101功和内能(高中物理选修33)课件.ppt

1、知识回顾知识回顾1.什么叫内能？什么叫内能？2.内能与那些因素有关？内能与那些因素有关？导入新课比较一下会发现比较一下会发现ACD是做功使物体温度升高是做功使物体温度升高比较一下吧来回对折铁丝会使铁丝发热来回对折铁丝会使铁丝发热摩擦生热摩擦生热 在有机玻璃筒底放置少在有机玻璃筒底放置少量易燃物，如硝化棉或者浸量易燃物，如硝化棉或者浸过乙醚的棉花，迅速压下活过乙醚的棉花，迅速压下活塞，观察筒内物品的变化。塞，观察筒内物品的变化。想一想，这说明了什么？想一想，这说明了什么？焦耳焦耳 詹姆斯詹姆斯普雷斯科特普雷斯科特焦耳焦耳（James Prescot Joule，1818-1889），），英国著名

2、物理学家，十八世纪，人们英国著名物理学家，十八世纪，人们对热的本质的研究走上了一条弯路，对热的本质的研究走上了一条弯路，“热质说热质说”在物理学史上统治了一百在物理学史上统治了一百多年。虽然曾有一些科学家对这种错多年。虽然曾有一些科学家对这种错误理论产生过怀疑，但人们一直没有误理论产生过怀疑，但人们一直没有办法解决热和功的关系的问题，是英办法解决热和功的关系的问题，是英国自学成才的物理学家詹姆斯国自学成才的物理学家詹姆斯普雷普雷斯科特斯科特焦耳焦耳(James Prescott Joule)为最终解决这一问题指出了道路。为最终解决这一问题指出了道路。了解了解教学目标教学目标1.了解焦耳的两个实

3、验的原理。了解焦耳的两个实验的原理。2.知道做功和热传递是改变知道做功和热传递是改变内能的两种方式。内能的两种方式。3.通过焦耳实验的探究，培养通过焦耳实验的探究，培养学生的科学探索精神学生的科学探索精神。知识与能力知识与能力感情态度与价值观感情态度与价值观 有参与实验总结规律的热情，从而能更方便有参与实验总结规律的热情，从而能更方便的解决实际问题。的解决实际问题。在实验的中注意实验条件及做功方式，了解在实验的中注意实验条件及做功方式，了解内能的宏观定义及微观解释。内能的宏观定义及微观解释。再次体会学以致用，结合身边的例子发现生再次体会学以致用，结合身边的例子发现生活中的物理知识。活中的物理知

4、识。重点与难点重点与难点建立内能概念。建立内能概念。理解实验，加深对于能量理解实验，加深对于能量与功的理解与功的理解。焦耳热当量实验装置焦耳热当量实验装置 通过重物下落带动叶片搅动通过重物下落带动叶片搅动水，由于水与叶片之间的摩擦而水，由于水与叶片之间的摩擦而使水温升高。对于水而言，是摩使水温升高。对于水而言，是摩擦使其升温，通过机械能实现能擦使其升温，通过机械能实现能量的转化。量的转化。注意注意容器及水组成的系统与外界是容器及水组成的系统与外界是绝热的。绝热的。名词解释名词解释 系统只由于外界对它做功而系统只由于外界对它做功而与外界交换能量，它不从外界吸与外界交换能量，它不从外界吸热，也不向

5、外界放热，这样的过热，也不向外界放热，这样的过程叫做程叫做绝热过程。绝热过程。其他类似实验其他类似实验钻木取火钻木取火砖头摩擦生热砖头摩擦生热 这些实验说明了热运动与机这些实验说明了热运动与机械运动的等价性，而焦耳以精确械运动的等价性，而焦耳以精确的数值无可辩驳的为热力学第一的数值无可辩驳的为热力学第一定律和能量守恒定律奠定了实验定律和能量守恒定律奠定了实验基础。基础。实验实验注注意：意：依依然然绝绝热热 重物下落使发电机发电，电重物下落使发电机发电，电流通过浸泡在液体中的电阻丝，流通过浸泡在液体中的电阻丝，发热，使液体温度上升，多次试发热，使液体温度上升，多次试验。验。其他类似实验其他类似实

6、验 在各种不同的绝热过程中，系统状态在各种不同的绝热过程中，系统状态的改变与的改变与做功方式做功方式无关，仅与无关，仅与做功数量做功数量有有关。关。尽管第一个实验重物质量或下落高尽管第一个实验重物质量或下落高度可能不同，第二个实验各次通电时间度可能不同，第二个实验各次通电时间和电流大小可能不同，做功方式及做功和电流大小可能不同，做功方式及做功的具体过程也不同，但只要外界对系统的具体过程也不同，但只要外界对系统做功的数值相同，系统上升的温度一定做功的数值相同，系统上升的温度一定相同。相同。功与系统内能改变的关系功与系统内能改变的关系1.做功可以改变系统的内能做功可以改变系统的内能外界对系统做功，

7、系统的内能增加外界对系统做功，系统的内能增加系统对外界做功，系统的内能减少系统对外界做功，系统的内能减少。2.功是系统内能转化的量度功是系统内能转化的量度3.实质实质:其他形式的能与内能的相互转化其他形式的能与内能的相互转化内能和机械能的区别与联系内能和机械能的区别与联系 内能和机械能不能混为一谈，内能是大量内能和机械能不能混为一谈，内能是大量分子的热运动和分子间相对位置所决定的能量。分子的热运动和分子间相对位置所决定的能量。机械能是物体做机械运动和物体形变所决定的机械能是物体做机械运动和物体形变所决定的能量。能量。两种形式能量可同时具有，也可转化，两种形式能量可同时具有，也可转化，但机械能可

8、以是零，内能不可能为零。但机械能可以是零，内能不可能为零。任何一个热力学系统都必定存在只依赖于任何一个热力学系统都必定存在只依赖于系统自身的内能。它在两个状态之间的差别于系统自身的内能。它在两个状态之间的差别于外界在绝热过程中对系统所做的功联系，所以外界在绝热过程中对系统所做的功联系，所以功是能量变化的量度功是能量变化的量度。系统从状态系统从状态1经过绝热到达状态经过绝热到达状态2时，内能增量时，内能增量21UUU即WU做一做做一做看到乳白色雾看到乳白色雾状物。状物。实验解释实验解释 实验研究的对象是瓶中的气体与气筒实验研究的对象是瓶中的气体与气筒中的气体所组成的系统。在瓶塞未跳出时，中的气体

9、所组成的系统。在瓶塞未跳出时，瓶内气体体积瓶内气体体积v一定。当打气筒想瓶内打气一定。当打气筒想瓶内打气时，外界通过活塞对系统做了功，使得系时，外界通过活塞对系统做了功，使得系统的内能增加，即温度升高，压强增大，统的内能增加，即温度升高，压强增大，使塞子喷出。白色烟雾是因为当塞子跳起使塞子喷出。白色烟雾是因为当塞子跳起时，气体对外做功，内能减少，温度下降，时，气体对外做功，内能减少，温度下降，瓶内的气体液化而形成的细小水珠。瓶内的气体液化而形成的细小水珠。课堂小结课堂小结1.了解焦耳热功当量实验。了解焦耳热功当量实验。2.理解绝热过程。理解绝热过程。3.通过对焦耳实验的分析得出：在绝热过程中通

10、过对焦耳实验的分析得出：在绝热过程中只要做功的数值相同，则系统上升的温度相同。只要做功的数值相同，则系统上升的温度相同。即系统状态变化相同。即系统状态变化相同。4.理解内能与功的转换关系。理解内能与功的转换关系。注意注意5.功是能能转化的量度功是能能转化的量度注意注意高考链接高考链接(05北京北京)下列关于热现象的说下列关于热现象的说法，正确的是（法，正确的是（）A外界对物体做功，物体的外界对物体做功，物体的内能一定增加内能一定增加B气体的温度升高，气体的气体的温度升高，气体的压强一定增大压强一定增大C任何条件下，热量都不会任何条件下，热量都不会由低温物体传递到高温物体由低温物体传递到高温物体

11、D.任何热机都不可能使燃料释任何热机都不可能使燃料释放的热量完全转化为机械能放的热量完全转化为机械能D(05河北河北)如图所示，绝热隔板如图所示，绝热隔板K把绝热的气缸分把绝热的气缸分隔成体积相等的两部分，隔成体积相等的两部分，K与气缸壁的接触是光与气缸壁的接触是光滑的。两部分中分别盛有相同质量、相同温度滑的。两部分中分别盛有相同质量、相同温度的同种气体的同种气体a和和b。气体分子之间相互作用势能。气体分子之间相互作用势能可忽略。现通过电热丝对气体可忽略。现通过电热丝对气体a加热一段时间后，加热一段时间后，a、b各自达到新的平衡各自达到新的平衡 ()()Aa a的体积增大了，压强变小了的体积增

12、大了，压强变小了Bb b的温度升高了的温度升高了C加热后加热后a a的分子热运动比的分子热运动比b b的分子热运动更激的分子热运动更激烈烈Da a增加的内能大于增加的内能大于b b增加的内能增加的内能(图见下一页）图见下一页）Kbakab 加热一段时间后，加热一段时间后，a内能增加，故内能增加，故a温度一定升高温度一定升高，a对对活塞活塞k做功，活塞做功，活塞队队b做功，故做功，故b温度升高。因为温度升高。因为k是绝热是绝热的的，ab之间无热传递，所以之间无热传递，所以a的温度会的温度会比比b高，热运动也就剧烈，增加的内能高，热运动也就剧烈，增加的内能也相对较多。也相对较多。答案为答案为BCD

13、(98上海上海)有关物体内能，以下说法正确的有关物体内能，以下说法正确的是（是（）A1g0C水水的内能比的内能比1g0C冰的内能大冰的内能大B电流通过电阻后发热，它的内能增加电流通过电阻后发热，它的内能增加是通过是通过“热传递热传递”方式实现的方式实现的C气体膨胀，它的内能一定减少气体膨胀，它的内能一定减少D橡皮筋被拉伸时，分子间势能增加橡皮筋被拉伸时，分子间势能增加ADAD课堂练习课堂练习1.金属制成的气缸中装有柴油与空气的混合物金属制成的气缸中装有柴油与空气的混合物有可能使气缸中柴油达到燃点的过程是有可能使气缸中柴油达到燃点的过程是()A迅速向里推活塞迅速向里推活塞 B迅速向外拉活塞迅速向

14、外拉活塞C缓慢向里推活塞缓慢向里推活塞 D缓慢向外拉活塞缓慢向外拉活塞A2.一定质量的气体封闭在绝热的气缸内。当用活一定质量的气体封闭在绝热的气缸内。当用活塞压缩气体时一定增大的物理量为：塞压缩气体时一定增大的物理量为：气体的压强；气体的密度；气体的内能；气体的压强；气体的密度；气体的内能；气体的分子势能。其中正确的气体的分子势能。其中正确的是是()A B C DB.一个物体以较大的初速度沿粗糙的斜面向一个物体以较大的初速度沿粗糙的斜面向上滑行，在物体上滑的过程中，物体内分子上滑行，在物体上滑的过程中，物体内分子的平均动能将的平均动能将 ，物体的机械能，物体的机械能将将 ，物体的内能将，物体的

15、内能将 。(填填“增大增大”“”“不变不变”或或“减小减小”)增大增大增大增大减小减小 寒冷的冬天，我们常用两寒冷的冬天，我们常用两手相搓或对手哈气的方法暖手，手相搓或对手哈气的方法暖手，试分析其原因，并说明两种取暖试分析其原因，并说明两种取暖方法在实质上有何不同？方法在实质上有何不同？相搓取暖是用做功的方式改变相搓取暖是用做功的方式改变内能内能,其实质是机械能转化为内能其实质是机械能转化为内能;对手哈气是用热传递的方式改变物对手哈气是用热传递的方式改变物体内能体内能,其实质是内能的转移。其实质是内能的转移。习题答案习题答案1.分子动理论中对内能的定义是：物理中所有分子动理论中对内能的定义是：

16、物理中所有分子的热运动与分子势能的总和。而本节的定义分子的热运动与分子势能的总和。而本节的定义是：任何一个热力学系统都存在的物理量，它的是：任何一个热力学系统都存在的物理量，它的状态之间的差值等于在绝热过程中对系统所做的状态之间的差值等于在绝热过程中对系统所做的功。当系统状态改变时，按照热力学对热能的定功。当系统状态改变时，按照热力学对热能的定义，则物体的内能改变；而按照分子动理论，系义，则物体的内能改变；而按照分子动理论，系统状态改变时，描述状态的参量发生变化，例如统状态改变时，描述状态的参量发生变化，例如温度和体积改变，而分子的平均动能与温度有关，温度和体积改变，而分子的平均动能与温度有关

17、，分子的势能与体积有关，所以系统的内能就要改分子的势能与体积有关，所以系统的内能就要改变。因此，两种内能的定义是一致的。变。因此，两种内能的定义是一致的。2.水平公路上行驶的汽车，发动机熄火水平公路上行驶的汽车，发动机熄火之后，速度越来越小，最后停止。汽车克之后，速度越来越小，最后停止。汽车克服阻力做功，将机械能转化为内能。服阻力做功，将机械能转化为内能。在阻尼振动中，单摆的振幅越来越小最在阻尼振动中，单摆的振幅越来越小最后停下来，单摆克服阻力做功，机械能转化后停下来，单摆克服阻力做功，机械能转化为内能。为内能。3.第一个是重物重力势能转化为的内能；第第一个是重物重力势能转化为的内能；第二个是重物的机械能转化为电能，电能转化二个是重物的机械能转化为电能，电能转化为液体的内能。为液体的内能。4.气体在真空绝热膨胀过程中气体在真空绝热膨胀过程中,不受阻力不受阻力,故故不做功。气体在大气中绝热的过程中，气体不做功。气体在大气中绝热的过程中，气体对外做功，所需能量来自气体的内能，因为在对外做功，所需能量来自气体的内能，因为在此过程中，气体的内能要减少。此过程中，气体的内能要减少。