《功、熱和內(nèi)能的改變》講學(xué)案

學(xué)而優(yōu)·教有方學(xué)而優(yōu)·教有方PAGE6PAGE53.1功、熱和內(nèi)能的改變一、自主學(xué)習(xí)（一）功與內(nèi)能的改變1.系統(tǒng)的內(nèi)能:任何一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)必定存在一個(gè)只依賴于系統(tǒng)自身狀態(tài)的物理量，這個(gè)物理量在兩個(gè)狀態(tài)間的差別與外界在絕熱過程中對(duì)系統(tǒng)做的功相聯(lián)系，是系統(tǒng)的一種能量，我們把它稱為系統(tǒng)的_________。2.絕熱過程中做功與系統(tǒng)內(nèi)能變化的關(guān)系:當(dāng)系統(tǒng)從某一狀態(tài)經(jīng)過絕熱過程達(dá)到另一狀態(tài)時(shí)，內(nèi)能的變化量ΔU就_________外界對(duì)系統(tǒng)所做的功W，即_________。（二）熱與內(nèi)能的改變1.熱傳遞:熱量從_________物體傳到_________物體的過程。2.實(shí)現(xiàn)熱傳遞的條件:兩物體間存在著_________。3.熱傳遞與系統(tǒng)內(nèi)能變化的關(guān)系:系統(tǒng)在單純的傳熱過程中內(nèi)能的變化量ΔU等于外界向系統(tǒng)傳遞的熱量Q，即_________。二、課堂探究[情景設(shè)問]在有機(jī)玻璃筒底放置少量易燃物，例如硝化棉，或浸過乙醚的棉花、火柴頭等。迅速壓下筒中的活塞，觀察筒底物品的變化。這個(gè)實(shí)驗(yàn)說明了什么？結(jié)論1：___________使得物體（密閉氣體）溫度升高。（一）焦耳的實(shí)驗(yàn)[課件展示]焦耳的第一個(gè)實(shí)驗(yàn)用絕熱性能良好的材料制作容器，容器中安裝著葉片組成的攪拌器。重物下落時(shí)帶動(dòng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，攪拌容器中的水，水由于摩擦而溫度上升。焦耳的實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)論2：在這個(gè)過程中，系統(tǒng)不從外界吸熱，也不向外界放熱，這樣的過程叫作___________。[課件展示]焦耳的第二個(gè)實(shí)驗(yàn)讓正在下降的重物帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，電流通過浸在液體中的電阻絲，由電流的熱效應(yīng)給液體加熱，使液體溫度上升。與焦耳實(shí)驗(yàn)原理相同的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖[討論]由焦耳的這些實(shí)驗(yàn)，你能得出什么結(jié)論？結(jié)論3：在熱力學(xué)系統(tǒng)的絕熱過程中，外界對(duì)系統(tǒng)所做的功僅由過程的___________兩個(gè)狀態(tài)決定，不依賴于做功的具體過程和方式。[討論]還有哪些力做功僅由物體的起點(diǎn)和終點(diǎn)兩個(gè)位置決定，與物體的運(yùn)動(dòng)路徑無關(guān)？如：重力做功對(duì)應(yīng)重力勢(shì)能；電場(chǎng)力做功對(duì)應(yīng)電勢(shì)能（電能）結(jié)論4：任何一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)都必定存在一個(gè)只依賴于系統(tǒng)自身狀態(tài)的一種能量，這種能量叫做系統(tǒng)的__________。[討論]總結(jié)對(duì)比兩個(gè)焦耳實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)條件實(shí)驗(yàn)結(jié)論實(shí)驗(yàn)1絕熱過程絕熱過程中，只要重力所做的功相同，系統(tǒng)狀態(tài)的變化是相同的。實(shí)驗(yàn)2絕熱過程絕熱過程中，只要所做的電功相等，系統(tǒng)狀態(tài)的變化是相同的。（二）功與內(nèi)能的改變[思考與討論]觀察下圖，思考狀態(tài)改變過程中內(nèi)能的變化。絕熱壓縮結(jié)論5：在絕熱過程中，外界對(duì)系統(tǒng)做功，系統(tǒng)的內(nèi)能__________；系統(tǒng)對(duì)外做功，系統(tǒng)的內(nèi)能___________。[實(shí)驗(yàn)演示]取一個(gè)透明塑料瓶，向瓶?jī)?nèi)注入少量的水。將橡膠塞打孔，安裝上氣門嘴，再用橡膠塞把瓶口塞緊，并向瓶?jī)?nèi)打氣，觀察橡膠塞跳出時(shí)瓶?jī)?nèi)的變化。結(jié)論6：以瓶?jī)?nèi)氣體為研究對(duì)象，橡膠塞跳出后，瓶?jī)?nèi)的氣體迅速膨脹，系統(tǒng)___________做功，因此，氣體的內(nèi)能迅速減少，瓶?jī)?nèi)氣體溫度迅速下降，瓶?jī)?nèi)水蒸氣液化，就會(huì)出現(xiàn)大量的霧狀小水滴。[思考]嘗試總結(jié)做功與內(nèi)能的聯(lián)系和區(qū)別。結(jié)論7：①做功可以改變物體的內(nèi)能，對(duì)物體做功，物體的內(nèi)能會(huì)________；物體對(duì)外做功，本身的內(nèi)能會(huì)________；②內(nèi)能的改變量可用做功的多少來量度，所以在國際單位制中，內(nèi)能的單位也是________；③做功改變物體內(nèi)能的實(shí)質(zhì)是________和其他形式的能之間的相互轉(zhuǎn)化。（三）熱與內(nèi)能的改變[討論]給你一根鋼絲，除了做功，如何才能改變它的內(nèi)能呢？結(jié)論7：當(dāng)系統(tǒng)從狀態(tài)1經(jīng)過單純的傳熱達(dá)到狀態(tài)2時(shí)，內(nèi)能的變化量：___________;它就等于外界向系統(tǒng)傳遞的熱量Q，即___________。[思考]做功和熱傳遞這兩種改變物體內(nèi)能的方式有何區(qū)別和聯(lián)系？結(jié)論8：ΔU＝W（絕熱過程）ΔU＝Q（外界對(duì)系統(tǒng)不做功）做功時(shí)，___________與其他形式的能（如內(nèi)能與機(jī)械能、內(nèi)能與電能等）發(fā)生轉(zhuǎn)化，而傳熱只是不同物體（或一個(gè)物體的不同部分）之間___________的轉(zhuǎn)移。三、典題精講【例題1】1千克0℃的水變成0℃的冰的過程中，以下說法正確的是（）A．分子平均動(dòng)能變小 B．分子勢(shì)能變小C．內(nèi)能變大 D．內(nèi)能不變【例題2】有關(guān)分子的熱運(yùn)動(dòng)和內(nèi)能，下列說法正確的是（）A．一定質(zhì)量的理想氣體，溫度不變時(shí)，內(nèi)能可能增加B．物體的溫度越高，所有分子的熱運(yùn)動(dòng)都變?cè)絼×褻．可看作理想氣體的質(zhì)量相等的氫氣和氧氣，溫度相同時(shí)氧氣的內(nèi)能小D．物體的內(nèi)能是物體中所有分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和重力勢(shì)能的總和核心素養(yǎng)專練1．如圖所示，在一個(gè)大燒杯A內(nèi)放一個(gè)小燒杯B，杯內(nèi)部都放有水，現(xiàn)對(duì)A的底部加熱，則（）A．燒杯A中的水比B中的水先沸騰B．兩燒杯中的水同時(shí)沸騰C．燒杯A中的水會(huì)沸騰，B中的水不會(huì)沸騰D．上述三種情況都可能2．下列物態(tài)變化現(xiàn)象中，屬于凝華的是（）A．初春，冰雪消融B．盛夏，自來水管壁“出汗C．金秋，清晨的霧在太陽出來后散去D．寒冬，雪后的清晨窗戶上出現(xiàn)的冰花3．甲、乙兩杯水溫度各為40℃、80℃，下列說法正確的是（）A．兩杯水放在空氣中其內(nèi)能保持不變B．甲杯中水的內(nèi)能一定比乙杯中的小C．乙杯中水的溫度降低，水的內(nèi)能一定減小D．甲杯中的水分子運(yùn)動(dòng)一定比乙杯中的劇烈4.關(guān)于質(zhì)量相同的100℃的水和100℃的水蒸氣，下列說法中正確的應(yīng)是（）A．分子數(shù)相同，分子平均動(dòng)能不相同，分子勢(shì)能相同，它們的內(nèi)能相同B．分子數(shù)相同，分子平均動(dòng)能相同，分子勢(shì)能不相同，內(nèi)能相同C．分子數(shù)相同，分子平均動(dòng)能相同，分子勢(shì)能不相同，內(nèi)能不相同D．分子數(shù)不同，分子平均動(dòng)能不相同，分子勢(shì)能相同，內(nèi)能不相同5.下列關(guān)于物體內(nèi)能變化的說法，正確的是（）A．一定質(zhì)量的晶體在熔化過程中內(nèi)能保持不變B．一定質(zhì)量的氣體在體積膨脹過程中內(nèi)能一定增加C．一定質(zhì)量的物體在熱膨脹過程中內(nèi)能不一定增加D．一定質(zhì)量的物體在體積保持不變的過程中，內(nèi)能一定不變6.關(guān)于熱傳遞，下列說法中正確的是（）A．熱傳遞的實(shí)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(jìn)行D．物體內(nèi)能發(fā)生改變，一定是吸收或放出了熱量7.關(guān)于物體的內(nèi)能以下說法正確的是（）A．籃球的容積不變，內(nèi)部氣體的溫度降低，其氣體的內(nèi)能將減小B．箱子運(yùn)動(dòng)的速度減小，其內(nèi)能也減小C．物體的溫度和體積均發(fā)生變化，其內(nèi)能將一定變化D．對(duì)于一些特殊的物體，可以沒有內(nèi)能8．下面關(guān)于能量轉(zhuǎn)化的說法中，正確的是（）①在爐子上放一壺水，將水加熱到50℃是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程②將一杯熱水倒入一盆冷水中，冷水和熱水溫度變成一樣，是熱水的內(nèi)能轉(zhuǎn)移到冷水中的過程③冬日，人們?cè)谔柟庀聲裉柸∨?，是太陽能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的過程④節(jié)日里點(diǎn)燃的“沖天爆竹”騰空而起，是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能又轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的過程A．①②B．③④C．①③D．②④9.改變物體內(nèi)能的兩種物理過程雖然等效，但有本質(zhì)的區(qū)別。做功是其它形式的能和內(nèi)能之間的__________；而熱傳遞卻是物體間內(nèi)能的__________。10.某容器中的空氣被光滑活塞封住，容器和活塞絕熱性能良好，空氣可視為理想氣體。初始時(shí)容器中空氣的溫度與外界相同，壓強(qiáng)大于外界?，F(xiàn)使活塞緩慢移動(dòng)，直至容器中的空氣壓強(qiáng)與外界相同。此時(shí)，容器中空氣的溫度__________（填“高于”“低于”或“等于”）外界溫度，容器中空氣的密度__________（填“大于”“小于”或“等于”）外界空氣的密度。學(xué)而優(yōu)·教有方PAGE6參考答案自主學(xué)習(xí)（一）內(nèi)能等于ΔU=W（二）高溫低溫