內(nèi)能熱和功 教學(xué)設(shè)計

PAGEPAGE1專心愛心用心內(nèi)能熱和功一、考點聚焦1．分子熱運動的動能。溫度是物體分子熱運動平均動能的標(biāo)志。物體的分子勢能。物體的內(nèi)能。2．做功和熱傳遞是改變內(nèi)能的二種方式。熱量，能量守恒定律。3．熱力學(xué)第一定律。熱力學(xué)第二定律。永動機的不可能。絕對零度的不可達(dá)到。4．能源的開發(fā)和利用，環(huán)境保護(hù)。二、知識掃描r0rOEp1．溫度是表示物體的冷熱程度，是物體分子運動平均動能的標(biāo)志。物體的溫度升高，表明它的分子熱運動r0rOEp2．分子勢能跟分子間距有關(guān)，如圖所示。圖８．２－１3．物體內(nèi)能是物體內(nèi)所有分子動能和分子勢能的總和，與物體的溫度和體積以及物體的摩爾數(shù)有關(guān)。圖８．２－１4．改變物體內(nèi)能的方法有兩種：熱傳遞和做功。5．熱力學(xué)第一定律關(guān)系式為ΔU=Q+W。注意正負(fù)符號。第一類永動機是不能制成的。6．熱力學(xué)第二定律一種表述是：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。這是按照熱傳導(dǎo)的方向性來表述的。另一種表述是：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。這是按照機械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程的方向性來表述的，它也可以表述為：第二類永動機是不可能制成的。三、典型例題例1下列說法正確的是（）A．溫度低的物體內(nèi)能小B．溫度低的物體分子的平均速率小C．一定質(zhì)量00C的水結(jié)成D．外界對物體做功時，物體的內(nèi)能不一定增加解析：溫度是物體分子熱運動的平均動能的標(biāo)志，但不是內(nèi)能的標(biāo)志。所以A是錯誤的。溫度低，分子的平均動能小，但分子質(zhì)量大小不清楚，因而B是錯誤的。C答案中要放熱，由能量守恒可知，內(nèi)能一定減少。由熱力學(xué)第一定律可知，在熱傳遞不清楚的情況下，內(nèi)能不一定增加。故C、D是正確的。點評：本題要求考生掌握分子熱運動的平均動能、分子勢能和物體內(nèi)能等概念，并要正確理解熱力學(xué)第一定律。例2一個小鐵塊沿半徑為0.2m的固定半球內(nèi)壁的上端邊緣由靜止下滑，當(dāng)滑到半球底部時，底部所受到的壓力為鐵塊重力的1.5倍，設(shè)此下滑過程中損失的機械能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，并有40％被鐵塊吸收，已知鐵的比熱容為0.46J/（g·oC），g取10m／s2，求鐵塊升高的溫度？解析：設(shè)鐵塊的質(zhì)量為m，則N一mg=，鐵塊在半球底部的動能EK=，據(jù)能量守恒有，解得Δt=1.3×10—3oC點評：對于由多種形式組成的較復(fù)雜問題，應(yīng)先搞清物理過程，注意從能量的角度，把能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的情況搞清．例3如圖所示，兩相同的容器裝同體積的水和水銀，A、B兩球完全相同，分別浸沒在水和水銀的同一深度，A、B兩球用同一種特殊的材料制成，當(dāng)溫度稍升高時，球的體積會明顯的變大，如果開始時水和水銀的溫度相同，且兩液體同時緩慢地升高同一值，兩球膨脹后，體積相等，則A．A球吸收的熱量較多B．B球吸收的熱量較多B水銀水C．兩球吸收的熱量一樣多D．無法確定B水銀水AA解析：本題小球吸熱用于小球內(nèi)能的增加和膨脹對外做功，圖８．２－２對外做功等于液體重力勢能的增加．因此，由熱力學(xué)圖８．２－２第一定律可知，答案Ｂ正確點評：此題須結(jié)合系統(tǒng)的能量守恒來分析。例4．某熱機一小時燃燒20kg柴油，柴油完全燃燒的燃燒值為q=4.3×104J/kg，而該熱機燃燒20kg柴油，只能對外做功2.58×105J的功，那么該柴油機的效率為多少？解析：燃燒20千克柴油，所放出的熱量為：Q=qM=4.3×104×20=8.6×105J,而對外所做的功為2.58×105J，所以該熱機的效率為：η=2.58×105/8.6×105=0.3。點評：此題必須準(zhǔn)確理解柴油的燃燒值和效率概念。例５．關(guān)于內(nèi)能和機械能下列說法正確的是（）機械能大的物體內(nèi)能一定很大B．物體的機械能損失時內(nèi)能可能增加C．物體的內(nèi)能損失時機械能必然減少D．物體的機械能為零而內(nèi)能不可為零解析：機械能和內(nèi)能是兩種不同形式的能。物體的機械能可為零，但物體的內(nèi)能不可是零。物體的機械能損失時內(nèi)能可能增加。物體的內(nèi)能損失時機械能可能增加也可能減少。但兩者之間沒有直接的聯(lián)系。所以答案B、D正確。點評：此題要求學(xué)生正確理解內(nèi)能和機械能兩種不同形式的能的區(qū)別。四、過關(guān)測試1.人造地球衛(wèi)星返回大氣層時，表面溫度不斷變化。這是因為（）A.衛(wèi)星的速度不斷增大，衛(wèi)星中的所有分子動能都增加，所以衛(wèi)星表面的溫度不斷升高B.衛(wèi)星的高度不斷減少，衛(wèi)星減少的重力勢能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以衛(wèi)星表面的溫度不斷升高C.衛(wèi)星的機械能不斷減少，機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以衛(wèi)星表面的溫度不斷升高D.在大氣層中運行的衛(wèi)星其表面由于空氣的阻力，的溫度不斷升高，衛(wèi)星表面的分子無規(guī)則運動加劇2.下列說法正確的是（）A．熱量能自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體B．熱量不能從低溫物體傳給高溫物體C.熱傳導(dǎo)是有方向的D．能量耗散說明能量是不守恒的3.用r表示兩個分子間的距離，Ep表示兩個分子相互作用的勢能，設(shè)兩分子相距很遠(yuǎn)時Ep＝0．當(dāng)r＝r0時兩分子間斥力等于引力．以下正確的是（）A．當(dāng)r0＞r0時，Ep隨r的增大而增加B．當(dāng)r＜r0時，Ep隨r的減小而增加C．當(dāng)r＞r0時，Ep不隨r而變D．當(dāng)r＝r0時，Ep＝04.汽車關(guān)閉發(fā)動機后恰能沿斜坡向下勻速運動，在這過程中（）A．汽車的機械能守恒B．汽車的動能和勢能相互轉(zhuǎn)化C．機械能逐漸轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，總能量守恒D．機械能逐漸轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，總能量逐漸減小5.子彈頭射入置于光滑水平面上的木塊中，以下說法正確的是（）Ａ．子彈頭損失的機械能等于木塊內(nèi)能的增加量Ｂ．子彈頭損失的機械能等于木塊和子彈內(nèi)能的增加量Ｃ．木塊的內(nèi)能改變是由于做功Ｄ．木塊和子彈組成的系統(tǒng)的總能量守恒6.圖中活塞將氣缸分成兩氣室，氣缸、活塞（連同拉桿）是絕熱的，且不漏氣，以E甲、E乙分別表示甲、乙兩氣室中氣體的內(nèi)能，則在將拉桿緩慢向外拉的過程中（）

A．E甲不變，E乙減小B．E甲增大，E乙不變圖８．２－３C．E甲增大，E乙減小D．E甲不變，E乙減小圖８．２－３7.從某高處下落的水，總勢能的20％用來升高水的溫度，若發(fā)現(xiàn)水溫升高了9.5×10-3則水下落的高度為多少？8.空氣壓縮機在一次壓縮中，活塞對空氣做了2×105J的功，同時空氣的內(nèi)能增加了1.5×105J，則它從外界吸收了熱量還是放出了熱量？傳遞的熱量是多少？7．質(zhì)量M=4kg的重錘鍛打鐵器，鐵器質(zhì)量m=0.6kg,已知打鐵器前重錘的速度v=10米/秒,設(shè)打擊時有60%的機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，其中50%使鐵器升溫,已知鐵的比熱c=5×10２J/kg℃,求重錘連續(xù)打擊20次后8．質(zhì)量m＝10g的子彈水平射入靜止懸掛著的質(zhì)量M＝1kg的沙袋內(nèi)，沙袋擺過＝60角，擺長l＝lm，子彈射入沙袋時產(chǎn)生熱量的80％被子彈吸收，子彈的溫度升高多少度？（子彈的比熱為C＝378J/kg·℃，取g＝10m／s2，不計空氣阻力）圖８．２－４9.如右圖所示，在質(zhì)量為m1的細(xì)玻琉管中盛有少量乙醚液體，用質(zhì)量為m2的軟木塞將管口封閉。加熱玻璃管使軟木塞在乙醚蒸氣的壓力下水平飛出，玻璃管懸于長為l的輕桿上，細(xì)桿可繞上端o軸無摩擦轉(zhuǎn)動．圖８．２－４欲使玻璃管在豎直平面內(nèi)做圓周運動，在忽略熱量損失的條件下，乙醚最少要消耗多少內(nèi)能?10.如圖,兩端足夠長的敞口容器被固定住,有兩個可以自由滑動的光滑活塞A、B,中間封有一定量的氣體,現(xiàn)有一塊粘泥C,以EK0的動能沿水平方向撞到A并粘在一起.由于活塞的壓縮,使密封的氣體的內(nèi)能增加.