10.1《功和內(nèi)能》省公開課一等獎(jiǎng)全國示范課微課金獎(jiǎng)?wù)n件

10.1《功和內(nèi)能》第十章《熱力學(xué)定律》1/22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)角度認(rèn)識內(nèi)能概念。3．了解做功與內(nèi)能改變數(shù)量關(guān)系。4．知道內(nèi)能和功單位是相同。過程與方法

從焦耳試驗(yàn)了解功與內(nèi)能改變關(guān)系情感、態(tài)度與價(jià)值觀經(jīng)過焦耳試驗(yàn)了解功與內(nèi)能改變關(guān)系得來，學(xué)習(xí)科學(xué)家探究過程艱辛教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)

絕熱過程中功與內(nèi)能關(guān)系2/22知識回顧2.什么叫內(nèi)能？與哪些原因相關(guān)？3.質(zhì)量、溫度相同物體，內(nèi)能必定相等對嗎？1.（機(jī)械）功兩個(gè)不可缺乏原因是什么？電流做功與哪些原因相關(guān)？

3/22物體內(nèi)能與溫度和體積關(guān)系

溫度變時(shí)分子動(dòng)能變，體積變時(shí)分子勢能變，所以物體內(nèi)能決定于它溫度和體積，不過這句話卻不能作為判斷兩物體內(nèi)能大小依據(jù)。如兩物體溫度和體積均相同，而內(nèi)能卻沒有確定關(guān)系。再如，0OC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，所增加只是分子勢能

4/22結(jié)論：做功使得物體（密閉氣體）溫度升高5/22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)會上宣告了電流經(jīng)過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量定律，即焦耳定律。焦耳測量了熱與機(jī)械功之間當(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建立奠定了試驗(yàn)基礎(chǔ)。一、焦耳試驗(yàn)系統(tǒng)只因?yàn)橥饨鐚λ龉Χc外界交換能量它不從外界吸熱，也不向外界放熱，這么過程叫絕熱過程絕熱過程：焦耳試驗(yàn)是一個(gè)需要在絕熱過程中完成試驗(yàn)6/22焦耳二個(gè)代表性試驗(yàn)：焦耳熱功當(dāng)量試驗(yàn)裝置—機(jī)械功試驗(yàn)結(jié)論：只要重力所做功相同，容器內(nèi)水溫上升數(shù)值都是相同，即系統(tǒng)狀態(tài)改變是相同。7/22焦耳二個(gè)代表性試驗(yàn)：焦耳熱功當(dāng)量試驗(yàn)裝置—電功試驗(yàn)結(jié)論：只要所做電功相等，則系統(tǒng)溫度上升數(shù)值是相同，即系統(tǒng)狀態(tài)改變是相同。8/22從焦耳試驗(yàn)中能夠得出什么結(jié)論？1.在各種不一樣絕熱過程中，系統(tǒng)狀態(tài)改變與做功方式無關(guān)，僅與做功數(shù)量相關(guān)。2.測出了熱功當(dāng)量（熱與機(jī)械功之間當(dāng)量關(guān)系），為熱力學(xué)第一定律和能量守恒定律建立奠定了試驗(yàn)基礎(chǔ)。9/22在熱力學(xué)系統(tǒng)絕熱過程中，外界對系統(tǒng)所做功僅由過程始末兩個(gè)狀態(tài)決定，不依賴于做功詳細(xì)過程和方式。類比思索：哪些力做功僅由物體起點(diǎn)和終點(diǎn)兩個(gè)位置決定，與物體運(yùn)動(dòng)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）10/22在熱力學(xué)系統(tǒng)絕熱過程中，外界對系統(tǒng)所做功僅由過程始末兩個(gè)狀態(tài)決定，不依賴于做功詳細(xì)過程和方式。功是能量轉(zhuǎn)化量度內(nèi)能U：只依賴于系統(tǒng)本身狀態(tài)物理量內(nèi)能與狀態(tài)參量（溫度、體積）相關(guān)，即由它狀態(tài)決定內(nèi)能增加量△U＝U2－U1等于外界對系統(tǒng)所做功△U＝W二、內(nèi)能11/22展現(xiàn)霧狀1.系統(tǒng)指是什么？試驗(yàn)研究對象是瓶中氣體與打氣筒中氣體，那么我們系統(tǒng)也就是這二部分氣體。2.出現(xiàn)了什么現(xiàn)象？3.為何會展現(xiàn)霧狀？12/22為何會展現(xiàn)霧狀？當(dāng)用打氣筒向瓶內(nèi)打氣時(shí)，外界對系統(tǒng)做功，使得系統(tǒng)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狀物原因在于，在塞子突然跳起時(shí)，氣體絕熱膨脹對外做功，內(nèi)能降低，溫度下降，水蒸汽（或酒精蒸氣）有一部分被液化成小液滴13/22小結(jié)1、焦耳熱功當(dāng)量試驗(yàn)2、絕熱過程3、物體內(nèi)能宏觀描述4、絕熱過程中作功和內(nèi)能關(guān)系14/221.以下說法正確是（）A分子動(dòng)能與分子勢能和叫做這個(gè)分子內(nèi)能B物體分子勢能由物體溫度和體積決定C物體速度增大時(shí)，物體內(nèi)能增大D物體內(nèi)能減小時(shí)，物體溫度可能增加D練習(xí)鞏固15/222.一個(gè)鐵塊沿斜面勻速滑下，關(guān)于物體機(jī)械能和內(nèi)能改變，以下判斷中正確是（）A物體機(jī)械能和內(nèi)能都不變B物體機(jī)械能降低，內(nèi)能不變C物體機(jī)械能增加，內(nèi)能增加D物體機(jī)械能降低，內(nèi)能增加D16/22

如圖所表示,絕熱含有一定質(zhì)量活塞,活塞上部封閉著氣體,下部為真空,活塞與器壁摩擦忽略不計(jì),置于真空中輕彈簧一端固定于容器底部.另一端固定在活塞上,彈簧被壓縮后用繩扎緊,此時(shí)彈簧彈性勢能為EP(彈簧處于自然長度時(shí)彈性勢能為零),現(xiàn)繩突然斷開,彈簧推進(jìn)活塞向上運(yùn)動(dòng),經(jīng)過屢次往復(fù)運(yùn)動(dòng)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)換為氣體內(nèi)能B.EP一部分轉(zhuǎn)換成活塞重力勢能,其余部分仍為彈簧彈性勢能C．EP全部轉(zhuǎn)換成活塞重力勢能和氣體內(nèi)能D．EP一部分轉(zhuǎn)換成活塞重力勢能,一部分轉(zhuǎn)換為氣體內(nèi)能,其余部分仍為彈簧彈性勢能理想氣體D17/22一定質(zhì)量氣體經(jīng)歷一遲緩絕熱膨脹過程。設(shè)氣體分子間勢能可忽略，則在此過程中（）A．外界對氣體做功，氣體分子平均動(dòng)能增加B．外界對氣體做功，氣體分子平均動(dòng)能降低C．氣體對外界做功，氣體分子平均動(dòng)能增加D．氣體對外界做功，氣體分子平均動(dòng)能降低D18/22問題與練習(xí)1.分子動(dòng)理論對內(nèi)能微觀定義是：---本節(jié)熱力學(xué)對內(nèi)能定義是：---當(dāng)系統(tǒng)狀態(tài)改變時(shí)，按照熱力學(xué)對內(nèi)能定義，則物體內(nèi)能改變；而按分子動(dòng)理論，系統(tǒng)狀態(tài)改變時(shí)，描述系統(tǒng)狀態(tài)參量發(fā)生了改變，比如溫度和體積改變，而分子平均動(dòng)能與溫度相關(guān)，分子勢能與體積相關(guān)，所以系統(tǒng)內(nèi)能就要改變。所以內(nèi)能年兩種定義是一致。19/22問題與練習(xí)2.（從功是能量轉(zhuǎn)化量度角度出發(fā)思索）例1：汽車剎車?yán)?：雙手摩擦例3：電磁感應(yīng)中，阻尼振動(dòng)中能量改變3.10.1-2重物重力勢能轉(zhuǎn)化為水內(nèi)能；10.1.3重物機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，電能再轉(zhuǎn)化為液體內(nèi)能20/22問題與練習(xí)4.（1）氣體在真空中絕熱膨脹過程中，不受阻力，所以氣體不做功。需要尤其注意是，當(dāng)氣體向真空中膨脹時(shí)，氣體不做功，這么膨脹通常稱為自由膨脹．

（2）氣體在大氣中絕熱膨脹過程中，氣體對外做功，所需要能量來自于氣體內(nèi)能，所以在此過程中，氣體內(nèi)能要降低。K10-1-1abcd氣體A真空BK10-1-2abcd氣體A