1.功、熱和內(nèi)能的改變自主落實·必備知識全過關(guān)合作探究·能力素養(yǎng)全提升學以致用·隨堂檢測全達標素養(yǎng)目標1.能夠知道功、熱量和內(nèi)能的概念．(物理觀念)2．能夠知道改變內(nèi)能的兩種方式．(科學思維)3．能夠掌握改變物體內(nèi)能與做功和傳熱的關(guān)系．(科學探究)自主落實·必備知識全過關(guān)一、功和內(nèi)能1．焦耳的實驗(1)絕熱過程：系統(tǒng)不從外界________，也不向外界________的過程．(2)代表性實驗①重物下落帶動葉片攪拌容器中的水，引起水溫________；②通過電流的________給水加熱．(3)實驗結(jié)論：要使系統(tǒng)狀態(tài)通過絕熱過程發(fā)生變化，做功的數(shù)量只由過程始末兩個狀態(tài)決定，而與做功的____________無關(guān)．吸熱放熱上升熱效應具體過程和方式2．功與內(nèi)能的改變狀態(tài)量(1)內(nèi)能：任何一個熱力學系統(tǒng)都必定存在一個只依賴于系統(tǒng)________的物理量，這個物理量在兩個狀態(tài)間的差別與外界在________過程中對系統(tǒng)所做的功相聯(lián)系．鑒于功是能量________的量度，所以這個物理量必定是系統(tǒng)的一種能量，我們把它稱為系統(tǒng)的內(nèi)能．過程量(2)功和內(nèi)能：在絕熱過程中，系統(tǒng)內(nèi)能的變化量等于外界對系統(tǒng)做的功與做功方式無關(guān)，即________．自身狀態(tài)絕熱變化ΔU＝W二、熱與內(nèi)能的改變1．傳熱(1)條件：物體的溫度不同．(2)定義：兩個__________不同的物體相互接觸時，溫度高的物體要降溫，溫度低的物體要升溫，________從高溫物體傳到了低溫物體．溫度熱2．熱和內(nèi)能(1)熱量：它是在單純的傳熱過程中系統(tǒng)________變化的量度．(2)表達式：________．

兩種方式改變內(nèi)能的效果是等效的(3)傳熱與做功在改變系統(tǒng)內(nèi)能上的異同：①做功和傳熱都能引起系統(tǒng)________的改變．②做功時是內(nèi)能與其他形式的能發(fā)生________；傳熱只是不同物體(或一個物體的不同部分)之間________________．內(nèi)能ΔU＝Q內(nèi)能轉(zhuǎn)化內(nèi)能的轉(zhuǎn)移情

境

體

驗原始社會，人們靠鉆木取火，你知道其中的道理嗎？提示：鉆木時摩擦力做功，產(chǎn)生內(nèi)能，溫度升高．合作探究·能力素養(yǎng)全提升探究一做功與內(nèi)能變化的關(guān)系情境探究幼兒園里一般都有滑梯，小朋友沿滑梯下滑時屁股通常會感到發(fā)熱．這是為什么？還有其他方式能達到同樣效果嗎？提示：小朋友沿滑梯下滑時克服摩擦力做功，內(nèi)能增加．熱傳遞可以達到同樣效果．核心歸納1.做功與內(nèi)能變化的關(guān)系：(1)做功改變物體內(nèi)能的過程是其他形式的能(如機械能)與內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化的過程．(2)在絕熱過程中，外界對物體做多少功，就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，物體的內(nèi)能就增加多少．2．功與內(nèi)能的區(qū)別：(1)功是過程量，內(nèi)能是狀態(tài)量．(2)在絕熱過程中，做功一定能引起內(nèi)能的變化．(3)物體的內(nèi)能大，并不意味著做功多．在絕熱過程中，只有內(nèi)能變化越大時，相應做的功才越多．提醒：(1)外界對某一系統(tǒng)做功時系統(tǒng)的內(nèi)能不一定增加，還要看該系統(tǒng)有沒有向外放熱，以及向外放熱的多少．(2)在絕熱過程中，系統(tǒng)內(nèi)能的增加量等于外界對系統(tǒng)所做的功．應用體驗題型1焦耳的實驗例1如圖所示是焦耳研究熱與功之間關(guān)系的兩個典型實驗裝置圖，那么從焦耳的這兩個實驗中可得出的結(jié)論是(

)A．熱量可由高溫物體傳給低溫物體B．機械能守恒C．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)值有關(guān)D．功和熱量是完全等價的，無區(qū)別答案：C解析：焦耳通過多次實驗，最后得到的結(jié)論是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)值有關(guān)，做功和傳熱產(chǎn)生的效果相同，但功和熱量是不同的概念，故選項C正確．題型2做功與內(nèi)能變化的關(guān)系例2如圖所示，厚壁容器的一端通過膠塞插進一支靈敏溫度計和一根氣針，另一端有個用卡子卡住的可移動膠塞．用打氣筒慢慢向容器內(nèi)打氣，使容器內(nèi)的壓強增大到一定程度，這時讀出溫度計示數(shù)．打開卡子，膠塞沖出容器口后，下列說法正確的是(

)A.溫度計示數(shù)變大，實驗表明氣體對外界做功，內(nèi)能減少B．溫度計示數(shù)變大，實驗表明外界對氣體做功，內(nèi)能增加C．溫度計示數(shù)變小，實驗表明氣體對外界做功，內(nèi)能減少D．溫度計示數(shù)變小，實驗表明外界對氣體做功，內(nèi)能增加答案：C解析：打開卡子，膠塞沖出容器口瞬間，由于時間極短，故瓶內(nèi)氣體與外界無熱交換，氣體體積變大，氣體對外做功，W<0，內(nèi)能減小，溫度降低，C正確．規(guī)律方法分析絕熱過程的方法(1)在絕熱的情況下，若外界對系統(tǒng)做正功，系統(tǒng)內(nèi)能增加，ΔU為正值；若系統(tǒng)對外界做正功，系統(tǒng)內(nèi)能減少，ΔU為負值．此過程做功的多少為內(nèi)能轉(zhuǎn)化的量度．(2)在絕熱過程中，內(nèi)能和其他形式的能一樣也是狀態(tài)量，氣體的初、末狀態(tài)確定了，即在初、末狀態(tài)的內(nèi)能也相應地確定了，內(nèi)能的變化量ΔU也確定了．而功是能量變化的量度，所以ΔU＝W，即W為恒量，這也是判斷絕熱過程的一種方法．針對訓練1.(多選)某汽車后備箱內(nèi)安裝有撐起箱蓋的裝置，它主要由汽缸和活塞組成．開箱時，密閉于汽缸內(nèi)的壓縮氣體膨脹，將箱蓋頂起，如圖所示．在此過程中，若缸內(nèi)氣體與外界無熱交換，忽略氣體分子間的相互作用，則缸內(nèi)氣體(

)A．對外做正功，分子的平均動能減小B．對外做正功，內(nèi)能增大C．對外做負功，分子的平均動能增大D．對外做正功，內(nèi)能減小答案：AD解析：氣體膨脹，對外做正功，W<0，又因為缸內(nèi)氣體與外界無熱交換，ΔU＝W，由此可知，氣體內(nèi)能減小，選項D正確；缸內(nèi)氣體忽略氣體分子間的相互作用，即不考慮分子勢能，分子的平均動能減小，選項A正確．探究二功、內(nèi)能、熱量和溫度的區(qū)別與聯(lián)系情境探究如圖所示是傳熱的三種方式——傳導、對流和輻射，請在圖片基礎(chǔ)上思考以下問題：(1)這三種方式在傳遞能量時有什么共同點？(2)傳熱和做功都可以改變物體的內(nèi)能，這兩種方式在改變物體內(nèi)能時本質(zhì)上又有什么不同？提示：(1)熱量從高溫處向低溫處傳遞．(2)傳熱改變內(nèi)能是能量的轉(zhuǎn)移過程，做功改變內(nèi)能是能量的轉(zhuǎn)化過程．核心歸納1.內(nèi)能與溫度：從宏觀上看，溫度表示的是物體的冷熱程度；從微觀上看，溫度反映了分子熱運動的劇烈程度，是分子平均動能的標志．物體的溫度升高，其內(nèi)能一定增加．但向物體傳遞熱量，物體的內(nèi)能卻不一定增加(可能同時對外做功)．2．熱量和內(nèi)能：(1)內(nèi)能是由系統(tǒng)的狀態(tài)決定的．狀態(tài)確定，系統(tǒng)的內(nèi)能也隨之確定．要使系統(tǒng)的內(nèi)能發(fā)生變化，可以通過傳熱和做功兩種方式來完成．(2)熱量是傳熱過程中的特征物理量，熱量只是反映物體在狀態(tài)變化過程中所轉(zhuǎn)移的能量，是用來衡量物體內(nèi)能變化的．有過程，才有變化，離開過程，毫無意義．(3)對某一狀態(tài)而言，只有“內(nèi)能”，根本不存在“熱量”和“功”．不能說一個系統(tǒng)中含有多少熱量．3．熱量與溫度：熱量是系統(tǒng)的內(nèi)能變化的量度，而溫度是系統(tǒng)內(nèi)大量分子做無規(guī)則運動劇烈程度的標志．傳熱的前提條件是兩個系統(tǒng)之間要有溫度差，傳遞的是熱量而不是溫度．4．熱量與功：熱量和功都是系統(tǒng)內(nèi)能變化的量度，都是過程量，一定量的熱量與一定量的功相當，熱量可以通過系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為功，功也可以通過系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為熱量，但它們之間有著本質(zhì)的區(qū)別．5．改變內(nèi)能的兩種方式的比較：比較項目做功傳熱內(nèi)能變化外界對物體做功，物體的內(nèi)能增加；物體對外界做功，物體的內(nèi)能減少物體吸收熱量，內(nèi)能增加；物體放出熱量，內(nèi)能減少物理實質(zhì)其他形式的能與內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化不同物體間或同一物體不同部分之間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移相互聯(lián)系做一定量的功或傳遞一定量的熱量在改變內(nèi)能的效果上是相同的應用體驗例3[濱州高二檢測](多選)下列說法中正確的是(

)A．做功和傳熱是改變物體內(nèi)能的兩種本質(zhì)不同的物理過程，做功是其他形式的能和內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化，傳熱是物體內(nèi)能的轉(zhuǎn)移B．外界對物體做功，物體的內(nèi)能一定增大C．物體向外界放熱，物體的內(nèi)能一定增大D．物體內(nèi)能發(fā)生了改變，可能是做功引起的，也可能是傳熱引起的，還可能是兩者共同引起的答案：AD解析：做功和傳熱改變物體內(nèi)能的本質(zhì)不同，因為做功的過程一定是不同形式的能相互轉(zhuǎn)化的過程，而傳熱是同種形式的能量(內(nèi)能)在不同的物體之間或物體不同的部分之間傳遞或轉(zhuǎn)移，A正確；物體內(nèi)能的變化取決于做功和傳熱兩種途徑，單就一個方面的改變不足以斷定其內(nèi)能的變化情況，B、C錯誤，D正確．故選A、D.誤區(qū)警示傳熱、做功和內(nèi)能的改變的認知誤區(qū)(1)誤認為有傳熱或做功時，內(nèi)能一定變化．如果只是做功或只是進行熱量傳遞都會改變物體的內(nèi)能，但是如果做功的同時還有熱量的傳遞，則內(nèi)能不一定會發(fā)生變化．(2)對做功與內(nèi)能變化關(guān)系認識不清．在判斷內(nèi)能增加或減小時，一定要搞清是對內(nèi)做功還是對外做功，是從外界吸收熱量還是向外界放出熱量．針對訓練2.[泰安高二檢測]如圖所示，太陽能熱水器是一種能夠?qū)⑻柕墓饽苻D(zhuǎn)化為內(nèi)能的裝置．這種裝置可以使裝置內(nèi)的水溫度升高，這種改變水的內(nèi)能的方式是(

)A．做功B．熱傳遞C．既有做功也有熱傳遞D．電流的熱效應答案：B解析：太陽能熱水器是通過吸收太陽光的熱量，通過熱傳遞的方式將水加熱的，故選B.3．[江蘇江陰高中期中](多選)對于熱量、功和物體的內(nèi)能這三個物理量，下列敘述正確的是(

)A．熱量、功、內(nèi)能三者的物理意義相同B．熱量和功都可以作為物體內(nèi)能的量度C．系統(tǒng)內(nèi)能增加了100J，可能是外界采用絕熱方式對系統(tǒng)做功100J，也可能是外界單純地對系統(tǒng)傳熱100JD．熱量和功是由過程決定的，而內(nèi)能是由物體的狀態(tài)決定的答案：CD解析：熱量、功和內(nèi)能是三個不同的物理量，它們的物理意義不同，故A錯誤；功與熱量都是能量轉(zhuǎn)化的量度，都可以作為物體內(nèi)能變化的量度，但不是物體內(nèi)能的量度，故B錯誤；對一個絕熱過程ΔU＝W＝100J，對一個單純傳熱過程ΔU＝Q＝100J，C正確；功和熱量由過程決定，內(nèi)能由物體的狀態(tài)決定．故D正確．1、下列關(guān)于熱量的說法，正確的是（）A.溫度高的物體含有的熱量多B.內(nèi)能多的物體含有的熱量多C.熱量、功和內(nèi)能的單位相同D.熱量和功都是過程量，而內(nèi)能是一個狀態(tài)量解析：熱量和功都是過程量，而內(nèi)能是一個狀態(tài)量，所以不能說溫度高的物體含有的熱量多，內(nèi)能多的物體含有的熱量多；熱量、功和內(nèi)能的單位相同都是焦耳。CD當堂小練2、關(guān)于物體的內(nèi)能，下列說法正確的是（）A.相同質(zhì)量的兩種物體，升高相同的溫度，內(nèi)能增量一定相同B.一定量0℃的水結(jié)成0℃的冰，內(nèi)能一定減少C.一定量氣體體積增大，但既不吸熱也不放熱，內(nèi)能一定減少D.一定量氣體吸收熱量而保持體積不變，內(nèi)能一定減少解析：內(nèi)能是物體內(nèi)所有分子的動能和相互作用的勢能之和。相同質(zhì)量的兩種物體，分子數(shù)不同，初始溫度及分子間相互作用都不盡相同，升高相同的溫度時，內(nèi)能增量不一定相同，項A錯誤；0℃的水結(jié)成0℃的冰，既放出熱量，又增大體積對外做功，因此，其內(nèi)能一定減少，B項正確；一定量氣體經(jīng)歷絕熱膨脹過程，對外做功，氣體的內(nèi)能一定減少，選項C正確；一定量氣體吸收熱量而體積不變，氣體不對外做功，內(nèi)能一定增加而不可能減少，D項錯誤。BC3.金屬筒內(nèi)裝有與外界溫度相同的壓縮空氣，打開筒的開關(guān)，筒內(nèi)高壓空氣迅速向外逸出，待筒內(nèi)外壓強相等時，立即關(guān)閉開關(guān)。在外界保持恒溫的條件下，經(jīng)過一段較長時間后，再次打開開關(guān)，這時出現(xiàn)的現(xiàn)象是（）A．筒外空氣流向筒內(nèi)B．筒內(nèi)空氣流向筒外C．筒內(nèi)外有空氣變換，處于動態(tài)平衡，筒內(nèi)空氣質(zhì)量不變D．筒內(nèi)外無空氣交換解析：因高壓空氣急劇外逸時，氣體沒有時間充分與外界發(fā)生熱交換，可近似看成絕熱膨脹過程。氣體對外做功，內(nèi)能減小，所以關(guān)閉開關(guān)時，筒內(nèi)氣體溫度較外界低，再經(jīng)過較長時間后，筒內(nèi)外氣體溫度相同。對筒內(nèi)剩余氣體分析，屬于等容升溫過程，其壓強要變大，大于外界氣壓，所以再打開開關(guān)時，筒內(nèi)氣體要流向筒外。故選B。答案：B4.2.0℃的水和0℃的冰相比較，以下敘述中正確的是（）A．水分子的平均動能大于冰分子的平均動能B．水分子的勢能比冰分子的勢能大C．1g0℃的水與1g0℃的冰的內(nèi)能相同