子間引力做正功，分子勢能減小，當(dāng)r=r 0時，分子勢能減到最小為負(fù)值，故選項b錯誤.分子間為引力時，體積越大，分子間距越大，分子間引力做負(fù)功，分子勢能增大；分子間為斥力時，體積越大，分子間距越大，分子間斥力做正功，分子勢能減小. 故選項a與d錯，選項c正確,能力思維方法,【例2】關(guān)于物體內(nèi)能及其變化，下列說法正確的是(b) a.物體的溫度改變時，其內(nèi)能必定改變 b.物體對外做功，其內(nèi)能不一定改變，向物體傳遞熱量，其內(nèi)能不一定改變 c.對物體做功，物體內(nèi)能必定改變；物體向外傳出一定熱量，其內(nèi)能必定改變 d.若物體與外界不發(fā)生熱交換，則物體的內(nèi)能必定不改變,能力思維方法,能力思維方法,【解題回顧】關(guān)于內(nèi)能變化的討論，一方面從內(nèi)能的微觀意義和對應(yīng)宏觀表征量來看，取決于溫度、體積和物質(zhì)的量；另一方面有兩種物理過程做功和熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能分析問題既要有發(fā)散思維選準(zhǔn)思路，又要有全面的觀點注意思維的嚴(yán)密性.,能力思維方法,【例3】一定質(zhì)量的氣體從外界吸收了4.2105j的熱量，同時氣體對外做了6105j的功，問： (1)物體的內(nèi)能增加還是減少?變化量是多少? (2)分子勢能是增加還是減少? (3)氣體的溫度是增加還是減少?,能力思維方法,【解析】(1)氣體從外界吸熱，q=4.2105氣體對外做功，w=-6105j.由熱力學(xué)第一定律得： e=w+q=(-6105)+(4.2105)j=-1.8105j. e為負(fù)，說明氣體的內(nèi)能減少了，減少1.8105j (2)因為氣體對外做功，所以氣體的體積膨脹，分子間的距離增大了，考慮此時分子間相互作用為引力，分子力做負(fù)功，氣體分子勢能增加了 (3)因為氣體內(nèi)能減少，同時氣體分子勢能增加，說明氣體分子的平均動能一定減少了所以，氣體溫度增大.,能力思維方法,【解題回顧】本題中雖然判斷出分子勢能增加了，但無法確定分子勢能增加了多少，因而也無法確定分子動能減少了多少還應(yīng)注意研究對象不是理想氣體.,能力思維方法,【例4】下面設(shè)想符合能量轉(zhuǎn)化和守恒定律的是(d) a.利用永久磁鐵間的作用力，造一臺永遠(yuǎn)轉(zhuǎn)動的機(jī)械 b.做成一條船，利用流水的能量逆水航行 c.通過太陽照射飛機(jī)，即使飛機(jī)不帶燃料也能飛行 d.利用核動力，駕駛地球離開太陽系,能力思維方法,【解析】利用磁場能可以使磁鐵所具有的磁場能轉(zhuǎn)化為動能，但由于摩擦力的不可避免性，動能最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能使轉(zhuǎn)動停止，故a錯，讓船先靜止在水中，設(shè)計一臺水力發(fā)電機(jī)使船獲得足夠電能，然后把電能轉(zhuǎn)化為船的動能使船逆水航行；同理可利用光能的可轉(zhuǎn)化性和電能的可收集性，使光能轉(zhuǎn)化為飛機(jī)的動能，實現(xiàn)飛機(jī)起飛；故b、c可選；設(shè)計一種利用反沖理論以核動力為能源，使地球獲得足夠大的能量，掙脫太陽引力的束縛而離開太陽系，故d可選.,延伸拓展,【例5】用兩種不同的金屬絲組成一個回路，接觸點1插在熱水中，接觸2點插在冷水中，如圖8-2-2所示，電流計指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這就是溫差發(fā)電現(xiàn)象這一實驗是否違反熱力學(xué)第二定律?熱水和冷水的溫度是否會發(fā)生變化?簡述這過程中能的轉(zhuǎn)化情況.,圖8-2-2,延伸拓展,【解析】這一實驗不違反熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第二定律的開爾文表述為“不可能從單一熱源吸取熱量，使之完全變?yōu)橛杏玫墓Χ划a(chǎn)生其他影響”此實驗中熱水為高溫?zé)嵩?，冷水為低溫?zé)嵩礋崴臏囟认陆?，冷水的溫度升高這說明熱水中的一部分內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電流的能量，而一部分電流能量在冷水中放熱，又轉(zhuǎn)化為冷水的內(nèi)能，即產(chǎn)生了其他影響.,氣體的狀態(tài)參量,要點疑點考點,課 前 熱 身,能力思維方法,延伸拓展,要點疑點考點,一、溫度(t) 1.意義：從宏觀上看，溫度表示物體的冷熱程度；從分子動理論的觀點來看，溫度反映的是物體內(nèi)大量分子無規(guī)則運動的激烈程度，是物體內(nèi)大量分子平均動能的標(biāo)志.,要點疑點考點,2.溫標(biāo)：即數(shù)值表示法：(1)攝氏溫標(biāo)(t)，單位0.(2)熱力學(xué)溫標(biāo)(t)，單位k，絕對零度(0k)是低溫的極限，只能接近不能達(dá)到，更不可能有比絕對零度更低的溫度.攝氏溫標(biāo)與熱力學(xué)溫標(biāo)的關(guān)系：t=t273k，用這兩種溫標(biāo)表示的溫度變化量間關(guān)系是tt.,要點疑點考點,二、體積(v) 1.氣體分子間平均距離大于10r0，分子力接近0，因而可以自由移動，總會充滿整個容器的空間.所以氣體的體積就是指氣體所充滿的容器的容積. 2.體積的單位有:m3、cm3、mm3、l、ml等，1cm3=1l, 1mm3=1ml；在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，1mol任何氣體的體積都是22.4l.,要點疑點考點,三、壓強(qiáng)(p) 1.氣體的壓強(qiáng)是由于大量分子無規(guī)則運動碰撞器壁而產(chǎn)生的. 2.氣體分子的平均速率越大、氣體分子的密度越大，氣體分子對容器壁碰撞的作用力和頻繁程度也越大，所以，一定質(zhì)量的某種氣體的壓強(qiáng)，既與氣體的溫度有關(guān)，還與氣體的體積有關(guān).氣體中各處向各個方向的壓強(qiáng)大小都相等. 3.壓強(qiáng)的國際單位是pa，常用的還有atm、cmhg.它們之間換算關(guān)系為：1atm=76cmhg=1.013pa.,課 前 熱 身,1.下列說法正確的是(d) a.一定質(zhì)量的氣體的體積是不變的 b.氣體的體積等于所有氣體分子的體積之和 c.氣體的溫度升高，所有氣體分子熱運動的動能都增大 d.封閉容器內(nèi)氣體對各個方向的壓強(qiáng)大小相等,課 前 熱 身,2.下列關(guān)于溫度的一些敘述，不正確的是(a) a.理論上講溫度可以低于0k，技術(shù)上尚未實現(xiàn) b.溫度是表示物體冷熱程度的物理量 c.溫度是物體分子平均動能的標(biāo)志 d.溫度可以用攝氏溫標(biāo)表示，也可以用熱力學(xué)溫標(biāo)表示,課 前 熱 身,3.從微觀角度看，氣體壓強(qiáng)的大小跟兩個因素有關(guān)，一個是分子的 平均動能 ，一個是 分子數(shù)密度 .,能力思維方法,【例1】如圖8-3-1所示的(甲)、(乙)、(丙)、(丁)中玻璃管中都灌有水銀，分別求出四種情況被封閉氣體a的壓強(qiáng)(設(shè)大氣壓強(qiáng)為76cmhg),圖8-3-1,能力思維方法,【解析】在圖(甲)中，對c點，向下的壓強(qiáng)為pc=pa+5,而c點向上的壓強(qiáng)根據(jù)連通器的原理知等于大氣壓強(qiáng)p0， 所以pa=p0-5=76-5=71cmhg. 在圖(乙)中對c點，由連通器原理得向下的壓強(qiáng)pc=pa+10,而c點向上的壓強(qiáng)就是大氣壓強(qiáng)p0， 所以pa=p0-10=76-10=66cmhg.,能力思維方法,在圖(丙)中對c點，斜向下的壓強(qiáng)pc=pa+10sin30，而c點向上的壓強(qiáng)就是大氣壓強(qiáng)p0， 所以pa=p0-10sin30=76-=cmhg. 在圖(丁)中對c點，由右側(cè)管得向下的壓強(qiáng)為pc=p0+h2，而c點向上的壓強(qiáng)由連通器原理可知等于左側(cè)管中部分氣柱的壓強(qiáng)，其大小為pa+h1， 所以pa+h1=p0+h2，pa=p0+h2-h1.,能力思維方法,【解題回顧】計算氣體壓強(qiáng)的方法主要有(1)利用液體產(chǎn)生壓強(qiáng)p=駁h(平衡時)和傳遞壓強(qiáng)知識計算；(2)取封閉氣體的一段液柱或活塞為研究對象.通過受力分析，根據(jù)受力平衡或牛頓第二定律求解,能力思維方法,【例2】如圖所示8-3-2所示，固定在水平地面上的氣缸內(nèi)封閉著一定質(zhì)量的氣體，活塞與氣缸內(nèi)壁接觸光滑且不漏氣，活塞的橫截面積s=100cm2，受到f1=200n水平向左的推力而平衡，此時，缸內(nèi)氣體對活塞的平均壓力為f2=1200n，則缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)p= pa，缸外大氣壓強(qiáng)p0= pa.,圖8-3-2,能力思維方法,【解析】選擇活塞作為研究對象，分析受力，如圖8-3-3所示，在豎直方向，活塞受重力和氣缸的彈力平衡，在水平方向，活塞受到向左的推力f1和大氣壓力f0，向右受到被封閉氣體的壓力f2.,圖8-3-3,能力思維方法,根據(jù)壓強(qiáng)的定義，缸內(nèi)氣體壓強(qiáng) p=f2/s=1200/(10010-4)pa=1.2105pa. 由活塞受力平衡得f2=p0s+f1. 大氣壓強(qiáng) p0=(f2-f1)/s =(1200-200)/(10010-4)pa=1.0105pa.,能力思維方法,【例3】如圖8-3-4所示，很長的玻璃直管內(nèi)用長h=0.2m的水銀柱封閉著一定質(zhì)量的氣體，設(shè)外界大氣壓為p0=1.010pa，當(dāng)玻璃管開口向上沿動摩擦因數(shù)為 的斜面自由下滑時，被封閉氣體的壓強(qiáng)是多少?,能力思維方法,【解析】因為tg，所以玻璃管會沿斜面加速下滑，被封閉的氣體體積與壓強(qiáng)均發(fā)生變化，直至水銀柱與玻璃管獲得相同的加速度，二者保持相對靜止為止.,能力思維方法,以玻璃管和水銀柱為研究對象，其受力如圖8-3-5(甲)所示，設(shè)總質(zhì)量為m，由牛頓第二定律列出： mgs