高中物理(选修3-3)第10章.热力学定律

新课标人教版课件系列《高中物理》选修3-3第十章《热力学定律》10.1《功和内能》教学目标知识与技能1．知道什么是绝热过程。2．从热力学的角度认识内能的概念。3．理解做功与内能改变的数量关系。4．知道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知识回顾什么叫内能？与哪些因素有关？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OC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试解释这个实验说明了什么？焦耳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。焦耳热功当量实验装置—机械功焦耳热功当量实验装置—电功一、绝热过程焦耳的实验说明什么问题？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。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？重力电场力二、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——U△U＝U2－U1△U＝W1.下列说法正确的是（）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D练习巩固2.一个铁块沿斜面匀速滑下，关于物体的机械能和内能的变化，下列判断中正确的是（）A物体的机械能和内能都不变B物体的机械能减少，内能不变C物体的机械能增加，内能增加D物体的机械能减少，内能增加D如图所示,绝热具有一定质量的活塞,活塞的上部封闭着气体,下部为真空,活塞与器壁的摩擦忽略不计,置于真空中的轻弹簧的一端固定于理想气体容器的底部.另一端固定在活塞上,弹簧被压缩后用绳扎紧,此时弹簧的弹性势能为EP(弹簧处于自然长度时的弹性势能为零),现绳突然断开,弹簧推动活塞向上运动,经过多次往复运动后活塞静止,气体达到平衡态,经过此过程（）A．EP全部转换为气体的内能B.EP一部分转换成活塞的重力势能,其余部分仍为弹簧的弹性势能C．EP全部转换成活塞的重力势能和气体的内能D．EP一部分转换成活塞的重力势能,一部分转换为气体的内能,其余部分仍为弹簧的弹性势能04年全国理综17理想气体D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为什么会呈现雾状？05年全国卷Ⅲ19.一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（）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DAB活塞将气缸分成AB两气室，气缸活塞(连同拉杆)是绝热的，且不漏气。则在将拉杆缓慢向外拉动的过程中，两部分气体的内能如何变化？10.2《热和内能》教学目标1．在物理知识方面要求：（1）知道分子的动能，分子的平均动能，知道物体的温度是分子平均动能大小的标志。（2）知道分子的势能跟物体的体积有关，知道分子势能随分子间距离变化而变化的定性规律。（3）知道什么是物体的内能，物体的内能与哪个宏观量有关，能区别物体的内能和机械能。（4）知道做功和热传递在改变物体内能上是等效的，知道两者的区别，了解热功参量的意义。2．在培养学生能力方面，这节课中要让学生建立：分子动能、分子平均动能、分子势能、物体内能、热量等五个以上物理概念，又要让学生初步知道三个物理规律：温度与分子平均动能关系，分子势能与分子间距离关系，做功与热传递在改变物体内能上的关系。因此，教学中着重培养学生对物理概念和规律的理解能力。3．渗透物理学方法的教育：在分子平均动能与温度关系的讲授中，渗透统计的方法。在分子间势能与分子间距离的关系上和做功与热传递关系上都要渗透归纳推理方法。二、重点、难点分析1．教学重点是使学生掌握三个概念（分子平均动能、分子势能、物体内能），掌握三个物理规律（温度与分子平均动能关系、分子势能与分子之间距离关系、热传递与功的关系）。2．区分温度、内能、热量三个物理量是教学上的一个难点；分子势能随分子间距离变化的势能曲线是教学上的另一难点。三、教具1．压缩气体做功，气体内能增加的演示实验：圆形玻璃筒、活塞、硝化棉。2．幻灯及幻灯片，展示分子间势能随分子间距离变化而变化的曲线。一、热传递两个温度不同的物体互相接触时温度高的物体要降温，温度低的物体要升温，并将持续到系统间达到热平衡即温度相等为止，这个过程称之为热传递热传递的三种方式：热传导、热对流、热辐射二、热和内能在外界对系统没有做功的情况下，内能和热量之间有什么样的关系呢？即在外界对系统不做功的情况下，外界传递给系统的热量等于系统内能的改变量△U＝Q做功和热传递对改变物体的内能的区别二、热和内能做功是内能和其他形式的能发生转化热传递是不同物体或同一物体不同部分内能的转移做功和热传递都能改变系统的内能，这两种方式是等效的，都能引起系统内能的改变，但是它们还是有重要区别的△U＝Q{△U＝W例1如果铁丝的温度升高了，则（）A.铁丝一定吸收了热量B.铁丝一定放出了热量C.外界可能对铁丝做功D.外界一定对铁丝做功解析：做功和热传递对改变物体的内能是等效的，温度升高可能是做功，也可能是热传递。故C正确。答案：C例2下列关于热量的说法，正确的是（）A.温度高的物体含有的热量多B.内能多的物体含有的热量多C.热量、功和内能的单位相同D.热量和功都是过程量，而内能是一个状态量解析：热量和功都是过程量，而内能是一个状态量，所以不能说温度高的物体含有的热量多，内能多的物体含有的热量多；热量、功和内能的单位相同都是焦耳。选C、D答案：C、D注意：热量是单纯的传热过程中系统内能变化的一个量度，是一个过程量，不能讲在某个时刻物体具有多少热量应该讲在热传递过程中有多少热量从高温物体传递到了低温物体热传导－－热沿着物体传递的热传递方式，不同物质传到热的能力各不相同，容易传到热的物体称之为热的良导体，所有金属都是热的良导体，不容易传导热的物体称之为热的不良导体，如空气、橡胶、绒毛、棉纱、木头、水、油等热对流－－靠液体或气体的流动来传递热的方式，热对流是液体和气体所特有的热传递方式热辐射－－热从高温物体向周围以电磁波的形式沿直线射出去的方式，热辐射不依赖媒介质，可在真空中进行，温差越大，表面颜色越深，物体向外的热辐射能力越强一、热传递说明：两个温度不同的物体互相接触时温度高的物体要降温，温度低的物体要升温，并将持续到系统间达到热平衡即温度相等为止。在这个过程中我们说，热量从高温物体传递到了低温物体，这个过程称之为热传递。问：热传递分别有哪几种方式？（热传导、热对流、热辐射）问：这三种方式如何区分？（热沿着物体传递的传递方式，不同物质传到热的能力各不相同，容易传到热的物体称之为热的良导体，所有金属都是热的良导体，不容易传导热的物体称之为热的不良导体，如空气、橡胶、绒毛、棉纱、木头、水、油等；热对流是靠液体或气体的流动来传递热的方式，热对流是液体和气体所特有的热传递方式，热辐射是热从高温物体向周围以电磁波的形式沿直线射出去的方式，热辐射不依赖媒介质，可在真空中进行，温差越大，表面颜色越深，物体向外的热辐射能力越强）二、热和内能问：改变物体的内能有哪两种方式？（做功和热传递）问：在系统绝热过程中，内能和功之间有怎样的关系？（△U＝W，即在系统和外界没有热交换的情况下，外界对系统所做的功等于系统内能的改变量）问：在外界对系统没有做功的情况下，内能和热量之间有什么样的关系呢？（△U＝Q，即在外界对系统不做功的情况下，外界传递给系统的热量等于系统内能的改变量）问：热量有什么需要注意的地方？（内能是单纯的传热过程中系统内能变化的一个量度，是一个过程量，与功类似，我们知道功是一个过程量，不能讲某个时候物体具有多少功，而应该讲在某个过程中物体做了多少功。与此相类似，不能讲在某个时刻物体具有多少热量应该讲在热传递过程中有多少热量从高温物体传递到了低温物体）问：做功和热传递对改变物体的内能有什么区别吗？（做功是内能和其他形式的能如机械能、电能等等发生转化；而热传递是不同物体或同一物体不同部分内能的转移）10.3《热力学第一定律能量守恒定律》教学目标（1）知道热力学第一定律，理解能量守恒定律（2）对热力学第一定律的数学表达式有简单认识（3）知道永动机是不可能的•分子因热运动而具有的能量•同温度下各个分子的分子动能ＥK不同•分子动能的平均值仅和温度有关分子动能•分子间因有相互作用力而具有的、由它们相对位置决定的能量•r＜r0时,r↓→ＥP↑;ｒ＞ｒ0时,r↑→ＥP↑;ｒ＝ｒ0时，ＥP最低•ＥP随物态的变化而变化分子势能•物体内所有分子的ＥK和ＥP总和•物体的内能与温度和体积有关，还和物体所含的分子数有关。物体内能复习题：1、下列说法正确吗?A、物体所有分子的动能的总和=物体的动能B、速度快的分子比速度慢的分子温度高C、温度高物体中的分子运动速度大于温度低的物体中的分子运动速度.2.10Kg500C水分子的平均动能____1Kg500C水分子平均动能10Kg500C水的内能_____1Kg500C的水的内能等于大于3、关于内能，下列说法正确的是A、温度相同的物体内能一样多B、一罐气放在卡车上随卡车做加速运动，罐中气体动能越来越大，所以内能也越来越大C、一定质量的物体的内能，由温度和体积决定D、某物体的内能为E，含分子数为n个，那么每个分子的内能为E/n机械能增大C改变内能的两种方式做功热传递对内对外吸热放热内能增加内能增加内能减少内能减少（外界对物体做功）（物体对外界做功）（物体从外界吸热）（物体对外界放热）（3）做功和热传递在改变内能效果上是等效的做功和热传递的区别（1）做功改变内能：实质上是其它形式的能和内能之间转化（2）热传递：实质上是各物体间内能的转移内能是一个状态量，一个物体在不同的状态下有不同的内能内能与热量的区别热量是一个过程量，它表示由于热传递而引起的变化过程中转移的能量，即内能的改变量。如果没有热传递，就没有热量可言，但此时仍有内能1、下列说法中正确的是:A、做功和热传递是改变物体内能的两种不同的物理过程B、做功和热传递在改变物体内能上是等效的，因此对物体做功就是对物体传热C、热量是在热传递中，从一个物体向另一个物体或物体一部分向另一部分转移的内能的多少D、高温的物体具有热量多，低温的物体具有热量少E、冷和热的物体混合时，热的物体把温度传给冷的物体，最后温度相同（A，C）2、关于物体内能，下列说法中正确的是:A、手感到冷时，搓搓手就会感到暖些，这是利用做功来改变物体内能B、将物体举高或使它们的速度增大，是利用作功来使物体内能增大C、阳光照晒衣服，衣服的温度升高，是利用热传递来改变物体内能的D、用打气筒打气，筒内气体变热，是利用热传递来改变物体的内能（A，C）3.10Kg1000C水的内能_____10Kg1000C的水蒸气的内能10Kg00C水的内能_____10Kg00C的冰的内能小于大于对于物态发生变化的过程，由吸热或放热来分析物体内能的增减是一种很简便的判断方法.分子