第三章　1　功、热和内能的改变 学案（学生版+教师版）—2024年春高中物理人教版选择性必修三

第三章　热力学定律 1　功、热和内能的改变 [学习目标]　 1.了解焦耳的两个实验的原理，知道做功和传热的实质。 2.知道做功和传热是改变内能的两种方式，明确两种方式的区别(重难点)。 3.明确内能、功、热量、温度四个物理量的区别和联系。 一、焦耳的实验 1．绝热过程：系统不从外界_____，也不向外界_____的过程。 2．代表性实验 (1)重物下落时带动叶片转动，搅拌容器中的水，水由于摩擦而温度_____。 (2)通过电流的_____给液体加热。 3．实验结论：在热力学系统的绝热过程中，外界对系统做的功仅由过程的_____两个状态决定，不依赖于做功的具体过程和方式。 4．内能：只依赖于热力学系统_____的物理量。 1．在焦耳研究功与热等效性的实验中，为什么要求盛水的容器采用绝热材料做外皮？ _____ _____ _____ 2．在教材图3.1－1和图3.1－2 所示的两个实验中，各是什么形式的能转化为系统的内能？ _____ _____ _____ 二、功与内能的改变 在空气压缩引火仪底部放置少量的硝化棉，迅速压下筒中的活塞，可以观察到硝化棉燃烧的火苗。为什么筒底的硝化棉会被点燃呢？ _____ _____ _____ 1．功与内能的改变 在热力学系统的绝热过程中，当系统从状态1经过绝热过程达到状态2时，内能的变化量ΔU＝U2－U1，等于外界对系统所做的功W，即ΔU＝_____。 2．理解 (1)ΔU＝W的适用条件是_____过程。 (2)在绝热过程中，外界对物体做功，则W_____0外界对物体做多少功，物体的内能就_____多少，物体对外界做功，则W_____0，物体对外界做多少功，物体的内能就_____多少。 如图所示，用隔板将一绝热汽缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，右侧与绝热活塞之间是真空的。现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个汽缸。待气体达到稳定后，缓慢推压活塞，将气体压回到原来的体积。假设整个系统不漏气，则气体自发扩散前后内能变化了吗？为什么？气体在被压缩的过程中内能如何变化？为什么？ _____ _____ _____ 例1　(2022·南京市高二期末)骑行山地车是一种健康的运动方式。山地车前轮有特殊的气压式减震装置，其结构如图。在路面不平时，车身颠簸，活塞上下振动，起到减震的目的。缸内气体可视为理想气体，震动引起的气体状态变化时间很短，可看成绝热过程，则活塞迅速下压时(　　) A．缸内气体内能不变 B．缸内气体对外界做功 C．缸内气体分子的平均动能增加 D．缸内每个气体分子对汽缸壁的撞击力都增大 例2　如图所示，一个质量为20 kg的绝热汽缸竖直放置，绝热活塞的质量为5 kg，面积为0.1 m2，处于静止状态时，被封闭气体的高度为50 cm，现在活塞上方加一质量为15 kg的物体，待稳定后，被封闭气体的高度变为40 cm。求在这一过程中气体的内能增加了多少。(p0＝1.01×105 Pa，g取10 m/s2) _____ _____ _____ _____ 功与内能的区别 (1)功是过程量，内能是状态量。 (2)物体的内能大，并不意味着外界对它做功多，只有在绝热过程中，内能变化越大时相应做的功越多。 三、热与内能的改变 1．传热 (1)条件：物体的_____不同。 (2)传热：热从_____物体传到了_____物体。 2．热和内能 (1)热量：在单纯的传热过程中系统_____ 变化的量度。 (2)热与内能的改变 ①当系统从状态1经过单纯的传热达到状态2时，内能的变化量ΔU＝U2－U1等于外界向系统传递的热量Q，即ΔU＝_____。 ②理解：在单纯传热的过程中，系统从外界吸收热量，则Q____0，系统从外界吸收了多少热量，系统的内能就_____多少，系统向外界放热，则Q_____0，系统向外界放了多少热量，系统的内能就_____多少。 3．传热与做功在改变系统内能上的异同 (1)做功和传热都能引起系统_____的改变。 (2)做功时，内能与其他形式的能(如内能与机械能、内能与电能等)发生_____；传热只是不同物体(或一个物体的不同部 ... ...