高二物理功和內(nèi)能

高中物理新人教版

選修３-３系列課件10.1《功和內(nèi)能》第十章《熱力學(xué)定律》教學(xué)目標(biāo)知識與技能1．知道什么是絕熱過程。2．從熱力學(xué)的角度認(rèn)識內(nèi)能的概念。3．理解做功與內(nèi)能改變的數(shù)量關(guān)系。4．知道內(nèi)能和功的單位是相同的。過程與方法

從焦耳的實驗理解功與內(nèi)能變化的關(guān)系情感、態(tài)度與價值觀通過焦耳實驗了解功與內(nèi)能變化關(guān)系的得來，學(xué)習(xí)科學(xué)家探究過程的艱辛教學(xué)重點、難點

絕熱過程中的功與內(nèi)能的關(guān)系知識回憶2.什么叫內(nèi)能？與哪些因素有關(guān)？3.質(zhì)量、溫度相同的物體，內(nèi)能必定相等對嗎？1.〔機械〕功的兩個不可缺少的因素是什么？電流做功與哪些因素有關(guān)？物體的內(nèi)能與溫度和體積的關(guān)系

溫度變時分子動能變，體積變時分子勢能變，因此物體的內(nèi)能決定于它的溫度和體積，但是這句話卻不能作為判斷兩物體內(nèi)能大小的依據(jù)。如兩物體溫度和體積均相同，而內(nèi)能卻沒有確定的關(guān)系。再如，0OC的冰熔化成OC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

結(jié)論：做功使得物體〔密閉氣體〕溫度升高焦耳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。焦耳測量了熱與機械功之間的當(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根底。一、焦耳的實驗

系統(tǒng)只由于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，這樣的過程叫絕熱過程絕熱過程：焦耳實驗是一個需要在絕熱過程中完成的實驗焦耳二個代表性實驗：焦耳熱功當(dāng)量實驗裝置—機械功

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：只要所做的電功相等，那么系統(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。從焦耳的實驗中可以得出什么結(jié)論？1.在各種不同的絕熱過程中，系統(tǒng)狀態(tài)的改變與做功方式無關(guān)，僅與做功數(shù)量有關(guān)。2.測出了熱功當(dāng)量〔熱與機械功之間的當(dāng)量關(guān)系〕，為熱力學(xué)第一定律和能量守恒定律的建立奠定了實驗根底。

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。類比思考：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。功是能量轉(zhuǎn)化的量度內(nèi)能U：只依賴于系統(tǒng)自身狀態(tài)的物理量

內(nèi)能與狀態(tài)參量溫度、體積有關(guān)，即由它的狀態(tài)決定

內(nèi)能的增加量△U＝U2－U1等于外界對系統(tǒng)所做的功△U＝W二、內(nèi)能呈現(xiàn)霧狀1.系統(tǒng)指的是什么？實驗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)也就是這二局部氣體。2.出現(xiàn)了什么現(xiàn)象？3.為什么會呈現(xiàn)霧狀？為什么會呈現(xiàn)霧狀？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，壓強增大，使瓶塞從瓶口中噴出。看到霧狀物的原因在于，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〕有一局部被液化成小液滴小結(jié)1、焦耳熱功當(dāng)量實驗2、絕熱過程3、物體內(nèi)能的宏觀描述4、絕熱過程中作功和內(nèi)能的關(guān)系1.以下說法正確的選項是〔〕A分子的動能與分子的勢能的和叫做這個分子的內(nèi)能B物體的分子勢能由物體的溫度和體積決定C物體的速度增大時，物體的內(nèi)能增大D物體的內(nèi)能減小時，物體的溫度可能增加D練習(xí)穩(wěn)固2.一個鐵塊沿斜面勻速滑下，關(guān)于物體的機械能和內(nèi)能的變化，以下判斷中正確的選項是〔〕A物體的機械能和內(nèi)能都不變B物體的機械能減少，內(nèi)能不變C物體的機械能增加，內(nèi)能增加D物體的機械能減少，內(nèi)能增加D如下圖,絕熱具有一定質(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)過屢次往復(fù)運動后活塞靜止,氣體到達(dá)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一局部轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢能,其余局部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一局部轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢能,一局部轉(zhuǎn)換為氣體的內(nèi)能,其余局部仍為彈簧的彈性勢能04年全國理綜17理想氣體D05年全國卷Ⅲ19.一定質(zhì)量的氣體經(jīng)歷一緩慢的絕熱膨脹過程。設(shè)氣體分子間的勢能可忽略，那么在此過程中〔〕A．外界對氣體做功，氣體分子的平均動能增加B．外界對氣體做功，氣體分子的平均動能減少C．氣體對外界做功，氣體分子的平均動能增加D．氣體對外界做功，氣體分子的平均動能減少D問題與練習(xí)1.分子動理論對內(nèi)能的微觀定義是：---本節(jié)熱力學(xué)對內(nèi)能的定義是：---當(dāng)系統(tǒng)狀態(tài)改變時，按照熱力學(xué)對內(nèi)能的定義，那么物體的內(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)能年的兩種定義是一致的。問題與練習(xí)2.〔從功是能量轉(zhuǎn)化的量度角度出發(fā)思考〕例1：汽車剎車?yán)?：雙手摩擦例3：電磁感應(yīng)中，阻尼振動中的能量變化3.10.1-2重物的重力勢能轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能；重物的機械能轉(zhuǎn)化為電能，電能再轉(zhuǎn)化為液體的內(nèi)能問題與練習(xí)4.〔1〕氣體在真空中絕熱膨脹的過程中，不受阻力，所以氣體不做功。需要特別注意的是，當(dāng)氣體向真空中膨脹時，氣體不做功，這樣的膨脹通常稱為自由膨脹．〔2〕氣體在大氣中絕熱膨脹的過程中，氣體對外做功，所需要的能量來自于氣體的內(nèi)能，因此在此過程中，氣體的內(nèi)能要減少。K10-1-1abcd氣體A真空BK10-1-2abcd氣體A氣體C拓展

對于氣體在膨脹或壓縮的情況下，氣體做功有如下結(jié)論：膨脹時氣體對外界做功；壓縮時外界對氣體做功．也即氣體體積增大，那么氣體對外界做功；氣體體積減小，那么外界對氣體做功．假設(shè)在絕熱的情況下，氣體對外界做功其內(nèi)能減少；外界對氣體做功其內(nèi)能增加．再見海南房產(chǎn)信息網(wǎng)qsz40nts粗實的麻繩綁扎結(jié)實了?？纯匆磺惺帐巴桩?dāng)了，耿正兄妹三人與張老大一家人道別，互祝發(fā)財……這時候，隔壁的大哥大嫂也拉著兩個娃兒出來了。耿正兄妹三人都摸摸娃兒們的腦袋，又與他們道別。耿英說：“大嫂子，多謝你了！這幾年來，你為我們的‘南北小飯莊’出了不少力?。　编従哟蟾鐓s急著說：“大妹子說的哪里話?。∷谀銈兊男★埖昀飵椭?，輕輕松松地在家門口做事，你們又給那么多工錢，我們家這幾年的日子過得寬裕多了，該是我們謝謝你們呢！”大嫂那么興奮地對耿正兄妹三人說：“張嬸兒說了，我今后還幫她包餃子……”張老大婆姨笑著說：“是啊，我今后還得主要靠她幫助呢！”耿正兄妹三人都笑著點頭。李老鄉(xiāng)開心地笑著對送行的兩家人說：“各位都回去吧，我們還得趕路呢，這就上車走了啊！”大騾子一昂頭，精神抖擻地駕起騾車，載著老鄉(xiāng)四人向東直奔十字大街而去了。路過“盛元酒店”時，耿正對李老鄉(xiāng)說：“叔叔您停車稍等一刻，我們進去和這家酒店的老板和伙計們簡單辭別幾句！”李老鄉(xiāng)聽了，趕快將騾車停在路旁，兄妹三人都下車快步走進酒店。與老板和伙計們做了簡單話別后，大伙兒把他們送出酒店，互祝保重拱手道別。一陣春風(fēng)吹過，兄妹三人回頭望著漸漸遠(yuǎn)離視線的瓷都景德鎮(zhèn)，近四年來的所有酸甜苦辣涌上心頭，忍不住眼圈都有些發(fā)紅。善解人意的李老鄉(xiāng)看在眼里，輕輕嘆息一聲說：“唉，這人哪，在一個地方呆得久了，會錯把他鄉(xiāng)當(dāng)故土的啊！”兄妹三人慢慢收回視線默然不語。稍停一刻，耿正長嘆一聲說：“咳，所發(fā)生過的一切，歷歷在目啊！無論如何，很感謝景德鎮(zhèn)！我們永遠(yuǎn)忘不了這些年來在這里奮斗的經(jīng)歷?。　崩罾相l(xiāng)點頭應(yīng)道：“是啊，所有的經(jīng)歷，都是人生的財富噢！孩子們，咱們往前看，好好創(chuàng)一番事業(yè)去！”兄妹三人聽了，都點頭微笑，滿懷希望地乘坐著這位稷山老鄉(xiāng)的大騾車，往他們創(chuàng)業(yè)的下一站：曾經(jīng)聽爹爹屢次提起過的人間“天堂”杭州去了。李老鄉(xiāng)坐在駕車位置上快樂地大聲對兄妹三人說：“咱的大騾子腳力好，天黑之前到達(dá)四十里外的客棧絕對沒有問題！”耿正回頭看看個頭竄起了一大截子的弟弟，無限感慨而又非常欣慰地長長嘆息了一聲，對和他并排而坐的