功、熱和內(nèi)能的改變-學(xué)案

3.1功、熱和內(nèi)能的改變

【學(xué)習目標】

一、知識與技能

1.知道絕熱過程的含義。

2.從熱力學(xué)的角度認識內(nèi)能的概念。

3.理解做功與內(nèi)能改變之間的關(guān)系。

4.知道熱傳遞過程中，物體吸收（放出）熱量，溫度升高（降低），內(nèi)能改變。

5.了解熱量的概念，熱量的單位是焦耳。

二、過程與方法

1.通過觀察、思考，知道物體的內(nèi)能是系統(tǒng)的一個狀態(tài)量。

2.通過探究活動，培養(yǎng)實驗探究能力、提高科學(xué)思維水平。

3.通過類比方法，建立內(nèi)能的概念。

三、情感、態(tài)度與價值觀

1.通過主動參與學(xué)習活動，激發(fā)學(xué)習物理的興趣。

2.通過實驗活動，培養(yǎng)實事求是的科學(xué)態(tài)度。

【學(xué)習重點】

1.做功與內(nèi)能改變關(guān)系的探究。

2.熱量與內(nèi)能改變關(guān)系的探究。

3.內(nèi)能概念的建立。

【學(xué)習難點】

內(nèi)能概念的建立。

【學(xué)習過程】

一、焦耳的實驗

1.系統(tǒng)只由于而與外界交換能量，它不從外界

，也不向外界,這樣的過程叫做絕熱過程。

2.焦耳實驗一（機械做功）

重物下落帶動輪葉旋轉(zhuǎn)，通過攪拌對絕熱容器內(nèi)的液體做功，使液體升溫，即狀態(tài)

發(fā)生變化。

結(jié)論：只要重力所做的功相同，容器內(nèi)水溫上升的數(shù)值都是,即系

統(tǒng)狀態(tài)的變化是O

3.焦耳實驗二（電流做功）

電流通過_______________使絕熱容器內(nèi)的液體溫度升高。

結(jié)論：對同一系統(tǒng)，在絕熱過程中只要相同，系統(tǒng)溫度上

升的數(shù)值就相同，即系統(tǒng)的狀態(tài)變化相同。

4.引導(dǎo)得出實驗結(jié)論：

對于絕熱系統(tǒng)，從狀杰1到狀態(tài)2,做功的值是,與具

體做功的過程、方式。

二、功與內(nèi)能的改變

1.內(nèi)能

任何一個熱力學(xué)系統(tǒng)都必定存在一個只依賴于的物

理量，這個物理量在兩個狀態(tài)間的差別與外界在絕熱過程中對系統(tǒng)所做的功相聯(lián)系。我

們把這個物理量稱為系統(tǒng)的內(nèi)能。

2.功和內(nèi)能改變關(guān)系：

當系統(tǒng)從狀態(tài)1經(jīng)過絕熱過程達到狀態(tài)2時，內(nèi)能的增加量△??=???-??i就等于

_________________________________________,即0

總結(jié)：做功可以改變系統(tǒng)的內(nèi)能。是系統(tǒng)內(nèi)能轉(zhuǎn)化的量度。

（1）外界對系統(tǒng)做功，系統(tǒng)的內(nèi)能O

（2）系統(tǒng)對外界做功，系統(tǒng)的內(nèi)能。

例題1；下圖為某種椅子與其升降部分的結(jié)構(gòu)示意圖，M、N兩筒間密閉了一定質(zhì)

量的氣體，M可沿N的內(nèi)壁上下滑動，設(shè)筒內(nèi)氣體不與外界發(fā)生熱交換，在M向下滑

動的過程中（）

A.外界對氣體做功，氣體內(nèi)能增大

B.外界對氣體做功，氣體內(nèi)能減小

C.氣體對外界做功，氣體內(nèi)能增大

D.氣體對外界做功，氣體內(nèi)能減小

答案：A

例題2：地面附近有一正在上升的空氣團，它與外界的熱交換忽略不計。己知大氣

壓強隨高度增加而降低，則該空氣團在上升過程中（不計氣團內(nèi)分子間的勢能）【）

A.體積減小，溫度降低

B.體積減小，溫度不變

C.體積增大，溫度降低

D.體積減小，溫度不變

答案：C

三、熱與內(nèi)能的改變

1.熱傳遞定義：O

2.熱傳遞的方式：o

3.發(fā)生熱傳遞的條件：當物體之間或物體的不同部分之間

時才能發(fā)生熱傳遞。

例題3：關(guān)于熱傳遞，下列說法正確的是（）

A.熱傳遞的實質(zhì)是溫度的傳遞

B.物體間存在溫度差，才能發(fā)生熱傳遞

C.熱傳遞可以在任何情況下進行

D.物體內(nèi)能發(fā)生改變，一定是吸收或放出了熱量

答案：C

4.熱與內(nèi)能的改變

教師總結(jié):

是在單純的傳熱過程中系統(tǒng)內(nèi)能變化的量度。

當系統(tǒng)從狀態(tài)1經(jīng)過單純的傳熱達到狀態(tài)2,內(nèi)能的增量△??=???-??i就等于外界向

系統(tǒng)傳遞的熱量??，即o

當熱量轉(zhuǎn)移到系統(tǒng)當中，稱為熱，內(nèi)能o

當熱量從系統(tǒng)轉(zhuǎn)移出去，稱為熱，內(nèi)能O

5.內(nèi)能與熱量的區(qū)別：

（1）內(nèi)能是一個_____________量，一個物體在不同的狀態(tài)下有不同的內(nèi)能。

（2）熱量是一個_____________量，它表示由于熱傳遞而引起的變化過程中轉(zhuǎn)移的

能量，即內(nèi)能的改變量。

（3）如果沒有熱傳遞，就沒有熱量可言，但此時仍有內(nèi)能。

【練習鞏固】

1.如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體密封在絕熱（即與外界不

發(fā)生熱交換）容器中，容器內(nèi)裝有一可以活動的絕熱活塞。今對

活塞施以一豎直向下的壓力F,使活塞緩慢向下移動一段距離后,

氣體的體積減小。若忽略活塞與容器壁間的摩擦力，則被密封的

氣體（）

A.溫度傳感器

B.壓力傳感器

C.磁傳感器

D.光傳感器

答案：C

2.如圖所示，絕熱容器中間用隔板隔開，左側(cè)裝有氣體，右側(cè)為真空。現(xiàn)將隔板

抽掉，使左側(cè)氣體自由膨脹直至達到平衡，則在此過程中（不計氣體的分子勢能）1）

A.氣體對外界做功，溫度降低，內(nèi)能減少

B.氣體對外界做功，溫度不變，內(nèi)能減少

C.氣體不做功，溫度不變，內(nèi)能不變

D.氣體不做功，溫度不變，內(nèi)能減少

答案：C

3.下列說法正確的是（）

A.分子的動能與分子的勢能的和叫做這個分子的內(nèi)能

B.物體的分子勢能由物體的溫度和體積決定

C.物體的速度增大時，物體的內(nèi)能增大

D.物體的內(nèi)能減小時，物體的溫度可能增加

答案：D

4.一個鐵塊沿斜面勻速滑下，關(guān)于物體的機械能和內(nèi)能的變化，下列判斷中正確

的是（）

A.物體的機械能和內(nèi)能都不變

B.物體的機械能減少，內(nèi)能不變

C.物體的機械能增加，內(nèi)能增加

D.物體的機械能減少，內(nèi)能增加

答案：D

5.如圖所示，絕熱具有一定質(zhì)量的活塞，活塞的上部封閉著氣體，下部為真空，

活塞與器壁的摩擦忽略不計，置于真空中的輕彈簧的一端固定于理想氣體容器的底部。

另一端固定在活塞上，彈簧被壓縮后用繩扎緊，此時彈簧的彈性勢能為EP（彈簧處于

自然長度時的彈性勢能為零），現(xiàn)繩突然斷開，彈簧推動活塞向上運動，經(jīng)過多次往復(fù)

運動后活塞靜止，氣體達到平衡態(tài)，經(jīng)過此過程（）

A.EP全部轉(zhuǎn)換為氣體的內(nèi)能

B.EP一部分轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢能，其余部分為為彈簧的彈

理想

性勢能氣體

C.Ep全部轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢能和氣體的內(nèi)能

D.EP一部分轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢能，一部分轉(zhuǎn)爽為氣體的內(nèi)

能，其余部分仍為彈簧的彈性勢能

答案：D

6.一定質(zhì)量的氣體經(jīng)歷一緩慢的絕熱膨脹過程。設(shè)氣體分子間的勢能可忽略，則

在此過程中（）

A.外界對氣體做功，氣體分子的平均動能增加

B.外界對氣體做功，氣體分子的平均動能減少

C.氣體對外界做功，氣體分子的平均動能增加

D.氣體對外界做功，氣體分子的平均功能減少

答案：D

7.在下述現(xiàn)象中沒有通過做功而使物體內(nèi)能改變的是（）

A.電流通過電爐而使溫度升高

B.在陽光照射下，水的溫度升高

C.鐵錘打鐵塊，使鐵塊溫度升高

D.夏天在室內(nèi)放幾塊冰，室內(nèi)會變涼快

答案：BD

8.對于熱量、功、內(nèi)能三個量，下列說法中正確的是（）

A.熱量、功、內(nèi)能三個量的物理意義是等同的

B.熱量和功二者可作為物體內(nèi)能大小的量度

C.熱量、功和內(nèi)能的國際單位都相同

D.熱量和功是由過程決定的，而內(nèi)能是由物體的狀態(tài)決定的

答案：CD

第三章1

課后提升訓(xùn)練

r-

A組?基礎(chǔ)達標

1.關(guān)于熱傳遞，下列說法中正確的是（）

A.熱傳遞的實質(zhì)是溫度的傳遞

B.物體間存在著溫度差，才能發(fā)生熱傳遞

C.熱傳遞可以在任何情況下進行

D.物體內(nèi)能發(fā)生改變，一定是吸收或放出了熱量

【答案】B【解析】熱傳遞的實質(zhì)是物體間內(nèi)能的轉(zhuǎn)多，故A錯誤.熱傳遞的條件是物體間

存在溫度差，高溫物體放出熱量，低溫物體吸妝熱量，若兩物體溫度相同，它們之間便不再發(fā)生熱

傳遞，即達到了熱平衡，故B正確，C錯誤.物體吸收或放出熱量，內(nèi)能會發(fā)生變化，但內(nèi)能變化

不一定是熱傳遞引起的，還可以通過做功的方式實現(xiàn)，故D錯誤.

2.（多選）關(guān)于熱量、功和內(nèi)能的下列說法中正確的是（）

A.熱量、功、內(nèi)能三者的物理意義等同

B.熱量、功都可以作為物體內(nèi)能的量度

C.熱量、功都可以作為物體內(nèi)能變化的量度

D.熱量、功、內(nèi)能的單位相同

【答案】CD【解析】物體的內(nèi)能是指物體內(nèi)所有分子動能和分子勢能的總和，而要改變物體

的內(nèi)能可以通過做功和熱傳遞兩種途徑，這三者的物理意義不同，A錯誤；熱量是表示在熱傳遞過

程中物體內(nèi)能變化的多少，而功也是用做功的方式量度物體內(nèi)能變化的多少，B錯誤，C正確；三

者的單位都是焦耳，D正確.

3.如圖所示，太陽能熱水器是一種能夠?qū)⑻柕墓饽苻D(zhuǎn)化為內(nèi)能的裝置.這種裝置可以使裝

置內(nèi)的水溫度升高，這種改變水的內(nèi)能的方式是（）

勘

A.做功

B.熱傳遞

C.既有做功也有熱傳遞

D.電流的熱效應(yīng)

【答案】B【解析】太陽能熱水器是通過熱傳遞的方式將水加熱，故B正確.

4.（多選）下列現(xiàn)象中，通過熱傳遞的方式改變物體內(nèi)能的是（）

A.打開電燈開關(guān)，燈絲的溫度升高，內(nèi)能增加

B.夏天喝冰鎮(zhèn)汽水來解暑

C.冬天搓搓手、會感覺到手變得暖和起來

D.太陽能熱水器在陽光照射下，水的溫度逐漸升高

【答案】BD【解析】A是電流做功改變內(nèi)能的，不是熱傳遞；B是汽水與人體間有溫度差，

汽水吸熱造成的，它屬于熱傳遞；C是摩擦做功改變內(nèi)能的，也不屬于熱傳遞；D是太陽給熱水器

傳熱，通過熱傳遞的方法改變物體的內(nèi)能，故B、D正確.

5.下列情況中通過熱傳遞改變物體內(nèi)能的是（）

A.在火爐上燒開一壺水

B.柴油機的壓縮沖程

C.用鋸子鋸木頭，鋸子會發(fā)熱

D.用砂輪磨刀，刀具會變熱

【答案】A

6.如圖所示，在演示做功可以改變氣體內(nèi)能的實驗中，下列說法中正確的是（）

III

陰

￥

A.要緩緩地壓下活塞，防止損壞圓筒

B.實驗的研究對象是圓笥中的空氣

C.觀察到乙酸著火說明做功使棉花的內(nèi)能增加了

D.應(yīng)緩慢壓下活塞

【答案】B【解析】為減小熱傳遞的影響，應(yīng)迅速下壓活塞，快速下壓活塞時，活塞對筒內(nèi)

的空氣做功，將機械能轉(zhuǎn)化為筒內(nèi)空氣的內(nèi)能，使空氣溫度升高，說明做功可以改變物體的內(nèi)能；

筒內(nèi)空氣又將熱量傳遞給棉花，當棉花溫度達到著火點時，棉花將燃燒起來，所以棉花內(nèi)能增加是

通過熱傳遞方式實現(xiàn)的，A、C、D錯誤；演示做功叩以改變氣體內(nèi)能，是外力對空氣做功，空氣的

內(nèi)能增加；實臉的研究對象是圓筒中的空氣，B正確.

7.如圖所示，在紫銅管內(nèi)滴入乙醛，蓋緊管塞.用手拉住繩子兩端迅速往復(fù)拉動，管塞會被

沖開.管塞被沖開前（）

A.外界對管內(nèi)氣體做功，氣體內(nèi)能增大

B.管內(nèi)氣體對外界做功，氣體內(nèi)能減小

C.管內(nèi)氣體內(nèi)能不變，壓強變大

D.管內(nèi)氣體內(nèi)能增大，壓強變大

【答案】D【解析】克服繩與會屬管間的摩擦做功，使管壁內(nèi)能增大，溫度升高.通過熱傳

遞，乙醒的內(nèi)能增大，溫度升高，直至沸騰，管塞會被沖開.管塞被沖開前管內(nèi)氣體內(nèi)能蹭大，壓

強變大，D正確.

8.重慶出租車常以天然氣作為燃料，加氣站儲氣罐中天然氣的溫度隨氣溫升高的過程中，若

儲氣罐內(nèi)氣體體積及質(zhì)量均不變，則罐內(nèi)氣體（可視為理想氣體）（）

A.壓強增大，內(nèi)能減小

B.吸收熱量，內(nèi)能增大

C.壓強減小，分子平均動能增大

D.對外做功，分子平均動能減小

【答案】B【解析】質(zhì)量一定的氣體，由理想氣體狀態(tài)方程體積不變溫度升高，則壓強增大，

內(nèi)能增大，則A、C錯誤；體積不變氣體不做功，內(nèi)能增大則吸收熱量，則B正確，D錯誤.

9.如圖所示，絕熱容器中間用隔板隔開，左側(cè)裝有氣體，右側(cè)為真空.現(xiàn)將隔板抽掉，使左

側(cè)氣體自由膨脹直至達到平衡，則在此過程中（不計氣體的分子勢能）（）

A.氣體對外界做功，溫度降低，內(nèi)能減少

B.氣體對外界做功，溫度不變，內(nèi)能不變

C.氣體不做功，溫度不變，內(nèi)能不變

D.氣體不做功，溫度不變，內(nèi)能減少

【答案】C【解析】抽掉隔板后，氣體膨脹，體積增大，但由于右側(cè)為其空，所以氣體自由

膨脹不做功，閱而內(nèi)能不變，溫度不變，枚C正確.

10.（多選）健身球是一個充滿氣體的大皮球，現(xiàn)把健身球放在水平地面上.若在人體，玉向健身

球的過程中球內(nèi)氣體溫度保持不變，其內(nèi)部氣體視為理想氣體，則（）

A.氣體分子的平均動能增大

B.氣體的密度增大

C.氣體的內(nèi)能增大

D.外界對氣體做功

【答案】BD【解析】在人壓向健身球的過程中，外界對球做功，氣體所占的體才只減,小，故7

體的密度增大；氣體溫度不變，故氣體分子的平均動能不變，故A、C錯誤，B、D正確.