2020-2021学年高中物理-第十章-热力学定律-1-功和内能教案-新人教版选修3-3.doc

2020-2021学年高中物理 第十章 热力学定律 1 功和内能教案 新人教版选修3-3

2020-2021学年高中物理 第十章 热力学定律 1 功和内能教案 新人教版选修3-3

年级：
姓名：

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功和内能
知识与技能
1．记住什么是绝热过程。
2．从热力学的角度记住内能的概念。
3．理解并掌握做功与内能改变的数量关系。
4．记住内能和功的单位是相同的。
过程与方法
从焦耳的实验理解功与内能变化的关系
情感、态度与价值观
通过焦耳实验了解功与内能变化关系的得来，学习科学家探 究过程的艰辛
教学重点、难点
绝热过程中的功与内能的关系
教学过程：
知识回顾
1、（机械）功的两个不可缺少的因素是什么？电流做功与哪些因素有关？
2、什么叫内能？内能与哪些因素有关？
3、质量、温度相同的物体，内能必定相等。对吗？　　
物体的内能与温度和体积的关系
温度变时分子动能变，体积变时分子势能变，因此物体的内能决定于它的温度和体积，但是这句话却不能作为判断两物体内能大小的依据。如两物体温度和体积均相同，而内能却没有确定的关系。再如，0OC的冰熔化成0OC水体积减小，不能就此认为其势能也减小，而应该从改变内能的方式上分析,冰熔化过程吸收热量，内能增加，而温度不变，所增加的只是分子的势能。
新课教学：
一、焦耳的实验
1818年12月24日焦耳出生于英国曼彻斯特 ，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。
1、绝热过程：
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。
焦耳实验是一个需要在绝热过程中完成的实验
2、焦耳二个代表性实验
(1)焦耳热功当量实验装置—机械功
实验结论：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）焦耳热功当量实验装置—电功
实验结论：
只要所做的电功相等，则系统温度上升的数值是相同的，即系统的状态变化是相同的。
从焦耳的实验中可以得出什么结论？
1、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。
2、测出了热功当量（热与机械功之间的当量关系），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。
在热力学系统的绝热过程中，外界对系统所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。
类比思考：哪些力做功仅由物体的起点和终点两个位置决定，与物体的运动路径无关？
重力→ 重力做功对应重力势能
电场力→ 电场力做功对应电势能（电能）
二、内能
在热力学系统的绝热过程中，外界对系统所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。
功是能量转化的量度
内能U：只依赖于系统自身状态的物理量，内能与状态参量温度、体积有关，即由它的状态决定
内能的增加量△U＝U2－U1等于外界对系统所做的功△U＝W
演示P51《做一做》
思考：1、系统指的是什么？
2、出现了什么现象？
3、为什么会呈现雾状？
讨论、交流：
1、实验研究的对象是瓶中的气体与打气筒中的气体，那么我们的系统也就是这二部分气体。
2、呈现雾状
3、当用打气筒向瓶内打气时，外界对系统做功，使得系统的内能增加，温度升高，压强增大，使瓶塞从瓶口中喷出。看到雾状物的原因在于，在塞子突然跳起时，气体绝热膨胀对外做功，内能减少，温度下降，水蒸汽（或酒精蒸气）有一部分被液化成小液滴
小结
1、焦耳热功当量实验
2、绝热过程
3、物体内能的宏观描述
4、绝热过程中作功和内能的关系
典例探究：
1.下列说法正确的是（ D ）
A 分子的动能与分子的势能的和叫做这个分子的内能
B 物体的分子势能由物体的温度和体积决定
C 物体的速度增大时，物体的内能增大
D 物体的内能减小时，物体的温度可能增加
2．(做功与内能的关系)(多选)在下述各种现象中，不是由做功引起系统温度变化的是(　AC　)
A．在阳光照射下，水的温度升高
B．用铁锤不断锤打铅块，铅块温度会升高
C．在炉火上烧水，水的温度升高
D．电视机工作一段时间，其内部元件温度升高
随堂检测：
1．下列关于系统的内能的说法正确的是(　AB　)
A．系统的内能是由系统的状态决定的
B．分子动理论中引入的系统内能和热力学中引入的系统内能是一致的
C．做功可以改变系统的内能，但单纯地对系统传热不能改变系统的内能
D．气体在大气中做绝热膨胀时做了功，但气体的内能不变
2．绝热过程中，外界压缩气体做功20 J．下列说法中正确的是(　A　)
A．气体内能一定增加20 J
B．气体内能增加必定小于20 J
C．气体内能增加可能小于20 J
D．气体内能可能不变
3．采用绝热(即不与外界交换热量)的方式使一定量的气体由初态A变化至末态B.对于不同的绝热方式，下面说法正确的是(　B　)
A．对气体所做的功不同
B．对气体所做的功相同
C．对气体不需做功，因为没有能量的传递
D．以上三种说法都不对
4．在给自行车轮胎打气时，会发现胎内空气温度升高，这是因为(　D　)
A．胎内气体压强不断增大，而容积不变
B．轮胎从外界吸热
C．外界空气温度本来就高于胎内气体温度
D．打气时，外界不断地对胎内气体做功
链接高考
1.一定质量的气体经历一缓慢的绝热膨胀过程。设气体分子间的势能可忽略，则在此过程中　（ D ）
A．外界对气体做功，气体分子的平均动能增加　　
B．外界对气体做功，气体分子的平均动能减少
C．气体对外界做功，气体分子的平均动能增加
D．气体对外界做功，气体分子的平均动能减少
作业：教材（1、2）