3.1功、热和内能的改变 课件(共42张PPT)人教版（2019）物理（选择性必修第三册）

(课件网) 1. 功、热和内能的改变 人教版（2019）物理（选择性必修第三册） 第三章 热力学定律 目录 素养目标 01 课程导入 02 新课讲解 03 总结归纳 04 课堂练习 05 正确教育 素养目标 1.了解焦耳的两个实验原理，认识焦耳实验探究对建立热力学规律的意义 2.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 3.理解做功与内能的改变与传热与内能的改变的关系，会解释相关的现象 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？ 正确教育 焦耳的实验 1818年12月24日生于英国曼彻斯特，起初研究电学和磁学。 1840年在英国皇家学会上宣布了电流通过导体产生热量的定律，即焦耳定律。焦耳测量了热与机械功之间的当量关系———热功当量，为热力学第一定律和能量守恒定律的建立奠定了实验基础。 焦耳 绝热过程： 焦耳实验是一个需要在绝热过程中完成的实验 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热，也不向外界放热，这样的过程叫绝热过程 焦耳的实验—重力做功 实验装置 实验原理 重物下落带动轮叶旋转，通过搅拌对绝热容器内的液体做功，使液体升温，即状态发生变化. 实验条件 实验结论 整个系统处于绝热过程，通过改变悬挂重物的质量和下落高度，进行多次实验测量。 只要重力所做的功相同，容器中水温上升的数值就 是相同的，即系统的状态变化是相同的。由于实验比较了重力做功与系统温度变化的关系， 所以该实验也称为热功当量实验。 实验装置 焦耳的实验—电流做功 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。 焦耳的实验—电流做功 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。 焦耳的多次实验测量结论 1.实验条件 绝热过程：系统不从外界 ，也不向外界 。 2.代表性实验 (1)让重物下落带动叶片搅拌容器中的水，引起水温 。 (2)通过电流的 给水加热。 3.实验结论 在各种不同的绝热过程中，如果使系统从状态1变为状态2，所需外界做功的数量是 的，即要使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 决定，而与做功的方式 。 吸热 吸热 上升 热效应 相同 状态1、2 无关 内能： 任何一个热力学系统必定存在一个只依赖于系统自身状态的物理量，这个物理量在两个状态间的差别与外界在绝热过程中对系统做的功相联系。鉴于功是能量变化的量度，所以这个物理量必定是系统的一种能量，我们把它称为系统的内能。 1.如图是研究内能改变与功之间关系的两个典型实验，那么从这两个实验中可得出的结论是（ ） A.能量守恒定律 B.机械能守恒定律 C.在各种不同的绝热过程中， 系统状态的改变与做功方式 无关，仅与做功数量有关 D.在各种不同的绝热过程中，系统状态的改变不仅与做功方式有关，还与做功数量有关 经典例题 C 通过这两个实验，可得出的结论是在各种不同的绝热过程中，系统状态的改变与做功方式无关，仅与做功数量有关。故选项C正确。 正确教育 功与内能的改变 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 ΔU=U2-U1 = 系统内能增量 外界对系统所做的功W 热量交换Q = 0 U1 U2 在绝热过程中，外界对物体做功，物体的内能怎么变？若物体对外界做功呢？请举例说明。 在本课引入实验中，为什么压杆快速压缩空气，筒底的易燃棉花会被点燃呢？ 结论1：在绝热过程中，外界对气体做功， ... ...