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(共19张PPT)
1. 功、热和内能的改变
第三单元 热力学定律
1物理观念：
会用功能关系构建内能的概念。知道做功与传热在改变系统内能上的区别，并会区分热量和内能的概念
2科学思维：
理解做功与内能的改变和传热与内能的改变的关系，会解释相关的现象。
3科学探究：
了解焦耳的两个实验的原理，认识焦耳实验探究对建立热力学规律的意义。
4科学态度与责任：
具有学习和研究物理的好奇心与求知欲，能主动与他人合作，尊重他人，能基于证据和逻辑发表自己的见解，实事求是有将物理知识应用于生活和生产实践的意识，勇于探索日常生活有关的物理问题。
核 心 素 养
1空气压缩引火仪
一、课堂引入
在空气压缩引火仪底部放置少量的硝化棉，迅速压下筒中的活塞，可以观察到硝化棉燃烧的火苗。为什么筒底的硝化棉会被点燃呢 你能解释这个现象吗
19世纪30年代，人们逐渐认识到，为了使系统的热力学状态发生变化，既可以向它传热，也可以对它做功。
知识点一、焦耳的实验
实验过程：用绝热性能良好的材料制作容器容器中安装着叶片组成的搅拌器。重物下落时带动叶片转动，搅拌容器中的水，水由于摩擦而温度上升。
在这个过程中，系统不从外界吸热，也不向外界放热这样的过程叫作绝热过程。
焦耳热功当量实验一 机械功
实验结论：焦耳的多次实验测量表明，尽管各次悬挂重物的质量不同，下落的高度也不一样，但只要重力所做的功相同，容器内水温上升的数值都是相同的，即系统状态的变化是相同的。
重力做功
相同
水温上升数值相同
系统状态变化相同
知识点一、焦耳的实验
焦耳热功当量实验二——电功
电流做的功
相同
系统温度上升数值相同
系统状态变化相同
结论：对同一系统，在绝热过程中只要所做的电功相同，系统温度上升的数值就相同，即系统的状态变化相同。即对水做功可以改变内能。
知识点二、功与内能的改变
2、微观定义（分子动理论对内能的定义）：
物体中所有分子的热运动动能和分子势能的总和，叫做物体的内能。
1、宏观定义（热力学对内能的定义）：
任何一个热力学系统都必定存在一个只依赖于系统自身状态的一种能量，这种能量叫做系统的内能（U）。
微观：分子热运动的激烈程度、分子间距、分子数。
U
宏观：温度、体积、物质的量（状态）。
3、对绝热系统做功：
U=W
在绝热过程中，外界对系统做功，系统的内能增加；系统对外做功，系统的内能减少。
功与内能的改变
做一做
观察橡胶塞跳出时瓶内的变化
功转内能的实验：
△U＝Q
1.当系统从状态1经过单纯的传热达到状态2，内能的增量△U=U2-U1就等于外界向系统传递的热量Q，即
即在外界对系统不做功的情况下，外界传递给系统的热量等于系统内能的改变量。
2.热量是在单纯的传热过程中系统内能变化的量度。
知识点三、热与内能的改变
热与内能的改变
传热的三种方式：
热传导：热量沿着物体传递的传热方式
热对流：靠液体或气体的流动来传热的方式
热辐射：热量从高温物体向周围以电磁波的形式沿直线辐射出去的方式
典例精析
典例1．
(多选)某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置，它主要由汽缸和活塞组成。开箱时，密闭于汽缸内的压缩气体膨胀，将箱盖顶起，如图所示。在此过程中，若缸内气体与外界无热量交换，忽略气体分子间的相互作用，则缸内气体
A.对外做正功，分子的平均动能减小
B.对外做正功，内能增大
C.对外做负功，分子的平均动能增大
D.对外做正功，内能减小
√
√
典例2．
典例精析
如图所示，一个质量为20 kg的绝热汽缸竖直放置，绝热活塞的质量为5 kg，面积为0.1 m2，处于静止状态时，被封闭气体的高度为50 cm，现在活塞上方加一质量为15 kg的物体，待稳定后，被封闭气体的高度变为40 cm。求在这一过程中气体的内能增加了多少。
(p0＝1.01×105 Pa，g取10 m/s2)
答案　1 030 J
典例3．
典例精析
下列现象中，通过传热的方法来改变物体内能的是
A.打开电灯开关，灯丝的温度升高，内能增加
B.太阳能热水器在阳光照射下，水的温度逐渐升高
C.用磨刀石磨刀时，刀片的温度升高，内能增加
D.打击铁钉，铁钉的温度升高，内能增加
√
课堂反馈
(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
√
√
当堂练习
1.(多选)如图为焦耳实验装置示意图，用绝热性能良好的材料制作容器，重物下落时带动叶片转动，搅拌容器里的水，引起水温升高，关于这个实验，下列说法正确的是
A.该装置可测定做功和内能变化的关系
B.做功增加了水的热量
C.做功增加了水的内能
D.功和热量是完全等价的，无区别
√
√
当堂练习
2.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。现对活塞施加一竖直向下的压力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
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
√
课堂小结
改变内能的两种方式
做功
热传递
对内
对外
（外界对物体做功）
（物体对外界做功）
（物体从外界吸热）
（物体对外界放热）
吸热
放热
内能减少
内能增加
内能减少
内能增加
其他形式的能量和内能之间的转化（不同形式能量间的转化）
物体间内能的转移
（同种形式能量的转移）

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