《导学案》2021版高中物理(人教版选修3-3)教师用书：10.2-热和内能-讲义-Word版含答案.docx

课时10.2热 和 内 能1.知道热传递的三种方式,知道热传递是转变系统内能的一种方式。2.知道传递的热量与内能变化的关系,会区分热量和内能的概念。3.知道热传递与做功对转变系统的内能是等效的,知道做功与热传递在转变系统内能上的区分。重点难点:热传递发生的条件及热量的传递方向,热量和内能的关系。理解做功和热传递对转变内能是等效的,区分热量和内能。教学建议:教材中首先分析系统在单纯的热传递过程中系统内能的变化,自然引出热量与系统内能概念的区分和联系,最终争辩做功与热传递在转变系统内能上的异同。在进行本节教学时,建议接受下面的方法入手:让同学自己想方法将一段铁丝的温度上升。有的同学会想到通过做功的方法,将铁丝来回多次弯折,最终使得铁丝发烫;有的同学会想到直接将铁丝放在火上烧,或与高温物体(如锅炉壁)直接接触,等等。还可以让同学列举生疏的生活事例,自己举例,相互争辩归类,从而进一步把握转变系统内能的方法。导入新课:当我们双手靠近火源时,马上就会感受到手变热了;冬天,当天气冷时,我们搓搓手就会感到手暖一些。思考一下内能的概念,你认为转变物体的内能有几种方式?1.热传递(1)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,即热量从高温物体传到了低温物体,这个过程就叫作热传递。(2)热传递的方式:热传导、热对流和热辐射。(3)热传递的条件:存在温度差。(4)热传递过程实质是能量转移的过程。2.热传递与内能转变的关系(1)在单纯热传递中,系统从外界吸取多少热量,系统的内能就增加多少,即Q吸=U。(2)在单纯热传递中,系统向外界放出多少热量,系统的内能就削减多少,即Q放=U。(3)热传递转变物体内能的过程是物体间能量转移的过程,热传递使物体的内能发生变化时,内能转变的多少可用热量来量度。1.热传递有哪几种方式?解答:热传导、热对流、热辐射。2.到了冬天人们会实行很多方式取暖。电暖器就是很常见的一种取暖工具,电暖器是接受哪种方式供暖的?能不能说电暖器具有多少热量?解答:热传递。不能。3.推断下列说法是否正确。(1)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)热量确定从内能多的物体传递给内能少的物体。(4)两个物体能够发生热传递的条件是它们的温度不同。解答:(1)热量是个过程量,只有当两物体发生热传递时,热量才从一个物体转移到另一个物体,(1)错。(2)热量是个过程量,不能说内能多的物体含有的热量就多,(2)错。(3)热传递的条件是两物体存在温差,热量是从温度高的物体传递给温度低的物体,(3)错。(4)温度不同是两个物体能够发生热传递的条件,故(4)对。主题1:热量、内能和温度问题:阅读课本相关内容,回答下列问题。(1)热传递的条件是什么?发生热传递与物体内能的多少是否有关?(2)依据Q=U,能否说热量就是内能?(3)在单纯的热传递过程中,怎样计算内能的增量?解答:(1)热传递的条件:存在温度差。发生热传递与物体内能的多少无关。只要存在温度差,热量就会从高温物体传到低温物体,与原来物体内能的多少无关。热传递过程中能量可以由内能大的物体传到内能小的物体,也可以由内能小的物体传到内能大的物体。(2)不能。热量是过程量,可以测量,只有在发生热传递时才有意义;内能是状态量,不行测量。(3)当系统从状态1经过单纯热传递达到状态2时,内能的增加量U等于外界对系统传递的热量Q,即U=Q。学问链接:对于内能和温度,从宏观看,温度表示的是物体的冷热程度;从微观看,温度反映了分子热运动的猛烈程度,是分子平均动能的标志。主题2:做功与热传递问题:(1)做功转变内能的实质是什么?(2)热传递转变内能的实质是什么?(3)做功和热传递都能转变物体的内能,做功和热传递在转变物体内能上的意义是否相同?解答:(1)做功转变内能的实质是内能和机械能之间相互转化。外界对系统做功,机械能转化为内能;系统对外界做功,内能转化为机械能。(2)(3)不相同。热传递是物体间内能的转移,即内能从物体的一部分传到另一部分,或从一个物体传递到另一个物体。做功转变内能是物体的内能与其他形式的能量的转化,如内能与机械能、内能与电能等发生转化。学问链接:做功和热传递都可以转变物体的内能,从它们转变内能的最终结果看,两者是等效的。1.(考查物体内能的转变方式)下面各例子中是通过热传递转变物体的内能的是()。A.太阳把地面晒热B.刹车时轮胎变热C.汽缸内的气体被压缩,气体温度上升D.用砂轮磨刀具时,刀具温度上升【解析】刹车、压缩气体、砂轮磨刀,都是做功转变物体的内能,太阳通过热辐射把地面晒热,故选A。【答案】A【点评】做功是内能与其他形式能的转化;热传递只是不同物体(或一个物体的不同部分)之间内能的转移。2.(考查热传递的特征)A、B两物体之间接触,但没有发生热传递,则()。A.两物体所含有的热量相等B.两物体的内能相等C.两物体的温度相同D.两物体的内能不愿定相等【解析】处于热平衡的两物体温度相等,不发生热传递。物体的内能取决于物体的物质的量、温度和体积,温度相等,内能不愿定相等,所以选项C、D正确。【答案】CD【点评】热传递发生的条件是物体间存在着温度差,高温物体放出热量,低温物体吸取热量,若两物体温度相同,它们之间便不会发生热传递。3.(考查内能和热量的物理意义)下列关于内能和热量的说法中正确的是()。A.马铃薯所含热量高B.内能越大的物体所含热量也越多C.热量总是自发地从内能大的物体传向内能小的物体D.热量总是自发地从温度高的物体传向温度低的物体【解析】食物所含“热量”是指食物被消化后所能释放出的能量,不是科学意义上的热量。同时,热量是过程量,只有在热传递过程中才有意义,故A、B错误。热量总是自发地从温度高的物体传向温度低的物体,与物体内能大小无关,所以C错误、D正确。【答案】D【点评】热量只是反映物体在状态变化过程中所迁移的能量,是用来衡量物体内能变化的。有过程,才有变化,离开过程,毫无意义。就某一状态而言,只有“内能”,根本不存在什么“热量”和“功”。4.(考查温度、热量和功的意义)下列说法中正确的是()。A.温度相同时,不同物质的分子平均动能相同B.温度相同时,不同物质的分子平均速率相同C.热量、功、内能三者的物理意义不同D.热量和功都可以作为物体内能的量度【解析】温度是分子平均动能的标志,选项A正确、B错误;热传递和做功是转变物体内能的两种方式,所以可以量度内能的转变,但不能量度内能,内能是状态量,三者的物理意义不同,所以选项C正确、D错误。【答案】AC【点评】做功是能量转化的量度,在热现象中,做功的过程是其他形式的能与内能发生转化。一个物体的内能是无法测量的,但内能的变化可以通过做功或热传递来求出。拓展一:热传递、热量和内能的联系与区分1.一铜块和一铁块质量相等,铜块的温度t1比铁块的温度t2高,当它们接触在一起时,假如不与外界交换能量,则()。A.到热平衡的整个过程中,铜块内能的削减量等于铁块内能的增加量B.在两者达到热平衡以前的任意一段时间内,铜块内能的削减量不等于铁块内能的增加量C.达到热平衡时,铜块的温度t=D.达到热平衡时,两者的温度相等【分析】热平衡状态时两个物体的温度确定是相等的。【解析】一个系统在热交换的过程中,假如不与外界发生热交换,温度高的物体放出的热量等于温度低的物体吸取的热量,直到温度相等,不再发生热交换为止。而热量是热传递过程中内能变化的量度,所以选项A、D正确,选项B错误。依据热平衡方程,c铜m(t1-t)=c铁m(t-t2),解得t=,由此可知选项C错误。【答案】AD【点拨】两个物体相接触,能够发生热传递的前提条件是两者之间存在温度差,热传递过程中内能转移的量可用热量来量度,热传递的最终结果是两者温度相等。拓展二:转变物体内能的两种方式2.对于热量、功、内能三个量,下列说法中正确的是()。A.热量、功、内能三个量的物理意义是等同的B.热量和功可作为物体内能的量度C.热量、功和内能的国际单位都相同D.热量和功由过程打算,而内能由物体状态打算【分析】热量是指热传递过程中转移的能量,通过热传递可以使物体内能转变。【解析】热量和功都是过程量,热量是内能转移的量度,功是能量转化的量度。内能是描述物体状态的物理量,取决于物体的物质的量、温度和体积,三者的国际单位都是焦耳(J)。对于不同的物理过程,做的功和热传递的热量一般不同,所以C、D正确。【答案】CD【点拨】(1)转变内能的两种方式的比较:比较项目做功热传递内能变化外界对物体做功,物体的内能增加;物体对外界做功,物体的内能削减物体吸取热量,内能增加;物体放出热量,内能削减物理实质其他形式的能与内能之间的转化不同物体间或同一物体不同部分之间内能的转移相互联系做确定量的功或传递确定量的热量在转变内能的效果上是相同的(2)当一个系统的内能发生转变时,必定伴随着做功或热传递现象。(3)假如仅从内能的转变效果上看,无法区分内能是通过做功转变的,还是通过热传递转变的。热和内能