高中物理 12《物體的內(nèi)能》 新人教選修12

1.2《物體的內(nèi)能》.教學(xué)目的知識與能力（1）知道分子的動能，分子的平均動能，知道物體的溫度是分子平均動能大小的標(biāo)志。（2）知道分子的勢能跟物體的體積有關(guān)，知道分子勢能隨分子間距離變化而變化的定性規(guī)律。（3）知道什么是物體的內(nèi)能，物體的內(nèi)能與哪個宏觀量有關(guān)，能區(qū)別物體的內(nèi)能和機(jī)械能。（4）知道做功和熱傳遞在改變物體內(nèi)能上是等效的，知道兩者的區(qū)別。（５）在培養(yǎng)學(xué)生能力方面，這節(jié)課中要讓學(xué)生建立：分子動能、分子平均動能、分子勢能、物體內(nèi)能、熱量等五個以上物理概念，又要讓學(xué)生初步知道三個物理規(guī)律：溫度與分子平均動能關(guān)系，分子勢能與分子間距離關(guān)系，做功與熱傳遞在改變物體內(nèi)能上的關(guān)系。因此，教學(xué)中著重培養(yǎng)學(xué)生對物理概念和規(guī)律的理解能力。.學(xué)方法的教育：在分子平均動能與溫度關(guān)系的講授中，滲透統(tǒng)計的方法。在分子間勢能與分子間距離的關(guān)系上和做功與熱傳遞關(guān)系上都要滲透歸納推理方法。重點、難點分析

1．教學(xué)重點是使學(xué)生掌握三個概念（分子平均動能、分子勢能、物體內(nèi)能），掌握三個物理規(guī)律（溫度與分子平均動能關(guān)系、分子勢能與分子之間距離關(guān)系、熱傳遞與功的關(guān)系）。2．區(qū)分溫度、內(nèi)能、熱量三個物理量是教學(xué)上的一個難點；分子勢能隨分子間距離變化的勢能曲線是教學(xué)上的另一難點。三、教具

1．壓縮氣體做功，氣體內(nèi)能增加的演示實驗：圓形玻璃筒、活塞、硝化棉。2．幻燈及幻燈片，展示分子間勢能隨分子間距離變化而變化的曲線。.一.物體的內(nèi)能

例1、2

3

03年江蘇高考3二.改變物體內(nèi)能的兩種方式

例4三.熱力學(xué)第一定律

例5、6四.熱力學(xué)第二定律：五.能量守恒定律

熱功當(dāng)量的測定

例7

、

8

、9

、04年高考題選江蘇2、江蘇5、湖南16、

廣東4、天津15、北京理綜15、

廣西2、廣西4、04年全國理綜16、

全國理綜17、2005年廣東卷4、2005年江蘇高考7、2005年江蘇高考9、2005年理綜全國卷Ⅱ/162005年廣東卷13(2)物體的內(nèi)能.一.物體的內(nèi)能1.分子的動能物體內(nèi)所有分子的動能的平均值叫做分子的平均動能．溫度升高，分子熱運動的平均動能越大．溫度越低，分子熱運動的平均動能越小．溫度是物體分子熱運動的平均動能的標(biāo)志．2.分子勢能---由分子間的相互作用和相對位置決定的能量叫分子勢能.分子力做正功，分子勢能減少，分子力做負(fù)功，分子勢能增加。在平衡位置時(r=r0),分子勢能最小.分子勢能的大小跟物體的體積有關(guān)系．.3.物體的內(nèi)能體積變化時，分子勢能發(fā)生變化，因而物體的內(nèi)能發(fā)生變化．溫度升高時，分子的平均動能增加，因而物體內(nèi)能增加；所以物體的內(nèi)能跟物的溫度和體積都有關(guān)系：由于分子熱運動的平均動能跟溫度有關(guān)系，分子勢能跟體積有關(guān)系，物體中所有分子做熱運動的動能和分子勢能的總和，叫做物體的內(nèi)能．此外,還跟物體的質(zhì)量和物態(tài)有關(guān)。返回.注意：做功和熱傳遞對改變物體的內(nèi)能是等效的．但是在本質(zhì)上有區(qū)別:做功是其它形式的能與內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化的過程,熱傳遞是物體間內(nèi)能轉(zhuǎn)移的過程.能夠改變物體內(nèi)能的物理過程有兩種：做功和熱傳遞．2.熱傳遞也做功可以改變物體的內(nèi)能．1.做功可以改變物體的內(nèi)能．返回二.改變物體內(nèi)能的兩種方式.三.熱力學(xué)第一定律在一般情況下，如果物體跟外界同時發(fā)生做功和熱傳遞的過程，那么，外界對物體所做的功W加上物體從外界吸收的熱量Q，等于物體內(nèi)能的增加△U，即△U=W+Q上式所表示的功、熱量跟內(nèi)能改變之間的定量關(guān)系，在物理學(xué)中叫做熱力學(xué)第一定律．符號規(guī)則：內(nèi)能增加，△U＞0；內(nèi)能減少，△U＜0外界對物體做功W＞0；物體對外界做功W＜0物體從外界吸熱Q＞0；物體向外界放熱Q＜0返回.熱量總是從高溫物體傳到低溫物體，但是不可能自動從低溫物體傳遞到高溫物體，而不引起其它變化。（這是按照熱傳導(dǎo)的方向性來表述的。）不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其它變化。機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能卻不可能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,而不引起其它變化。（這是按照機(jī)械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程的方向性來表述的。）

第二類永動機(jī)是不可能制成的。四.熱力學(xué)第二定律：.五.能量守恒定律功是能量轉(zhuǎn)化的量度．熱力學(xué)第一定律表示，做功和熱傳遞提供給一個物體多少能量，物體的內(nèi)能就增加多少，能量在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移中守恒．能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為別的形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到別的物體．這就是能量守恒定律．返回.1.下列說法正確的是:()A.溫度是分子內(nèi)能大小的標(biāo)志B.物體吸熱溫度一定升高C.物體不吸熱溫度也可升高D.溫度高的物體具有較多的熱量C2.比較100°C時,18g的水、18g的水蒸氣和32g氧氣可知（）(A)

分子數(shù)相同,分子的平均動能也相同(B)

分子數(shù)相同,內(nèi)能也相同(C)

分子數(shù)相同,分子的平均動能不相同(D)

分子數(shù)不同,內(nèi)能也不相同A返回.c.分子間的勢能變化的情況是先

，后

.3.兩個分子之間的距離由r＜r0開始向外移動，直至相距無限遠(yuǎn)的過程中：減小增加減小正負(fù)減少增加b.分子力做功的情況是先做

功，后做

功；a.分子力的大小變化的情況是先

，后

，再

；返回.如圖，甲分子固定在坐標(biāo)原點O，乙分子位于x軸上，甲分子對乙分子的作用力與兩分子間距離的關(guān)系如圖中曲線所示，F(xiàn)>0為斥力，F(xiàn)<0為引力，a、b、c、d為x軸上四個特定的位置，現(xiàn)把乙分子從a處由靜止釋放，則（）A．乙分子從a到b做加速運動，由b到c做減速運動B．乙分子由a到c做加速運動，到達(dá)c時速度最大C．乙分子由a到b的過程中，兩分子間的分子勢能一直減少

D．乙分子由b到d的過程中，兩分子間的分子勢能一直增加BC03年江蘇高考3xF0dabc.4.關(guān)于物體內(nèi)能及其變化，下列說法中正確的是 []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，其內(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B返回.6、關(guān)于內(nèi)能的概念下列說法中正確的是().(A)溫度高的物體,內(nèi)能一定大(B)物體吸收熱量,內(nèi)能一定增大(C)100°C的水變成100°C水蒸氣,內(nèi)能一定增大(D)物體克服摩擦力做功,內(nèi)能一定增大C返回5.外界對一定質(zhì)量的氣體做了200J的功，同時氣體又向外界放出了80J的熱量，則氣體的內(nèi)能

（填“增加”或“減少”）了

J增加120.7.瀑布從10m高處落下,如果下落中減少的機(jī)械能有50%轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能,水升高溫度是多少?(水的比熱容是4.2×103J/kg·K)Δt=50/4200=0.012℃解：下落中減少的機(jī)械能E=mgh=m×10×10=100m（J）水升高溫度增加的內(nèi)能由能量守恒定律50%×E=Q50m=4.2×103×mΔt返回Q=cmt=4.2×103×mΔt.8.一粒質(zhì)量為100g的鉛彈的，以200m/s的水平速度射入靜止在光滑水平面、質(zhì)量為1.9kg的物體而未穿出，求：,(1)鉛彈損失的動能(2)若整個系統(tǒng)損失的動能全部轉(zhuǎn)變?yōu)闊?，且?0%被鉛彈吸收,那么鉛彈溫度升高多少度?(鉛彈比熱容為126J/kg·℃)Δt=0.5×1900/(126×0.1)=75.4℃解；(1)由動量守恒定律mv=(M+m)VV=0.1×200/2=10m/sΔEK子=1/2mv

2-1/2mV2=1995J(2)系統(tǒng)損失的總能量ΔEK=1/2mv

2-1/2(M+m)V2=1900J由能量守恒定律50%×ΔEK=cmΔt返回.9.橫截面積為2dm2的圓筒內(nèi)裝有0.6kg的水，太陽光垂直照射了2分鐘，水溫升高了1℃，設(shè)大氣頂層的太陽能只有45%到達(dá)地面，試估算出太陽的輻射功率為多少？（保留一位有效數(shù)字，日地平均距離為1.5×1011m.)P=4πr2P1=4π×2.25×1022×2.33×103

=6×1026W解：水溫升高吸熱Q=cmΔt=4200×0.6×1=2.52×103J地面單位面積單位時間接收的能量E1=Q/St=2.52×103/(0.02×120)=1.05×103J/m2s太陽照射到地面單位面積的功率P1=E1/0.45=2.33×103W/m2太陽發(fā)出的總功率返回.江蘇高考下列說法正確的是（）A.物體放出熱量，溫度一定減低B.物體內(nèi)能增加，溫度一定升高C.熱量能自發(fā)地從低溫物體傳給高溫物體D.熱量能自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體D返回.江蘇高考甲、乙兩個相同的密閉容器中分別裝有等質(zhì)量的同種氣體，已知甲、乙容器中氣體的壓強分別為p甲、

p乙，且p甲<p乙,則（）A.甲容器中氣體的溫度高于乙容器中氣體的溫度B.甲容器中氣體的溫度低于乙容器中氣體的溫度C.甲容器中氣體分子的平均動能小于乙容器中氣體分子的平均動能D.甲容器中氣體分子的平均動能大于乙容器中氣體分子的平均動能BC返回.16．一定量的氣體吸收熱量，體積膨脹并對外做功，則此過程的末態(tài)與初態(tài)相比，（）A．氣體內(nèi)能一定增加 B．氣體內(nèi)能一定減小C．氣體內(nèi)能一定不變D．氣體內(nèi)能是增是減不能確定湖南D返回.廣東高考44．下列說法正確的是（） A．機(jī)械能全部變成內(nèi)能是不可能的 B．第二類永動機(jī)不可能制造成功的原因是因為能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，只能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，或從一種形式轉(zhuǎn)化成另一種形式。 C．根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，熱量不可能從低溫物體傳到高溫物體 D．從單一熱源吸收的熱量全部變成功是可能的D返回.15．下列說法正確的是 （）A．熱量不能由低溫物體傳遞到高溫物體B．外界對物體做功，物體的內(nèi)能必定增加C．第二類永動機(jī)不可能制成，是因為違反了能量守恒定律D．不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其他變化天津15D返回.15．下列說法正確的是 （）A．外界對氣體做功，氣體的內(nèi)能一定增大B．氣體從外界吸收熱量，氣體的內(nèi)能一定增大C．氣體的溫度越低，氣體分子無規(guī)則運動的平均動能越大D．氣體的溫度越高，氣體分子無規(guī)則運動的平均動能越大北京理綜15D返回.2．下列說法哪些是正確的（）A．水的體積很難被壓縮，這是分子間存在斥力的宏觀表現(xiàn)B．氣體總是很容易充滿容器，這是分子間存在斥力的宏觀表現(xiàn)C．兩個相同的半球殼吻合接觸，中間抽成真空（馬德堡半球），用力很難拉開，這是分子間存在吸引力的宏觀表現(xiàn)D．用力拉鐵棒的兩端，鐵棒沒有斷，這是分子間存在吸引力的宏觀表現(xiàn)廣西2AD返回.廣西44．下列說法正確的是 （）A．外界對一物體做功，此物體的內(nèi)能一定增加B．機(jī)械能完全轉(zhuǎn)化成內(nèi)能是不可能的C．將熱量傳給一個物體，此物體的內(nèi)能一定改變D．一定量氣體對外做功，氣體的內(nèi)能不一定減少D返回.全國理綜1616．一定質(zhì)量的理想氣體，從某一狀態(tài)開始，經(jīng)過一系列變化后又回一開始的狀態(tài)，用W1表示外界對氣體做的功，W2表示氣體對外界做的功，Q1表示氣體吸收的熱量，Q2表示氣體放出的熱量，則在整個過程中一定有 （）A．Q1—Q2=W2—W1 B．Q1=Q2C．W1=W2 D．Q1>Q2點撥：整個過程的內(nèi)能不變，ΔE=0由熱力學(xué)第一定律ΔE=W總+Q總=0Q總=-W總∴Q1—Q2=W2—W1A返回.如圖所示,密閉絕熱的具有一定質(zhì)量的活塞,活塞的上部封閉著氣體,下部為真空,活塞與器壁的摩擦忽略不計,置于真空中的輕彈簧的一端固定于理想氣體容器的底部.另一端固定在活塞上,彈簧被壓縮后用繩扎緊,此時彈簧的彈性勢能為EP(彈簧處于自然長度時的彈性勢能為零),現(xiàn)繩突然斷開,彈簧推動活塞向上運動,經(jīng)過多次往復(fù)運動后活塞靜止,氣體達(dá)到平衡態(tài),經(jīng)過此過程（）A．EP全部轉(zhuǎn)換為氣體的內(nèi)能B.EP一部分轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢能,其余部分仍為彈簧的彈性勢能C．EP全部轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢能和氣體的內(nèi)能D．EP一部分轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢能,一部分轉(zhuǎn)換為氣體的內(nèi)能,其余部分仍為彈簧的彈性勢能全國理綜17理想氣體D返回.廣東卷4封閉在氣缸內(nèi)一定質(zhì)量的氣體,如果保持氣體體積不變,當(dāng)溫度升高時,以下說法正確的是:()A.氣體的密度增大B.氣體的壓強增大C.氣體分子的平均動能減小D.每秒撞擊單位面積器壁的分子數(shù)增多BD返回.7.下列關(guān)于分子和分子勢能的說法中，正確的是（）A.當(dāng)分子力表現(xiàn)為引力時，分子力和分子勢能總是隨分子間距離的增大而增大。B.當(dāng)分子力表現(xiàn)為引力時，分子力和分子勢能總是隨分子間距離的增大而減小C.當(dāng)分子力表現(xiàn)為斥力時，分子力和分子勢能總是隨分子間距離的減小而增大D.當(dāng)分子力表現(xiàn)為斥力時，分子力和分子勢能總是隨分子間距離的減小而減小江蘇高考7C提示:在平衡位置時,分子勢能最小.返回.9.分別以p、V、T表示氣體的壓強、體積、溫度，一定質(zhì)量的理想氣體，其初始狀態(tài)表示為(p0、V0、T0),若分別經(jīng)歷如下兩種變化過程：①從(p0、V0、T0)變?yōu)?p1、V1、T1)的過程中,溫度保持不變(T1=T0)②從(p0、V0、T0)變?yōu)?p2、V2、T2)的過程中,既不吸熱,也不放熱在上述兩種變化過程中,如果V1=V2>V0,則（）p1>p2,T1>T2B.p1>p2,T1<T2

C.p1<p2,T1<T2D.p1<p2,T1>T2

江蘇高考9A解:在②中,由熱一律,ΔE=W+QQ=0W<0∴ΔE<0T2<T0=T1即T1>T2由氣態(tài)方程p1V1/T1=p2V2/T2V1=V2T1>T2∴p1>p2返回.理綜全國卷Ⅱ/1616.對于一定量的氣體,可能發(fā)生的過程是()A.等壓壓縮,溫度降低B.等溫吸熱,體積不變C.放出熱量,內(nèi)能增加D.絕熱壓縮,內(nèi)能不變解:由PV/T=CP不變,V減小,T也減小,A正確.由△E=Q+W,T不變,△E=0,Q>0,則W<0,V增大.B錯.由△E=Q+W,Q<0,若W>Q>0,則△E>0,C正確.由△E=Q+W,Q=0,V減小,W>0,則△E>0,D錯.AC返回.13（2）熱力學(xué)第二定律常見的表述有兩種：第一種表述：不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體，而不引起其它變化。第二種表述：不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其它變化。如圖（a）是根據(jù)熱力學(xué)第二定律的第一種表述畫出的示意圖：外界對致冷機(jī)做功，使熱量從低溫物體傳遞到高溫物體。請你根據(jù)第二種表述完成示意圖（b）。根據(jù)你的理解，熱力學(xué)第二定律的實質(zhì)是

。廣東卷13(2)高溫物體致冷機(jī)低溫物體Q1Q2W（a）高溫物體熱機(jī)低溫物體（b）Q1Q2W一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程都具有方向性。返回.這個實驗的裝置如圖所示：隔熱的量熱器里裝著水，重物P和重物P′下落時，插在量熱器中的軸開始轉(zhuǎn)動，軸上的葉片就帶動周圍的水跟它們一起轉(zhuǎn)動起來．量熱器內(nèi)壁上也安裝著葉片，它們的作用是阻礙水的運動，增大摩擦．量熱器中的水受到轉(zhuǎn)動葉片的攪拌，溫度上升．由重物的質(zhì)量和下降的距離可以算出葉片所做的機(jī)械功，由水和量熱器的質(zhì)量、比熱容、升高的溫度可以算出得到的熱量．多次實驗的結(jié)果證明，在沒有熱傳遞的情況下，消耗的機(jī)械功跟產(chǎn)生的熱量總是成正比的，而且兩者的比值是個定值．這個比值叫熱功當(dāng)量，用J表示．J＝4.2Ｊ/cal．也就是1cal＝4.2J，1J＝0.24cal．

現(xiàn)在，國際上規(guī)定，熱量的單位和功、能的單位，統(tǒng)一用焦耳．熱功當(dāng)量的測定-----焦耳..9、靜夜四無鄰，荒居舊業(yè)貧。。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、雨中黃葉樹，燈下白頭人。。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20234:23:57PM11、以我獨沈久，愧君相見頻。。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、故人江海別，幾度隔山川。。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、乍見翻疑夢，相悲各問年。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32/3/202314、他鄉(xiāng)生白發(fā)，舊國見青山。。03二月20232023/2/32023/2/32023/2/315、比不了得就不比，得不到的就不要。。。二月232023/2/32023/2/32023/2/32/3/202316、行動出成果，工作出財富。。2023/2/32023/2/303February202317、做前，能夠環(huán)視四周；做時，你只能或者最好沿著以腳為起點的射線向前。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/39、沒有失敗，只有暫時停止成功！。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、很多事情努力了未必有結(jié)果，但是不努力卻什么改變也沒有。。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20234:23:57PM11、成功就是日復(fù)一日那一點點小小努力的積累。。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、世間成事，不求其絕對圓滿，留一份不足，可得無限完美。。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、不知香積寺，數(shù)里入云峰。。2023/2/32023/2/32023/2/32023