1 功、热和内能的改变 定位·学习目标 1.阅读教材,知道焦耳的两个实验,知道功与内能改变及热与内能改变的数量关系,理解功、热与内能改变的实质,形成物理观念。 2.通过学习焦耳的两个实验的探究过程掌握其实质。学会观察与操作并与他人合作交流,提高实验技能,培养科学思维和科学探究精神。 3.通过本节的学习,理解科学的进步是由模糊到清晰、定性到定量的过程,培养科学态度与责任。 知识点一 焦耳的实验 探究新知 1.绝热过程 系统不从外界吸热,也不向外界放热的过程。 2.焦耳实验 (1)实验1,重物下落,重力做功改变温度。 ①重物下落时带动叶片转动,搅拌容器中的水,水由于摩擦而温度上升。 ②实验表明,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。 (2)实验2,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改变液体温度。 ①由电流的热效应给液体加热,使液体温度上升。 ②实验表明,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。 (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始末两个状态决定,不依赖于做功的具体过程和方式。 3.系统的内能 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。 新知检测 [判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”] (1)系统只从外界吸热,而不向外界放热的过程就是绝热过程。( × ) (2)一个绝热的热力学系统由状态1变为状态2,不同形式的功的大小不同。( × ) (3)焦耳的实验确定了不同形式的功在改变系统内能上是等效的。( √ ) 知识点二 功与内能的改变 探究新知 绝热过程中内能的变化 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=W。 (1)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。 (2)如果一个热学过程的状态变化发生得极快、经历的时间很短,系统与外界来不及交换热量,可以看成绝热过程。 新知检测 [判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”] (1)在绝热过程中,外界对系统做多少功,内能就增加多少。( √ ) (2)做功改变内能的过程实际上是机械能与内能互相转化的过程。( √ ) (3)“钻木取火”是内能转化为机械能。( × ) (4)在绝热系统中,被压缩的气体突然膨胀时,温度可能不变。( × ) 知识点三 热与内能的改变 探究新知 1.传热 (1)条件:两个物体的温度不同。 (2)过程:两个温度不同的物体相互接触时,温度高的物体要降温,温度低的物体要升温,热从高温物体传到了低温物体。 2.热与内能的改变 (1)热量:在单纯的传热过程中系统内能变化的量度。 (2)热与内能的变化量: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=Q。系统吸热,Q为正,系统内能增加;系统放热,Q为负,系统内能减少。 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内能的改变。 (2)做功时,内能与其他形式的能发生转化;而传热只是不同物体(或一个物体的不同部分)之间内能的转移。 新知检测 [判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”] (1)质量大、温度高的物体含有的热量多。( × ) (2)内能多的物体含有的热量多。( × ) (3)做功和传热都可以改变物体的内能,从效果上是等效的。( √ ) (4)热量一定从内能多的物体传给内能少的物体。( × ) 要点一 做功与内能的改变 情境探究 如图所示,在有机玻璃筒底放少量浸有乙醚的棉花,用筒中活塞封闭筒中空气 ... ...
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