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1、1功和内能 2热和内能 学习目标 1.了解焦耳的两个实验的原理，知道做功和热传递的实质.2.知道做功和热传递是 改变内能的两种方式，理解做功和热传递对改变系统内能是等效的，明确两种方式的区别.3. 明确内能、功、热量、温度四个物理量的区别和联系 一、功和内能 导学探究 (1)在焦耳的许多实验中，有两个最具有代表性：一个实验是让重物下落带动叶片搅拌容器中 的水，引起水温上升；另一个实验是通过电流的热效应给水加热焦耳的这两个实验说明了 什么问题？ (2)如图 1，在有机玻璃筒底放少量浸有乙醚的棉花，压下活塞，观察棉花的变化 图 1 你能看到什么现象？实验现象说明了什么？ 图中用力按压活塞时为什么一
2、定要迅速？ (3)如图 2，小孩沿滑梯下滑时屁股通常会感到发热，这是为什么？ 图 2 答案(1)做功和热传递对改变物体的内能是等效的 (2)可以看到棉花燃烧实验现象说明压缩空气做功，使空气内能增大，达到棉花的燃点后 引起棉花燃烧 迅速按下活塞是为了减少甚至杜绝热传递，创造一个绝热条件 (3)小孩沿滑梯下滑时克服摩擦力做功，内能增加 知识梳理 1焦耳的实验 (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 (2)代表性实验 重物下落带动叶片搅拌容器中的水，引起水温上升 通过电流的热效应给水加热 (3)实验结论：要使系统状态通过绝热过程发生变化，做功的量只由
3、过程始末两个状态决定， 而与做功的方式无关(填“有关”或“无关”) 2功和内能 (1)内能 微观：所有分子的动能和势能之和 宏观：只依赖于热力学系统自身状态的物理量 (2)功和内能：在绝热过程中，外界对系统做的功等于系统内能的增加量，即 UW. (3) UW 适用条件是绝热过程 (4)在绝热过程中：外界对系统做功，系统的内能增加；系统对外界做功，系统的内能减少 即学即用 判断下列说法的正误 (1)某一系统经历绝热过程时，只要初、末状态相同，则做功的数量也一定相同() (2)在绝热过程中，做功方式不同会直接影响系统状态变化的最终结果() (3)转动的叶片不断搅动水，水温升高() (4)在绝热过程
4、中，外界对气体做功，气体内能增加() (5)在绝热过程中，气体对外界做功，气体内能减少() 二、热和内能 导学探究 (1)用铁锤反复敲击铁棒，铁棒的温度会升高，把铁棒放在碳火上烧，铁棒的温 度也会升高，这说明了什么问题？ (2)如图 3 所示是热传递的三种方式 传导、对流和辐射 图 3 这三种方式在传递能量时有什么共同点？ 热传递和做功都可以改变物体的内能，这两种方式在改变物体内能时本质上又有什么不 同？ 答案(1)说明做功和热传递都能改变物体的内能 (2)三种方式都是热量从一个物体传递到另外一个物体 热传递是内能在物体间转移，做功是其他形式的能和内能之间的转化 知识梳理 1热传递 (1)条件
5、：物体的温度不同 (2)热传递：热量总是从高温物体向低温物体传递 2热和内能 (1)热量：它是在单纯的传热过程中系统内能变化的量度 (2)表达式： UQ. (3)热传递与做功在改变系统内能上的异同 做功和热传递都能引起系统内能的改变 做功时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 即学即用 判断下列说法的正误 (1)做功和热传递都可以改变物体的内能，从效果上是等效的() (2)热传递只能发生在两个物体间，同一物体不能发生热传递() (3)功和内能都是能量转化的量度() 一、对功和内能的理解 1做功与内能变化的关系 (1)做功改变物体内能的过程是其他形
6、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 2功与内能的区别 (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，只有内能变化越大时，相应地做功才 越多 例 1如图 4 所示，活塞将汽缸分成甲、乙两气室，汽缸、活塞(连同拉杆 )是绝热的，且不 漏气以 E甲、 E乙分别表示甲、 乙两气室中气体的内能，则在将拉杆缓慢向外拉的过程中() 图 4 AE 甲不变， E乙减小 BE 甲不变， E乙增大 CE 甲增大， E乙不变 DE 甲增
7、大， E乙减小 答案D 解析本题解题的关键是明确甲、乙两气室气体都经历绝热过程，内能的改变取决于做功的 情况对甲室内的气体，在拉杆缓慢向外拉的过程中，活塞左移，压缩气体，外界对甲室内 的气体做功，其内能应增大；对乙室内的气体，活塞左移，气体膨胀，乙室内的气体对外界 做功，内能应减小 1 压缩气体，外界对气体做功，内能增大，温度升高，柴油机就是利用这个原理点火的. 2 在绝热过程中，末态内能大于初态内能时， U 为正， W 为正，外界对系统做功.末态内能 小于初态内能时， U 为负， W 为负，系统对外界做功. 针对训练1如图 5 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
8、， 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() 图 5 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 答案C 解析向下压活塞，力F 对气体做功，气体的内能增加，温度升高，对活塞受力分析可得出 气体的压强增大，故选项C 正确 二、对热和内能的理解 1在单纯传热中， 系统从外界吸收多少热量，系统的内能就增加多少；系统向外界放出多少 热量，系统的内能就减少多少即 UU2 U1Q. 2传热改变物体内能的过程是
9、物体间(或一个物体的不同部分)内能转移的过程 例 2(多选 )关于热传递，下列说法正确的是() A热传递中，热量一定从含热量多的物体传向含热量少的物体 B两个物体间发生热传递的条件是它们之间有温度差 C在热传递中热量一定从内能多的物体传向内能少的物体 D内能相等的两个物体相互接触时，也可能发生热传递 答案BD 解析热量的概念只有在涉及能量传递时才有意义，所以不能说物体含有多少热量，A 错误； 物体间发生热传递的条件是物体间存在温度差，B 正确；在热传递中，热量一定从温度高的 物体传向温度低的物体，温度高的物体内能不一定多，故C 错误， D 正确 1 热传递与物体的内能的多少无关，只与两个物体或
10、一个物体的两部分的温度差有关，热 量总是从高温物体自发地传递到低温物体. 2 热传递过程中，能量可以由内能大的物体传递到内能小的物体上，也可以由内能小的物体 传递到内能大的物体上. 针对训练2(多选 )在外界不做功的情况下，物体的内能增加了50 J，下列说法中正确的是 () A一定是物体放出了50 J 的热量 B一定是物体吸收了50 J 的热量 C一定是物体分子动能增加了50 J D物体分子的平均动能可能不变 答案BD 三、内能和相关概念的辨析 1内能与热量 内能是状态量，可以说系统具有多少内能而不能说传递多少内能；热量是过程量，不能说系 统具有多少热量，只能说传递了多少热量 2热量与温度 热
11、量是系统的内能变化的量度，而温度是系统内部大量分子做无规则运动的激烈程度的标 志虽然热传递的前提是两个系统之间要有温度差，但是传递的是热量，不是温度 3热量与功 热量和功，都是系统内能变化的量度，都是过程量，一定量的热量与一定量的功相当，功是 能量变化的量度，但它们之间有着本质的区别 例 3关于温度、热量、功和内能，以下说法正确的是() A同一物体温度高时，含有的热量多 B物体的内能越大，含有的热量就越多，温度也越高 C外界对系统做功W，内能必定增加 D发生热传递的条件是两物体之间存在温度差 答案D 解析热量是物体间进行热传递时内能的转移，不能说物体含有多少热量，故A 错；物体的 吸热或放热对
12、应物体的内能变化，并不对应物体内能的大小，故B 错；由于做功和热传递都 可引起物体内能的变化，只根据做功无法准确判断物体内能的变化，故C 错；物体间发生热 传递的条件是存在温度差，故D 对 物理量之间进行比较时，关键是弄清物理量的概念及其意义，特别是容易混淆的一些概念， 它们一定有不同之处，如内能、功和热量的区别关键之处是状态量与过程量. 针对训练3关于物体的内能和热量，下列说法中正确的是() A热水的内能比冷水的内能多 B温度高的物体其热量必定多，内能必定大 C在热传递过程中，内能大的物体其内能将减小，内能小的物体其内能将增大，直到两物 体的内能相等 D热量是热传递过程中内能转移的量度 答案
13、D 解析物体的内能由温度、体积及物体的质量决定，不是只由温度决定，故选项A、 B 错； 在热传递过程中，热量由高温物体传给低温物体，而与物体的内能大小无关，所以完全有可 能是内能大的物体内能继续增大，内能小的物体内能继续减小，故选项C 错；关于热量的论 述，选项D 是正确的 1(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() 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 答案AC 解析阳光照射下水温升高是热辐射使水的温度升高，在炉火上烧水是热传导和对流使水的 温度升高，用铁锤锤打铅块的过
14、程，是做功的过程， 铅块温度升高， 是由于外界做功引起的电 视机工作时，电流通过各元件，电流做功使其温度升高可见A、C 不是由做功引起系统温 度变化的，故选A、C. 2一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 答案D 解析绝热膨胀过程是指气体膨胀过程未发生热传递，膨胀过程气体体积增大，气体对外界 做功 W0.由 UU2U1W 可知，气体内能减少由于气体分子间的势能可忽略，故气 体分子的平
15、均动能减少 3下列说法正确的是() A若 A、B 两物体接触但没有热传递，则两物体所包含的热量相等 B做功和热传递的共同点是都能使系统内能改变 C一物体先后经几个不同的物理过程，其温度均从t1升高到 t2.则在这些过程中物体一定从 外界吸收相同的热量 D高温物体内能多，低温物体内能少 答案B 解析A、B 两物体没有发生热传递是因为两物体温度相等，A 错做功和热传递都是改变内 能的方式， B 对一物体温度从t1升高到 t2，内能的改变可能是由于吸收了热量，也可能是 外界对物体做了功，C 错高温物体分子的平均动能大，内能不一定大，D 错 4(多选 )对于热量、功、内能三个量，下列说法中正确的是()
16、 A热量、功、内能三个量的物理意义是等同的 B热量和功二者可作为物体内能大小的量度 C热量、功和内能的国际单位都相同 D热量和功是由过程决定的，而内能是由物体的状态决定的 答案CD 解析热量、 功和内能的国际单位都是焦耳，但热量、 功和内能三个量的物理意义是不同的， 热量和功是过程量，内能是状态量，热量和功二者可作为物体内能改变的量度而不是内能大 小的量度故A、B 错误， C、D 正确 一、选择题 1(多选 )用下述方法改变物体的内能，属于做功的方式是() A用锤子打铁时，铁块发热 B用磨刀石磨刀时，刀发热 C双手互搓，手发热 D用天然气烧水 答案ABC 解析A、B、C 中的过程都是力对系统(
17、铁块、 刀、手)做功， 内能增加和温度升高的过程而 D 中的用天然气烧水则是通过热传导和热对流来实现水温升高的 2(多选 )一定质量的气体封闭在绝热的汽缸内，当用活塞压缩气体时，一定增大的物理量有 (不计气体分子势能)() A气体体积B气体分子密度 C气体内能D气体分子的平均动能 答案BCD 3一个铁块沿斜面匀速下滑，关于铁块的机械能和内能的变化(忽略热传递 )，下列判断中正 确的是 () A铁块的机械能和内能都不变 B铁块的机械能减小，内能不变 C铁块的机械能增大，内能增大 D铁块的机械能减小，内能增大 答案D 解析铁块沿斜面匀速下滑时，动能不变，势能减小，所以铁块的机械能一定减小铁块沿 斜
18、面匀速滑下，说明此斜面一定是不光滑的，铁块下滑时克服摩擦力做功，铁块损失的机械 能转化为铁块和斜面的内能，因此铁块的温度会升高，内能增大 4图 1 为某种椅子与其升降部分的结构示意图，M、N 两筒间密闭了一定质量的气体，M 可 沿 N 的内壁上下滑动，设筒内气体不与外界发生热交换，在M 向下滑动的过程中() 图 1 A外界对气体做功，气体内能增大 B外界对气体做功，气体内能减小 C气体对外界做功，气体内能增大 D气体对外界做功，气体内能减小 答案A 解析在 M 向下滑动的过程中，气体体积缩小，外界对气体做功，又气体不与外界发生热交 换，故气体内能增加，故正确答案为A. 5如图 2 所示， 厚壁
19、容器的一端通过胶塞插进一支灵敏温度计和一根气针，另一端有个用卡 子卡住的可移动胶塞用打气筒缓慢地向容器内打气，使容器内的压强增大到一定程度，这 时读出温度计示数打开卡子，胶塞冲出容器口后() 图 2 A温度计示数变大，实验表明气体对外界做功，内能减少 B温度计示数变大，实验表明外界对气体做功，内能增加 C温度计示数变小，实验表明气体对外界做功，内能减少 D温度计示数变小，实验表明外界对气体做功，内能增加 答案C 解析打开卡子，胶塞冲出容器口后，密封气体体积增大，气体膨胀对外做功，气体内能减 少，同时温度降低，温度计示数变小 6关于物体的内能，下列说法中正确的是() A温度相同的同种气体它们的内
20、能一定相等 B体积相同的同种气体它们的内能一定相等 C机械能越大的物体内能也越大 D物体的内能与物体的温度和体积都有关系 答案D 7关于内能、温度和热量，下列说法中正确的是() A物体的温度升高时，一定吸收热量 B物体沿斜面下滑时，内能将增大 C物体沿斜面匀速下滑时，内能可能增大 D内能总是从高温物体传递给低温物体，当内能相等时热传递停止 答案C 解析改变物体内能的两种方法：做功和热传递温度升高，内能增加，但不一定是吸收热 量， A 错误；物体沿斜面下滑时，可能不受摩擦力，内能可能不变，B 错误；物体克服摩擦 力做功，摩擦生热，内能可能增大，C 正确；热传递的条件是物体间存在温度差，热量从温
21、度高的物体传递给温度低的物体，温度相同后热传递停止，D 错误 8某驾驶员发现中午时车胎内的气压高于清晨时的，且车胎体积增大若这段时间胎内气体 质量不变且可视为理想气体，那么() A外界对胎内气体做功，气体内能减小 B外界对胎内气体做功，气体内能增大 C胎内气体对外界做功，内能减小 D胎内气体对外界做功，内能增大 答案D 解析中午，车胎体积增大，故胎内气体对外界做功，胎内气体温度升高，故胎内气体内能 增大， D 项正确 9(多选 )下列现象中，哪些是通过热传递的方式改变物体内能的() A打开电灯开关，灯丝的温度升高，内能增加 B夏天喝冰镇汽水来解暑 C陨石在大气层中下落，温度升高 D太阳能热水器
22、在阳光照射下，水的温度逐渐升高 答案BD 解析A 选项是电流做功改变内能，C 选项是摩擦力做功改变内能，只有B、D 选项是通过 热传递的方式改变物体内能的，故选B、D. 10.如图 3 所示，绝热容器中间用隔板隔开，左侧装有气体，右侧为真空现将隔板抽掉，让 左侧气体自由膨胀到右侧直至平衡，在此过程中() 图 3 A气体对外界做功，温度降低，内能减少 B气体对外界做功，温度不变，内能不变 C气体不做功，温度不变，内能不变 D气体不做功，温度不变，内能减少 答案C 解析气体向真空膨胀，不做功；此为绝热容器，无热传递，Q0. 二、非选择题 11.(1)某同学做了一个小实验；先把空的烧瓶放入冰箱冷冻，
23、一小时后取出烧瓶，并迅速把一 个气球紧密地套在瓶颈上，然后将烧瓶放进盛满热水的烧杯里，气球逐渐膨胀起来，如图4 所示 这是因为烧瓶里的气体吸收了水的_，温度 _，体积 _ 图 4 (2)若只对一定质量的理想气体做1 500 J 的功， 可使其温度升高5 K若改成只用热传递的方 式，使气体温度同样升高5 K ，那么气体吸收_ J 的热量如果对该气体做了2 000 J 的功，使其温度升高了5 K，表明在该过程中，气体还_(选填“吸收”或“放出”) 热量 _J. 答案(1)热量升高增大(2)1 500放出500 解析(1)烧瓶内的气体要从热水中吸收水的热量，温度升高，体积增大 (2)做功和热传递都可以改变物体的内能，且是等效的 精品推荐强力推荐值得拥有 精品推荐强力推荐值得拥有