功、熱和內(nèi)能的改變-課件

精品課件高中物理選擇性必修3第三章熱力學(xué)定律新人教版

功、熱和內(nèi)能的改變特級教師優(yōu)秀課件精選精品高中物理選擇性必修3第三章熱力學(xué)定律新人教版功、熱1了解焦耳的兩個實驗的原理通過焦耳實驗的研究，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探索精神教學(xué)目標(biāo)知道做功和傳熱是改變內(nèi)能的兩種方式了解焦耳的兩個實驗的原理通過焦耳實驗的研究，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探理解物體內(nèi)能的概念絕熱過程中的功與內(nèi)能的關(guān)系內(nèi)能的改變與做功的方式無關(guān)，僅與做功的數(shù)量有關(guān)教學(xué)重點教學(xué)難點理解物體內(nèi)能的概念絕熱過程中的功與內(nèi)能的關(guān)系內(nèi)能的改變與做功什么是內(nèi)能？內(nèi)能大小的影響因素是什么？內(nèi)能：物體內(nèi)所有分子熱運(yùn)動的動能和分子勢能的總和，叫做物體的內(nèi)能。

與摩爾數(shù)有關(guān)與溫度有關(guān)與體積有關(guān)內(nèi)能與物體的摩爾數(shù)、溫度和體積有關(guān)

前情回顧什么是內(nèi)能？內(nèi)能大小的影響因素是什么？內(nèi)能：物體內(nèi)所有分子熱質(zhì)量、溫度相同的物體，內(nèi)能必定相等對嗎？

不一定。比如0°C的冰和水

前情回顧質(zhì)量、溫度相同的物體，內(nèi)能必定相等對嗎？

不一定。比如0°C

雖然溫度、體積能影響內(nèi)能，但是注意這句話卻不能作為判斷兩物體內(nèi)能大小的依據(jù)。

如0°C的冰熔化成0°C水體積減小，不能就此認(rèn)為其勢能也減小而應(yīng)該從改變內(nèi)能的方式上分析，

冰熔化過程吸收熱量，內(nèi)能增加，

而溫度不變，所增加的只是分子的勢能

物體的內(nèi)能與溫度和體積的變化溫度變→分子動能變體積變→分子勢能變物體的內(nèi)能決定于它的溫度和體積

雖然溫度、體積能影響內(nèi)能，但是注意這句話卻不能作為判斷兩滑滑梯滑至底端時，有灼熱感，這是為什么？

滑滑梯滑至底端時，有灼熱感，這是為什么？

古人用鉆木取火的方式獲取火源為何用鉆木的方式可以獲得火源？古人用鉆木取火的方式獲取火源為何用鉆木的方式可以獲得火源？給你一根鋼絲，如何才能改變它的內(nèi)能呢？做功熱傳遞“摩擦”

“折”

“敲打”

“鋸”

…

“燒”

“曬”

“烤”

“燙”“凍”或者“冰”

…

給你一根鋼絲，如何才能改變它的內(nèi)能呢？做功熱傳遞“摩擦”

在有機(jī)玻璃筒底放置少量易燃物，例如硝化棉，或浸過乙醚的棉花、火柴頭等。迅速壓下筒中的活塞，觀察筒底物品的變化。這個實驗說明了什么？做功使得物體（密閉氣體）溫度升高

演示實驗在有機(jī)玻璃筒底放置少量易燃物，例如硝化棉，或浸過乙醚的棉花、了解焦耳兩個實驗的原理和結(jié)論理解做功方式可以改變內(nèi)能焦耳實驗了解焦耳兩個實驗的原理和結(jié)論理解做功方式可以改變內(nèi)能焦耳實驗焦耳

焦耳測量了熱與機(jī)械功之間的當(dāng)量關(guān)系——熱功當(dāng)量，為熱力學(xué)第一定律和能量守恒定律的建立奠定了實驗基礎(chǔ)。焦耳的實驗1818年12月24日生于英國曼徹斯特，起初研究電學(xué)和磁學(xué)。1840年在英國皇家學(xué)會上宣布了電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的定律，即焦耳定律。焦耳

焦耳測量了熱與機(jī)械功之間的當(dāng)量關(guān)系——熱功當(dāng)量，為熱力絕熱過程系統(tǒng)只通過對外界做功或外界對它做功而與外界交換能量，它不從外界吸熱，也不向外界放熱，這樣的過程叫做絕熱過程。焦耳實驗是一個需要在絕熱過程中完成的實驗

焦耳的實驗絕熱過程系統(tǒng)只通過對外界做功或外界對它做功而與外界交換能量，焦耳二個代表性實驗：焦耳熱功當(dāng)量實驗裝置—機(jī)械功

重物下落帶動葉片攪拌容器中的水，引起水溫上升

實驗結(jié)論：

只要重力所做的功相同，容器內(nèi)水溫上升的數(shù)值都是相同的，即系統(tǒng)狀態(tài)的變化是相同的。

焦耳的實驗焦耳二個代表性實驗：焦耳熱功當(dāng)量實驗裝置—機(jī)械功

重物下落焦耳二個代表性實驗：焦耳熱功當(dāng)量實驗裝置—電功

實驗結(jié)論：對同一個系統(tǒng)，如果過程是絕熱的，只要所做的電功相等，則系統(tǒng)溫度上升的數(shù)值是相同的，即系統(tǒng)的狀態(tài)變化是相同的。

焦耳的實驗焦耳二個代表性實驗：焦耳熱功當(dāng)量實驗裝置—電功

實驗結(jié)論：對實驗結(jié)論：要使系統(tǒng)狀態(tài)通過絕熱過程發(fā)生變化，做功的數(shù)量只由過程始末兩個狀態(tài)決定，而與做功的方式無關(guān)

熱量以卡為單位時與功的單位焦耳之間的數(shù)量關(guān)系，相當(dāng)于單位熱量的功的數(shù)量，叫做熱功當(dāng)量，即1卡=4.1840焦耳

焦耳的實驗實驗結(jié)論：要使系統(tǒng)狀態(tài)通過絕熱過程發(fā)生變化，做功的數(shù)量只由過重力電場力重力做功對應(yīng)重力勢能電場力做功對應(yīng)電勢能（電能）在熱力學(xué)系統(tǒng)的絕熱過程中，外界對系統(tǒng)所做的功僅由過程的始末兩個狀態(tài)決定，不依賴于做功的具體過程和方式。哪些力做功僅由物體的起點和終點兩個位置決定，與物體的運(yùn)動路徑無關(guān)？重力電場力重力做功對應(yīng)重力勢能電場力做功對應(yīng)電勢能（電能）在宏觀定義（熱力學(xué)對內(nèi)能的定義）：任何一個熱力學(xué)系統(tǒng)都必定存在一個只依賴于系統(tǒng)自身狀態(tài)的一種能量，這種能量叫做系統(tǒng)的內(nèi)能。微觀定義（分子動理論對內(nèi)能的定義）：物體中所有分子的熱運(yùn)動動能和分子勢能的總和，叫做物體的內(nèi)能。U微觀：分子熱運(yùn)動的激烈程度、分子間距、分子數(shù)宏觀：溫度、體積、物質(zhì)的量（狀態(tài)）對絕熱系統(tǒng)做功：國際單位制中，內(nèi)能和功的單位都是焦耳(J)內(nèi)能宏觀定義（熱力學(xué)對內(nèi)能的定義）：任何一個熱力學(xué)系統(tǒng)都必定存試分析說明內(nèi)能的兩種定義并不矛盾當(dāng)系統(tǒng)狀態(tài)改變時，按照熱力學(xué)對內(nèi)能的定義，則物體的內(nèi)能改變；而按分子動理論，系統(tǒng)狀態(tài)改變時，描述系統(tǒng)狀態(tài)的參量發(fā)生了變化，例如溫度和體積改變，

而分子的平均動能與溫度有關(guān)，分子的勢能與體積有關(guān)，所以系統(tǒng)的內(nèi)能就要改變。

因此內(nèi)能的兩種定義是一致的內(nèi)能試分析說明內(nèi)能的兩種定義并不矛盾當(dāng)系統(tǒng)狀態(tài)改變時，按照熱力學(xué)壓縮氣體氣體不自由膨脹氣體自由膨脹V減小V增加V增加外界對氣體做功氣體對外界做功氣體對外界不做功絕熱U增加U減小U不變絕熱絕熱做功與氣體體積變化的關(guān)系壓縮氣體氣體不自由膨脹氣體自由膨脹V減小V增加V增加外界對氣做功可以改變系統(tǒng)的內(nèi)能：功是能量轉(zhuǎn)化的量度在熱力學(xué)系統(tǒng)的絕熱過程中①若外界對系統(tǒng)做功，系統(tǒng)的內(nèi)能增加②若系統(tǒng)對外界做功，系統(tǒng)的內(nèi)能減少實質(zhì):其他形式的能與內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化

末態(tài)內(nèi)能大于初態(tài)內(nèi)能時，ΔU為正，W為正，外界對系統(tǒng)做功末態(tài)內(nèi)能小于初態(tài)內(nèi)能時，ΔU為負(fù)，W為負(fù)，系統(tǒng)對外界做功

做功與系統(tǒng)內(nèi)能改變的關(guān)系做功可以改變系統(tǒng)的內(nèi)能：功是能量轉(zhuǎn)化的量度在熱力學(xué)系統(tǒng)的絕熱需要注意的幾個問題①做功與內(nèi)能的變化（絕熱過程）做功改變物體內(nèi)能的過程是將其他形式的能(如機(jī)械能)與內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化的過程

做功使物體內(nèi)能發(fā)生變化時，內(nèi)能改變了多少用做功的數(shù)值來量度

外界對物體做多少功，物體的內(nèi)能就增加多少物體對外界做多少功，物體的內(nèi)能就減少多少

內(nèi)能與做功需要注意的幾個問題①做功與內(nèi)能的變化（絕熱過程）做功改變物體需要注意的幾個問題②和討論重力勢能一樣，我們能確定的只是內(nèi)能的變化因為任何狀態(tài)的內(nèi)能，只有在標(biāo)準(zhǔn)參考態(tài)的值確定后，才可能做出相應(yīng)的確定值。由此可知，要測得物體某一狀態(tài)內(nèi)能的絕對值，是不可能的。內(nèi)能與做功需要注意的幾個問題②和討論重力勢能一樣，我們能確定的只是內(nèi)能如圖所示，大口玻璃瓶內(nèi)有一些水，水的上方有水蒸氣，向瓶內(nèi)打氣，當(dāng)瓶塞跳出時，瓶內(nèi)會有什么變化？為什么？瓶口附近呈現(xiàn)霧狀

研究的對象是瓶中的氣體與打氣筒中的氣體，那么我們的系統(tǒng)也就是這二部分氣體。

當(dāng)用打氣筒向瓶內(nèi)打氣時，外界對系統(tǒng)做功，使得系統(tǒng)的內(nèi)能增加，溫度升高，壓強(qiáng)增大，使瓶塞從瓶口中噴出?？吹届F狀物的原因在于，在塞子突然跳起時，氣體絕熱膨脹對外做功，內(nèi)能減少，溫度下降，水蒸汽（或酒精蒸氣）有一部分被液化成小液滴。

做功改變內(nèi)能的運(yùn)用如圖所示，大口玻璃瓶內(nèi)有一些水，水的上方有水蒸氣，向瓶內(nèi)打氣問題與練習(xí)舉幾個例子說明做功可以改變系統(tǒng)的內(nèi)能。①在水平公路上行駛的汽車，發(fā)動機(jī)熄火后，速度越來越小，最后停止。汽車克服阻力做功，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。②在阻尼震動中，單擺的振幅越來越小，最后停下來。單擺克服阻力做功，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。③在電磁感應(yīng)中，將線框的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為線框中的電能，電能再轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，使線框發(fā)熱。

④柴油機(jī)工作中的壓縮沖程。⑤給自行車打氣時，氣筒壁會發(fā)熱⑥鋸木頭，鋸條會很燙⑦冬天，手冷時，兩手互相搓一搓問題與練習(xí)舉幾個例子說明做功可以改變系統(tǒng)的內(nèi)能。①在水平公路問題與練習(xí)在本節(jié)課的兩個焦耳實驗中，各是什么形式的能轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的內(nèi)能？重物的重力勢能轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能重物的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，電能再轉(zhuǎn)化為液體的內(nèi)能問題與練習(xí)在本節(jié)課的兩個焦耳實驗中，各是什么形式的能轉(zhuǎn)化為系問題與練習(xí)如果氣體膨脹時與外界沒有熱交換，這樣的膨脹叫做絕熱膨脹。分別討論氣體在真空中和在大氣中做絕熱膨脹時是否做功。如果做功，所需的能量從何而來？（1）氣體在真空絕熱膨脹的過程中，不受阻力，所以氣體不做功（2）氣體在大氣中絕熱膨脹時，氣體對外界做功，所需能量來自氣體的內(nèi)能，因此在此過程中，氣體的內(nèi)能要減少問題與練習(xí)如果氣體膨脹時與外界沒有熱交換，這樣的膨脹叫做絕熱絕熱過程系統(tǒng)只通過對外界做功或外界對它做功而與外界交換能量，它不從外界吸熱，也不向外界放熱，這樣的過程叫做絕熱過程

內(nèi)能的宏觀定義（熱力學(xué)對內(nèi)能的定義）：任何一個熱力學(xué)系統(tǒng)都必定存在一個只依賴于系統(tǒng)自身狀態(tài)的一種能量，這種能量叫做系統(tǒng)的內(nèi)能

絕熱過程中做功和內(nèi)能的關(guān)系：

總結(jié)絕熱過程系統(tǒng)只通過對外界做功或外界對它做功而與外界交換能量，【分析】【解答】【點評】練習(xí)【分析】【解答】【點評】練習(xí)【分析】【解答】【點評】練習(xí)【分析】【解答】【點評】練習(xí)【分析】【解答】【點評】練習(xí)【分析】【解答】【點評】練習(xí)【分析】【解答】【點評】練習(xí)【分析】【解答】【點評】練習(xí)教學(xué)目標(biāo)知道傳熱是改變系統(tǒng)內(nèi)能的一種方式會區(qū)分熱量和內(nèi)能的概念知道做功與傳熱在改變系統(tǒng)內(nèi)能上的區(qū)別教學(xué)目標(biāo)知道傳熱是改變系統(tǒng)內(nèi)能的一種方式會區(qū)分熱量和內(nèi)能的概教學(xué)重點熱傳遞對內(nèi)能的改變教學(xué)難點熱量和內(nèi)能的區(qū)別教學(xué)重點熱傳遞對內(nèi)能的改變教學(xué)難點熱量和內(nèi)能的區(qū)別

烤火取暖

烤火取暖

開火燒水

開火燒水

太陽輻射

太陽輻射給你一根鋼絲，如何才能改變它的內(nèi)能呢？做功“摩擦”“折”“敲打”“鋸”…熱傳遞“燒”“曬”“烤”“燙”“凍”或者“冰”…給你一根鋼絲，如何才能改變它的內(nèi)能呢？做功“摩擦”“折”理解熱是能量的傳遞，而不是物質(zhì)理解熱傳遞可以改變物體內(nèi)能熱量和熱功當(dāng)量理解熱是能量的傳遞，而不是物質(zhì)理解熱傳遞可以改變物體內(nèi)能熱量熱傳遞經(jīng)過一段時間熱傳遞熱傳遞經(jīng)過一段時間熱傳遞熱傳遞定義：兩個溫度不同的物體相互接觸時溫度高的物體要降溫，溫度低的物體要升溫，并將持續(xù)到系統(tǒng)間達(dá)到熱平衡即溫度相等為止，我們說熱量從高溫物體傳到了低溫物體。這樣的過程叫做熱傳遞。發(fā)生條件：物體之間或物體的不同部分之間存在溫度差最終結(jié)果：實質(zhì)：注意：兩物體或物體的各個部分溫度相同能量的轉(zhuǎn)移，改變系統(tǒng)的內(nèi)能熱傳遞傳遞的是熱量，而不是溫度熱傳遞定義：兩個溫度不同的物體相互接觸時溫度高的物體要降溫，熱傳遞的三種方式熱傳遞有三種方式：熱傳導(dǎo)、熱對流、熱輻射熱對流熱傳導(dǎo)熱輻射熱傳遞的三種方式熱傳遞有三種方式：熱傳導(dǎo)、熱對流、熱輻射熱對熱傳遞的三種方式如何區(qū)分熱傳遞的三種方式？熱傳導(dǎo)－－熱沿著物體傳遞的熱傳遞方式，不同物質(zhì)傳到熱的能力各不相同，容易傳到熱的物體稱之為熱的良導(dǎo)體，所有金屬都是熱的良導(dǎo)體，不容易傳導(dǎo)熱的物體稱之為熱的不良導(dǎo)體，如空氣、橡膠、絨毛、棉紗、木頭、水、油等熱傳遞的三種方式如何區(qū)分熱傳遞的三種方式？熱傳導(dǎo)－－熱沿著熱傳遞的三種方式如何區(qū)分熱傳遞的三種方式？熱對流－－靠液體或氣體的流動來傳遞熱的方式，熱對流是液體和氣體所特有的熱傳遞方式熱傳遞的三種方式如何區(qū)分熱傳遞的三種方式？熱對流－－靠液體熱傳遞的三種方式如何區(qū)分熱傳遞的三種方式？熱輻射－－熱從高溫物體向周圍以電磁波的形式沿直線射出去的方式，熱輻射不依賴媒介質(zhì)，可在真空中進(jìn)行，溫差越大，表面顏色越深，物體向外的熱輻射能力越強(qiáng)熱傳遞的三種方式如何區(qū)分熱傳遞的三種方式？熱輻射－－熱從高熱和內(nèi)能外界沒有對系統(tǒng)（水）做功，只對系統(tǒng)傳熱，同樣能改變系統(tǒng)的狀態(tài)熱量是在單純的傳熱過程中系統(tǒng)內(nèi)能變化的量度熱量是過程量，用Q表示，單位為焦耳

熱和內(nèi)能外界沒有對系統(tǒng)（水）做功，只對系統(tǒng)傳熱，同樣能改變系熱和內(nèi)能有正負(fù)Q為正時，系統(tǒng)內(nèi)能增加，即系統(tǒng)從外界吸收多少熱量，其內(nèi)能就增加多少Q(mào)為負(fù)時，系統(tǒng)內(nèi)能減少，即系統(tǒng)向外界放出多少熱量，其內(nèi)能就減少多少熱和內(nèi)能有正負(fù)Q為正時，系統(tǒng)內(nèi)能增加，即系統(tǒng)從外界吸收多少熱熱量的辨析某飲品的包裝上標(biāo)有該飲料具有1800kJ的熱量，這種說法正確嗎？像做功一樣，熱量的概念也只有在涉及能量的傳遞時才有意義

所以不能說物體具有多少熱量，只能說物體吸收或放出了多少熱量熱量只是反映物體在狀態(tài)變化過程中所遷移的能量，是用來衡量物體內(nèi)能變化的。有過程，才有變化，離開過程，毫無意義。

就某一狀態(tài)而言，只有“內(nèi)能”，根本不存在什么“熱量”和“功”，因此，不能說一個系統(tǒng)中含有“多少熱量”或“多少功”。

熱量的辨析某飲品的包裝上標(biāo)有該飲料具有1800kJ的熱量，這熱和內(nèi)能的反思在單純傳熱過程中，系統(tǒng)從外界吸熱，系統(tǒng)的內(nèi)能怎么變？數(shù)量上有什么關(guān)系？若系統(tǒng)對外界放熱呢？①物體從外界吸熱，物體內(nèi)能增加②物體對外界放熱，物體內(nèi)能減少熱和內(nèi)能的反思在單純傳熱過程中，系統(tǒng)從外界吸熱，系統(tǒng)的內(nèi)能怎熱和內(nèi)能的反思熱傳遞過程能量一定是由內(nèi)能大的物體傳到內(nèi)能小的物體上嗎？只要存在溫度差，熱傳遞過程就會進(jìn)行，與原來物體內(nèi)能的多少大小無關(guān)。熱傳遞過程能量可以由內(nèi)能大的物體傳到內(nèi)能小的物體上，也可以由內(nèi)能小的物體傳到內(nèi)能大的物體上。熱和內(nèi)能的反思熱傳遞過程能量一定是由內(nèi)能大的物體傳到內(nèi)能小的做功和熱傳遞做功和熱傳遞這兩種改變物體內(nèi)能的方式有何區(qū)別和聯(lián)系？①做功使物體內(nèi)能發(fā)生改變的時候，內(nèi)能的改變就用功數(shù)值來量度．外界對物體做多少功，物體的內(nèi)能就增加多少；物體對外界做多少功，物體的內(nèi)能就減少多少．熱傳遞使物體的內(nèi)能發(fā)生改變的時候，內(nèi)能的改變用熱量來量度的．物體吸收多少熱量，物體的內(nèi)能就增加多少；物體放出多少熱量，物體的內(nèi)能就減少多少．做功和熱傳遞做功和熱傳遞這兩種改變物體內(nèi)能的方式有何區(qū)別和聯(lián)做功和熱傳遞做功和熱傳遞這兩種改變物體內(nèi)能的方式有何區(qū)別和聯(lián)系？②做功和熱傳遞在改變物體的內(nèi)能上是等效的．③做功和熱傳遞在本質(zhì)上是不同的：做功使物體的內(nèi)能改變，是其他形式的能量和內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化（不同形式能量間的轉(zhuǎn)化）熱傳遞使物體的內(nèi)能改變，是物體間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移（同種形式能量的轉(zhuǎn)移），是在分子相互作用下，通過分子的微觀運(yùn)動來達(dá)到內(nèi)能的改變的。做功和熱傳遞做功和熱傳遞這兩種改變物體內(nèi)能的方式有何區(qū)別和聯(lián)內(nèi)能變化的判斷對于某物體，是否其溫度升高，內(nèi)能就一定增加；是否向物體傳遞能量，物體的內(nèi)能就一定增加，分別說明原因？通常情況下，對固體或液體，由于體積變化不明顯，主要是通過溫度的變化來判斷內(nèi)能是否改變。特殊情況：一定質(zhì)量的0℃的冰熔解成的0℃的水，雖然溫度不變，但是因為吸收熱量，所以其內(nèi)能一定增大（分子勢能增大）。而對于氣體，我們不考慮其分子勢能，故其內(nèi)能也只與溫度有關(guān)。

內(nèi)能變化的判斷對于某物體，是否其溫度升高，內(nèi)能就一定增加；是內(nèi)能變化的判斷對于某物體，是否其溫度升高，內(nèi)能就一定增加；是否向物體傳遞能量，物體的內(nèi)能就一定增加，分別說明原因？從宏觀看，溫度表示的是物體的冷熱程度；從微觀看，溫度反映了分子熱運(yùn)動的激烈程度，是分子平均動能的標(biāo)志。物體的溫度升高，其內(nèi)能一定增加。但向物體傳遞熱量，物體的內(nèi)能卻不一定增加（可能同時對外做功）。內(nèi)能變化的判斷對于某物體，是否其溫度升高，內(nèi)能就一定增加；是內(nèi)能的實際意義關(guān)于內(nèi)能的實際意義內(nèi)能是狀態(tài)量，任何一個物體在每一個狀態(tài)下都有確定的內(nèi)能，但物體在某一狀態(tài)下的內(nèi)能的大小是無法計算的，實際情況中有意義的也不是某一狀態(tài)下內(nèi)能的大小，而是發(fā)生狀態(tài)變化過程中內(nèi)能變化量的大小。

內(nèi)能的實際意義關(guān)于內(nèi)能的實際意義內(nèi)能是狀態(tài)量，任何一個物體在問題與練習(xí)下列事件中，物體的內(nèi)能怎樣改變（固體和液體的熱膨脹很小，可不予考慮）？（1）壺里的水被加熱而溫度升高；（2）一條燒紅的鐵棒逐漸冷卻下來（1）壺里的水被加熱，其他物體的內(nèi)能通過傳熱將熱量傳給了壺里的水，所以水的內(nèi)能增加（2）燒紅的鐵棒比周圍溫度要高，所以要將熱量傳遞為周圍環(huán)境，而自身的內(nèi)能減少問題與練習(xí)下列事件中，物體的內(nèi)能怎樣改變（固體和液體的熱膨脹問題與練習(xí)問題與練習(xí)總結(jié)熱傳遞：兩個溫度不同的物體相互接觸時溫度高的物體要降溫，溫度低的物體要升溫，并將持續(xù)到系統(tǒng)間達(dá)到熱平衡即溫度相等為止，我們說熱量從高溫物體傳到了低溫物體。這樣的過程叫做熱傳遞。熱量是在單純的傳熱過程中系統(tǒng)內(nèi)能變化的量度Q為正時，系統(tǒng)內(nèi)能增加，即系統(tǒng)從外界吸收多少熱量，其內(nèi)能就增加多少Q(mào)為負(fù)時，系統(tǒng)內(nèi)能減少，即系統(tǒng)向外界放出多少熱量，其內(nèi)能就減少多少總結(jié)熱傳遞：兩個溫度不同的物體相互接觸時溫度高的物體要降溫，【分析】【解答】【點評】練習(xí)【分析】【解答】【點評】練習(xí)【分析】【解答】【點評】練習(xí)【分析】【解答】【點評】練習(xí)【分析】【解答】【點評】練習(xí)【分析】【解答】【點評】練習(xí)精品課件高中物理選擇性必修3第三章熱力學(xué)定律新人教版

功、熱和內(nèi)能的改變特級教師優(yōu)秀課件精選精品高中物理選擇性必修3第三章熱力學(xué)定律新人教版功、熱62了解焦耳的兩個實驗的原理通過焦耳實驗的研究，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探索精神教學(xué)目標(biāo)知道做功和傳熱是改變內(nèi)能的兩種方式了解焦耳的兩個實驗的原理通過焦耳實驗的研究，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探理解物體內(nèi)能的概念絕熱過程中的功與內(nèi)能的關(guān)系內(nèi)能的改變與做功的方式無關(guān)，僅與做功的數(shù)量有關(guān)教學(xué)重點教學(xué)難點理解物體內(nèi)能的概念絕熱過程中的功與內(nèi)能的關(guān)系內(nèi)能的改變與做功什么是內(nèi)能？內(nèi)能大小的影響因素是什么？內(nèi)能：物體內(nèi)所有分子熱運(yùn)動的動能和分子勢能的總和，叫做物體的內(nèi)能。

與摩爾數(shù)有關(guān)與溫度有關(guān)與體積有關(guān)內(nèi)能與物體的摩爾數(shù)、溫度和體積有關(guān)

前情回顧什么是內(nèi)能？內(nèi)能大小的影響因素是什么？內(nèi)能：物體內(nèi)所有分子熱質(zhì)量、溫度相同的物體，內(nèi)能必定相等對嗎？

不一定。比如0°C的冰和水

前情回顧質(zhì)量、溫度相同的物體，內(nèi)能必定相等對嗎？

不一定。比如0°C

雖然溫度、體積能影響內(nèi)能，但是注意這句話卻不能作為判斷兩物體內(nèi)能大小的依據(jù)。

如0°C的冰熔化成0°C水體積減小，不能就此認(rèn)為其勢能也減小而應(yīng)該從改變內(nèi)能的方式上分析，

冰熔化過程吸收熱量，內(nèi)能增加，

而溫度不變，所增加的只是分子的勢能

物體的內(nèi)能與溫度和體積的變化溫度變→分子動能變體積變→分子勢能變物體的內(nèi)能決定于它的溫度和體積

雖然溫度、體積能影響內(nèi)能，但是注意這句話卻不能作為判斷兩滑滑梯滑至底端時，有灼熱感，這是為什么？

滑滑梯滑至底端時，有灼熱感，這是為什么？

古人用鉆木取火的方式獲取火源為何用鉆木的方式可以獲得火源？古人用鉆木取火的方式獲取火源為何用鉆木的方式可以獲得火源？給你一根鋼絲，如何才能改變它的內(nèi)能呢？做功熱傳遞“摩擦”

“折”

“敲打”

“鋸”

…

“燒”

“曬”

“烤”

“燙”“凍”或者“冰”

…

給你一根鋼絲，如何才能改變它的內(nèi)能呢？做功熱傳遞“摩擦”

在有機(jī)玻璃筒底放置少量易燃物，例如硝化棉，或浸過乙醚的棉花、火柴頭等。迅速壓下筒中的活塞，觀察筒底物品的變化。這個實驗說明了什么？做功使得物體（密閉氣體）溫度升高

演示實驗在有機(jī)玻璃筒底放置少量易燃物，例如硝化棉，或浸過乙醚的棉花、了解焦耳兩個實驗的原理和結(jié)論理解做功方式可以改變內(nèi)能焦耳實驗了解焦耳兩個實驗的原理和結(jié)論理解做功方式可以改變內(nèi)能焦耳實驗焦耳

焦耳測量了熱與機(jī)械功之間的當(dāng)量關(guān)系——熱功當(dāng)量，為熱力學(xué)第一定律和能量守恒定律的建立奠定了實驗基礎(chǔ)。焦耳的實驗1818年12月24日生于英國曼徹斯特，起初研究電學(xué)和磁學(xué)。1840年在英國皇家學(xué)會上宣布了電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的定律，即焦耳定律。焦耳

焦耳測量了熱與機(jī)械功之間的當(dāng)量關(guān)系——熱功當(dāng)量，為熱力絕熱過程系統(tǒng)只通過對外界做功或外界對它做功而與外界交換能量，它不從外界吸熱，也不向外界放熱，這樣的過程叫做絕熱過程。焦耳實驗是一個需要在絕熱過程中完成的實驗

焦耳的實驗絕熱過程系統(tǒng)只通過對外界做功或外界對它做功而與外界交換能量，焦耳二個代表性實驗：焦耳熱功當(dāng)量實驗裝置—機(jī)械功

重物下落帶動葉片攪拌容器中的水，引起水溫上升

實驗結(jié)論：

只要重力所做的功相同，容器內(nèi)水溫上升的數(shù)值都是相同的，即系統(tǒng)狀態(tài)的變化是相同的。

焦耳的實驗焦耳二個代表性實驗：焦耳熱功當(dāng)量實驗裝置—機(jī)械功

重物下落焦耳二個代表性實驗：焦耳熱功當(dāng)量實驗裝置—電功

實驗結(jié)論：對同一個系統(tǒng)，如果過程是絕熱的，只要所做的電功相等，則系統(tǒng)溫度上升的數(shù)值是相同的，即系統(tǒng)的狀態(tài)變化是相同的。

焦耳的實驗焦耳二個代表性實驗：焦耳熱功當(dāng)量實驗裝置—電功

實驗結(jié)論：對實驗結(jié)論：要使系統(tǒng)狀態(tài)通過絕熱過程發(fā)生變化，做功的數(shù)量只由過程始末兩個狀態(tài)決定，而與做功的方式無關(guān)

熱量以卡為單位時與功的單位焦耳之間的數(shù)量關(guān)系，相當(dāng)于單位熱量的功的數(shù)量，叫做熱功當(dāng)量，即1卡=4.1840焦耳

焦耳的實驗實驗結(jié)論：要使系統(tǒng)狀態(tài)通過絕熱過程發(fā)生變化，做功的數(shù)量只由過重力電場力重力做功對應(yīng)重力勢能電場力做功對應(yīng)電勢能（電能）在熱力學(xué)系統(tǒng)的絕熱過程中，外界對系統(tǒng)所做的功僅由過程的始末兩個狀態(tài)決定，不依賴于做功的具體過程和方式。哪些力做功僅由物體的起點和終點兩個位置決定，與物體的運(yùn)動路徑無關(guān)？重力電場力重力做功對應(yīng)重力勢能電場力做功對應(yīng)電勢能（電能）在宏觀定義（熱力學(xué)對內(nèi)能的定義）：任何一個熱力學(xué)系統(tǒng)都必定存在一個只依賴于系統(tǒng)自身狀態(tài)的一種能量，這種能量叫做系統(tǒng)的內(nèi)能。微觀定義（分子動理論對內(nèi)能的定義）：物體中所有分子的熱運(yùn)動動能和分子勢能的總和，叫做物體的內(nèi)能。U微觀：分子熱運(yùn)動的激烈程度、分子間距、分子數(shù)宏觀：溫度、體積、物質(zhì)的量（狀態(tài)）對絕熱系統(tǒng)做功：國際單位制中，內(nèi)能和功的單位都是焦耳(J)內(nèi)能宏觀定義（熱力學(xué)對內(nèi)能的定義）：任何一個熱力學(xué)系統(tǒng)都必定存試分析說明內(nèi)能的兩種定義并不矛盾當(dāng)系統(tǒng)狀態(tài)改變時，按照熱力學(xué)對內(nèi)能的定義，則物體的內(nèi)能改變；而按分子動理論，系統(tǒng)狀態(tài)改變時，描述系統(tǒng)狀態(tài)的參量發(fā)生了變化，例如溫度和體積改變，

而分子的平均動能與溫度有關(guān)，分子的勢能與體積有關(guān)，所以系統(tǒng)的內(nèi)能就要改變。

因此內(nèi)能的兩種定義是一致的內(nèi)能試分析說明內(nèi)能的兩種定義并不矛盾當(dāng)系統(tǒng)狀態(tài)改變時，按照熱力學(xué)壓縮氣體氣體不自由膨脹氣體自由膨脹V減小V增加V增加外界對氣體做功氣體對外界做功氣體對外界不做功絕熱U增加U減小U不變絕熱絕熱做功與氣體體積變化的關(guān)系壓縮氣體氣體不自由膨脹氣體自由膨脹V減小V增加V增加外界對氣做功可以改變系統(tǒng)的內(nèi)能：功是能量轉(zhuǎn)化的量度在熱力學(xué)系統(tǒng)的絕熱過程中①若外界對系統(tǒng)做功，系統(tǒng)的內(nèi)能增加②若系統(tǒng)對外界做功，系統(tǒng)的內(nèi)能減少實質(zhì):其他形式的能與內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化

末態(tài)內(nèi)能大于初態(tài)內(nèi)能時，ΔU為正，W為正，外界對系統(tǒng)做功末態(tài)內(nèi)能小于初態(tài)內(nèi)能時，ΔU為負(fù)，W為負(fù)，系統(tǒng)對外界做功

做功與系統(tǒng)內(nèi)能改變的關(guān)系做功可以改變系統(tǒng)的內(nèi)能：功是能量轉(zhuǎn)化的量度在熱力學(xué)系統(tǒng)的絕熱需要注意的幾個問題①做功與內(nèi)能的變化（絕熱過程）做功改變物體內(nèi)能的過程是將其他形式的能(如機(jī)械能)與內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化的過程

做功使物體內(nèi)能發(fā)生變化時，內(nèi)能改變了多少用做功的數(shù)值來量度

外界對物體做多少功，物體的內(nèi)能就增加多少物體對外界做多少功，物體的內(nèi)能就減少多少

內(nèi)能與做功需要注意的幾個問題①做功與內(nèi)能的變化（絕熱過程）做功改變物體需要注意的幾個問題②和討論重力勢能一樣，我們能確定的只是內(nèi)能的變化因為任何狀態(tài)的內(nèi)能，只有在標(biāo)準(zhǔn)參考態(tài)的值確定后，才可能做出相應(yīng)的確定值。由此可知，要測得物體某一狀態(tài)內(nèi)能的絕對值，是不可能的。內(nèi)能與做功需要注意的幾個問題②和討論重力勢能一樣，我們能確定的只是內(nèi)能如圖所示，大口玻璃瓶內(nèi)有一些水，水的上方有水蒸氣，向瓶內(nèi)打氣，當(dāng)瓶塞跳出時，瓶內(nèi)會有什么變化？為什么？瓶口附近呈現(xiàn)霧狀

研究的對象是瓶中的氣體與打氣筒中的氣體，那么我們的系統(tǒng)也就是這二部分氣體。

當(dāng)用打氣筒向瓶內(nèi)打氣時，外界對系統(tǒng)做功，使得系統(tǒng)的內(nèi)能增加，溫度升高，壓強(qiáng)增大，使瓶塞從瓶口中噴出?？吹届F狀物的原因在于，在塞子突然跳起時，氣體絕熱膨脹對外做功，內(nèi)能減少，溫度下降，水蒸汽（或酒精蒸氣）有一部分被液化成小液滴。

做功改變內(nèi)能的運(yùn)用如圖所示，大口玻璃瓶內(nèi)有一些水，水的上方有水蒸氣，向瓶內(nèi)打氣問題與練習(xí)舉幾個例子說明做功可以改變系統(tǒng)的內(nèi)能。①在水平公路上行駛的汽車，發(fā)動機(jī)熄火后，速度越來越小，最后停止。汽車克服阻力做功，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。②在阻尼震動中，單擺的振幅越來越小，最后停下來。單擺克服阻力做功，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。③在電磁感應(yīng)中，將線框的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為線框中的電能，電能再轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，使線框發(fā)熱。

④柴油機(jī)工作中的壓縮沖程。⑤給自行車打氣時，氣筒壁會發(fā)熱⑥鋸木頭，鋸條會很燙⑦冬天，手冷時，兩手互相搓一搓問題與練習(xí)舉幾個例子說明做功可以改變系統(tǒng)的內(nèi)能。①在水平公路問題與練習(xí)在本節(jié)課的兩個焦耳實驗中，各是什么形式的能轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的內(nèi)能？重物的重力勢能轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能重物的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，電能再轉(zhuǎn)化為液體的內(nèi)能問題與練習(xí)在本節(jié)課的兩個焦耳實驗中，各是什么形式的能轉(zhuǎn)化為系問題與練習(xí)如果氣體膨脹時與外界沒有熱交換，這樣的膨脹叫做絕熱膨脹。分別討論氣體在真空中和在大氣中做絕熱膨脹時是否做功。如果做功，所需的能量從何而來？（1）氣體在真空絕熱膨脹的過程中，不受阻力，所以氣體不做功（2）氣體在大氣中絕熱膨脹時，氣體對外界做功，所需能量來自氣體的內(nèi)能，因此在此過程中，氣體的內(nèi)能要減少問題與練習(xí)如果氣體膨脹時與外界沒有熱交換，這樣的膨脹叫做絕熱絕熱過程系統(tǒng)只通過對外界做功或外界對它做功而與外界交換能量，它不從外界吸熱，也不向外界放熱，這樣的過程叫做絕熱過程

內(nèi)能的宏觀定義（熱力學(xué)對內(nèi)能的定義）：任何一個熱力學(xué)系統(tǒng)都必定存在一個只依賴于系統(tǒng)自身狀態(tài)的一種能量，這種能量叫做系統(tǒng)的內(nèi)能

絕熱過程中做功和內(nèi)能的關(guān)系：

總結(jié)絕熱過程系統(tǒng)只通過對外界做功或外界對它做功而與外界交換能量，【分析】【解答】【點評】練習(xí)【分析】【解答】【點評】練習(xí)【分析】【解答】【點評】練習(xí)【分析】【解答】【點評】練習(xí)【分析】【解答】【點評】練習(xí)【分析】【解答】【點評】練習(xí)【分析】【解答】【點評】練習(xí)【分析】【解答】【點評】練習(xí)教學(xué)目標(biāo)知道傳熱是改變系統(tǒng)內(nèi)能的一種方式會區(qū)分熱量和內(nèi)能的概念知道做功與傳熱在改變系統(tǒng)內(nèi)能上的區(qū)別教學(xué)目標(biāo)知道傳熱是改變系統(tǒng)內(nèi)能的一種方式會區(qū)分熱量和內(nèi)能的概教學(xué)重點熱傳遞對內(nèi)能的改變教學(xué)難點熱量和內(nèi)能的區(qū)別教學(xué)重點熱傳遞對內(nèi)能的改變教學(xué)難點熱量和內(nèi)能的區(qū)別

烤火取暖

烤火取暖

開火燒水

開火燒水

太陽輻射

太陽輻射給你一根鋼絲，如何才能改變它的內(nèi)能呢？做功“摩擦”“折”“敲打”“鋸”…熱傳遞“燒”“曬”“烤”“燙”“凍”或者“冰”…給你一根鋼絲，如何才能改變它的內(nèi)能呢？做功“摩擦”“折”理解熱是能量的傳遞，而不是物質(zhì)理解熱傳遞可以改變物體內(nèi)能熱量和熱功當(dāng)量理解熱是能量的傳遞，而不是物質(zhì)理解熱傳遞可以改變物體內(nèi)能熱量熱傳遞經(jīng)過一段時間熱傳遞熱傳遞經(jīng)過一段時間熱傳遞熱傳遞定義：兩個溫度不同的物體相互接觸時溫度高的物體要降溫，溫度低的物體要升溫，并將持續(xù)到系統(tǒng)間達(dá)到熱平衡即溫度相等為止，我們說熱量從高溫物體傳到了低溫物體。這樣的過程叫做熱傳遞。發(fā)生條件：物體之間或物體的不同部分之間存在溫度差最終結(jié)果：實質(zhì)：注意：兩物體或物體的各個部分溫度相同能量的轉(zhuǎn)移，改變系統(tǒng)的內(nèi)能熱傳遞傳遞的是熱量，而不是溫度熱傳遞定義：兩個溫度不同的物體相互接觸時溫度高的物體要降溫，熱傳遞的三種方式熱傳遞有三種方式：熱傳導(dǎo)、熱對流、熱輻射熱對流熱傳導(dǎo)熱輻射熱傳遞的三種方式熱傳遞有三種方式：熱傳導(dǎo)、熱對流、熱輻射熱對熱傳遞的三種方式如何區(qū)分熱傳遞的三種方式？熱傳導(dǎo)－－熱沿著物體傳遞的熱傳遞方式，不同物質(zhì)傳到熱的能力各不相同，容易傳到熱的物體稱之為熱的良導(dǎo)體，所有金屬都是熱的良導(dǎo)體，不容易傳導(dǎo)熱的物體稱之為熱的不良導(dǎo)體，如空氣、橡膠、絨毛、棉紗、木頭、水、油等熱傳遞的三種方式如何區(qū)分熱傳遞的三種方式？熱傳導(dǎo)－－熱沿著熱傳遞的三種方式如何區(qū)分熱傳遞的三種方式？熱對流－－靠液體或氣體的流動來傳遞熱的方式，熱對流是液體和氣體所特有的熱傳遞方式熱傳遞的三種方式如何區(qū)分熱傳遞的三種方式？熱對流－－靠液體熱傳遞的三種方式如何區(qū)分熱傳遞的三種方式？熱輻射－－熱從高溫物體向周圍以電磁波的形式沿直線射出去的方式，熱輻射不依賴媒介質(zhì)，可在真空中進(jìn)行，溫差越大，表面顏色越深，物體向外的熱輻射能力越強(qiáng)熱傳遞的三種方式如何區(qū)分熱傳遞的三種方式？熱輻射－－熱從高熱和內(nèi)能外界沒有對系統(tǒng)（水）做功，只對系統(tǒng)傳熱，同樣能改變系統(tǒng)的狀態(tài)熱量是在單純的傳熱過程中系統(tǒng)內(nèi)能變化的量度熱量是過程量，用Q表示，單位為焦耳

熱和內(nèi)能外界沒有對系統(tǒng)（水）做功，只對系統(tǒng)傳熱，同樣能改變系熱和內(nèi)能有正負(fù)Q為正時，系統(tǒng)內(nèi)能增加，即系統(tǒng)從外界吸收多少熱量，其內(nèi)能就增加多少Q(mào)為負(fù)時，系統(tǒng)內(nèi)能減少，即系統(tǒng)向外界放出多少熱量，其內(nèi)能就減少多少熱和內(nèi)能有正負(fù)Q為正時，系統(tǒng)內(nèi)能增加，即系統(tǒng)從外界吸收多少熱熱量的辨析某飲品的包裝上標(biāo)有該飲料具有1800kJ的熱量，這種說法正確嗎？像做功一樣，熱量的概念也只有在涉及能量的傳遞時才有意義

所以不能說物體具有多少熱量，只能說物體吸收或放出了多少熱量熱量只是反映物體在狀態(tài)變化過程中所遷移的能量，是用來衡量物體內(nèi)能變化的。有過程，才有變化，離開過程，毫無意義。

就某一狀態(tài)而言，只有“內(nèi)能”，根本不存在什么“熱量”和“功”，因此，不能說一個系統(tǒng)中含有“多少熱量”或“多少功”。

熱量的辨析某飲品的包裝上標(biāo)有該飲料具有1800kJ的熱量，這熱和內(nèi)能的反思在單純傳熱過程中，系統(tǒng)從外界吸熱，系統(tǒng)的內(nèi)能怎么變？數(shù)量上有什么關(guān)系？若系統(tǒng)對外界放熱呢？①物體從外界吸熱，物體內(nèi)能增加②物體對外界放熱，物體內(nèi)能減少熱和內(nèi)能的反思在單純傳熱過程中，系統(tǒng)從外界吸熱，系統(tǒng)的內(nèi)能怎熱和內(nèi)能的反思熱傳遞過程能量一定是由內(nèi)能大的物體傳到內(nèi)能小的物體上嗎？只要存在溫度差，熱傳遞過程就會進(jìn)行，與原來物體內(nèi)能的多少大小無關(guān)。熱傳遞過程能量可以由內(nèi)能大的物體傳到內(nèi)能小的物體上，也可以由內(nèi)能小的物體傳到內(nèi)能大的物體上。熱和內(nèi)能的反思熱傳遞過程能量一定是由內(nèi)能大的物體傳到內(nèi)能小的做功和熱傳遞做功和熱