2019-2020学年高中物理 第10章 热力学定律 1 功和内能课件 新人教版选修3-3

1功和内能通过以前的学习我们知道功和能是两个不可分割的概念．做功是改变能的方式之一，能的变化可以通过做功来完成．现在探究内能变化是如何通过做功和热传递来实现的．一、焦耳的实验1．系统只由于外界对它做功与外界交换能量，它不从外界________，也不向外界________，这样的过程叫做________．【答案】吸热放热绝热过程2．________可以改变物体的内能，外界对物体做功，内能________；物体对外界做功，内能________．【答案】做功增加减小二、内能当系统从状态1经过绝热过程达到状态2时，内能的增加量ΔU＝________就等于外界对系统所做的____W，即ΔU＝W.【答案】U2－U1功焦耳的两个实验有何异同两个实验实验一实验二做功方式通过重物下落带动叶片搅水，靠叶片与水摩擦使水温升高，通过机械功实现能量转化通过重物下落使发电机发电，电流通过电阻丝使水温升高，电功使能量转化实验条件容器及其中的水组成的系统与外界绝热共性外界对系统做功数值上相同，系统温度上升数值相同，内能改变相同1．(多选)英国物理学家焦耳的主要贡献是()A．发现了电流通过导体产生热量的定律，即焦耳定律B．测量了热和机械功之间的当量关系——热功当量C．第一次计算了气体分子的质量D．与W.汤姆孙合作研究了气体自由膨胀降温的实验【答案】ABD【解析】认真阅读、学习焦耳的有关资料，了解掌握焦耳的有关事迹以及一些科学研究过程，知道物理学家焦耳对自然科学的主要贡献．1．做功改变物体内能的过程是其他形式的能(如机械能)与内能相互转化的过程．2．在绝热过程中，外界对物体做多少功，就有多少其他形式的能转化为内能，物体的内能就增加多少；物体对外界做多少功，就有多少内能转化为其他形式的能，物体的内能就减少多少．即ΔU＝W.做功与内能的变化的关系3．压缩气体，外界对气体做了功，气体的内能增加，气体内能的增加量等于外界对气体做的功；气体膨胀，是气体对外界做功，气体内能减少，气体内能的减少量等于气体膨胀对外做的功．温馨提示：(1)功是过程量，内能是状态量．(2)在绝热过程中，做功一定能引起内能的变化．(3)物体的内能大，并不意味着做功多．在绝热过程中，只有内能变化较大时，对应着做功较多．2．(多选)(2019浦东名校期中)下列例子中通过做功改变物体内能的是()A．用锤子锤击金属块后，锤子和金属块都变热B．灼热的火炉使周围物体的温度升高C．手感到冷时，搓搓手就会觉得暖和些D．摩擦冰块使其熔解【答案】ACD解析：用锤子锤击金属块后，锤子和金属块都变热，是机械能转化成内能，故A正确；灼热的火炉使周围物体的温度升高是热传递改变内能，故B错误；搓手取暖是机械能转化成内能，故C正确；摩擦冰块使其熔解是机械能转化为内能，故D正确．例1如图所示，一定质量的理想气体密封在绝热(即与外界不发生热交换)容器中，容器内装有一可以活动的绝热活塞．今对活塞施以一竖直向下的压力F，使活塞缓慢向下移动一段距离后，气体的体积减小．若忽略活塞与容器壁间的摩擦力，则被密封的气体()外力做功和物体内能的变化A．温度升高，压强增大，内能减少B．温度降低，压强增大，内能减少C．温度升高，压强增大，内能增加D．温度降低，压强减小，内能增加解析：由于是绝热过程且是理想气体，W＝ΔE，所以内能增加，温度升高；另外，由pVT＝C可以判断出压强增大．答案：C1.(2019石景山一模)快递公司用密封性好、充满气体的塑料袋包裹易碎品，如图所示．假设袋内气体与外界没有热交换，当充气袋四周被挤压时，袋内气体()A．对外界做负功，内能增大B．对外界做负功，内能减小C．对外界做正功，内能增大D．对外界做正功，内能减小【答案】A解析：充气袋四周被挤压时，气体的体积减小，外界对气体做功，故气体对外界做负功，由于没有热交换，知气体的内能增大．故A正确，B、C、D错误.例2如图甲所示的容器中，A、B中各有一个可自由移动的活塞，活塞下面是水，上面是大气，大气压恒定，A、B的底部由带阀门K的管道相连，整个装置与外界绝热．打开阀门前，A中水面比B中水面高，打开阀门后，A中的水逐渐向B中流，最后达到同一高度，在这个过程中()机械能与内能相互联系的问题甲乙A．大气压力对水做功，水的内能增加B．水克服大气压力做功，水的内能减少C．大气压力对水不做功，水的内能不变D．大气压力对水不做功，水的内能增加解析：打开阀门K稳定后，容器A、B中的水面相平，相当于图乙所示斜线部分的水从A移到B，这部分水的重力势能减少了，即重力对水做了功，同时大气压力对A容器中的水做正功为p0SAhA，对B容器中的水做负功为p0SBhB，因为两部分水的体积相等，所以大气压力对水做的总功为零．由于容器绝热，系统与外界之间没有热交换，而重力对系统做正功，故水的内能增加．答案：D2．如图所示，A、B两装置均由一支一端封闭、一端开口且带有玻璃泡的管状容器和水银槽组成，除玻璃泡在管上的位置不同外，其他条件都相同．将两管抽成真空后，开口向下竖直插入水银槽中(插入过程没有空气进入管内)，水银柱上升至图示位置停止．假设这一过程水银与外界没有热交换，则下列说法正确的是()A．A中水银的内能增量大于B中水银的内能增量B．B中水银的内能增量大于A中水银的内能增量C．A和B中水银体积保持不变，故内能增量相同D．A和B中水银温度始终相同，故内能增量相同【答案】B【解析】大气压对水银槽中水银做功相同，这些功一部分转化为水银的内能，一部分转化为水银的重力势能．A中水银的重力势能大于B中水银的重力势能，故B中水银内能增量大于A中水银，B选项正确．