《功、熱和內(nèi)能的改變》講學(xué)案_第1頁
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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

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