3.1 功、热和内能的改变（同步课件）(共30张PPT)-2024-2025学年高二下学期物理（人教版2019选择性必修第三册）

(课件网) 3.1 功、热和内能的改变 壹 素养目标 (1) 了解焦耳的两个实验的原理，认识焦耳实验探究对建立热力学规律的意义。 (2) 会用功能关系构建内能的概念。 (3) 知道做功与传热在改变系统内能上的区别，并会区分热量和内能的概念。 (4) 理解做功与内能的改变和传热与内能的改变的关系，会解释相关的现象。 conclusion 课堂导入 ONE 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？你能解释这个现象吗？ 课堂导入 课程目录 知识点讲解、探索新知 壹 总结与归纳 贰 课堂检测 叁 课后作业 肆 conclusion 知识点讲解 ONE 知识点讲解 一、焦耳的实验 1.改变系统的热力学状态的方法： 传热 做功 焦耳（James Prescott Joule，1818—1889） 知识点讲解 2.实验一：对系统做机械功 ⑴实验装置 ⑵实验原理 重物下落时带动叶片转动，通过搅拌对绝热容器内的水做功，水由于摩擦而温度上升，即状态发生变化。 ⑶研究对象———热力学系统： 容器中的水 ———封闭系统：与外界没有物质交换，但有能量交换。 知识点讲解 ⑷状态变化过程 系统状态变化过程中，系统不从外界吸热，也不向外界放热。 绝热过程： ⑸焦耳的多次实验测量结论 尽管各次悬挂重物的质量不同，下落的高度也不一样，但只要重力所做的功相同，容器内水温上升的数值都是相同的，即系统状态的变化是相同的。 知识点讲解 ⑴实验装置 ⑵实验原理 让正在下降的重物带动发电机发电，电流通过浸在液体中的电阻丝，由电流的热效应给液体加热，使液体温度上升。 ⑶焦耳的多次实验测量结论 3.实验二：对系统做电功 对于同一个系统，如果过程是绝热的，那么不管通过电阻丝的电流或大或小、通电时间或长或短，只要所做的电功相等，则系统温度上升的数值是相同的，即系统的状态就发生了同样的变化。 知识点讲解 实验1 重物下落重力做功 叶片搅拌容器中的水 水与叶片摩擦而温度上升 系统从状态1 变为状态2 T1 T2 实验2 系统从状态1 变为状态2 T1 T2 电机发电 电热丝发热 发热丝对水加热温度上升 重物下落重力做功 做功的数量只由过程始末两个状态1、2决定，而与重物的质量、做功的次数无关。 系统状态通过绝热过程发生变化 做功的数量只由过程始末两个状态1、2决定，而与做功的方式无关。 知识点讲解 4、内能： 任何一个热力学系统都必定存在一个只依赖于系统自身状态的物理量，这个物理量在初末两个状态间的差别与外界在绝热过程中对系统所做的功相联系.我们把这个物理量称为系统的内能。 ⑵微观定义（分子动理论对内能的定义）： 物体中所有分子的热运动动能和分子势能的总和，叫做物体的内能。 ⑴宏观定义（热力学对内能的定义）： 任何一个热力学系统都必定存在一个只依赖于系统自身状态的一种能量，这种能量叫做系统的内能。 课堂检测 例1：图为焦耳实验装置图，用绝热性能良好的材料将容器包好，重物下落带动叶片搅拌容器里的水，引起水温升高。关于这个实 验，下列说法正确的是（ ） A. 这个装置可测定热功当量 B. 做功增加了水的热量 C. 做功增加了永的内能 D. 功和热量是完全等价的 ，无区别 AC 知识点讲解 二 、功与内能的改变 在热力学系统的绝热过程中，系统从状态1经过绝热过程达到状态2。 ΔU=U2-U1 ΔU=W 系统内能增量 外界对系统所做的功W Q=0 U1 U2 知识点讲解 在绝热过程中，外界对系统做功，系统的内能增加；系统对外做功，系统的内能减少。 课堂检测 例2：地面附近有一正在上升的空气团，它与外界的热交换忽略不计。已知大气压强随高度增加而降低，则该空气团在上升过程中（不计气团内分子间的势能）（ ） A．体积减小，温度降 ... ...