功和內(nèi)能課件

1、新課標(biāo)人教版課件系列,《高中物理》選修3-3,10.1《功和內(nèi)能》,教學(xué)目標(biāo),知識(shí)與技能1．知道什么是絕熱過(guò)程。2．從熱力學(xué)的角度認(rèn)識(shí)內(nèi)能的概念。3．理解做功與內(nèi)能改變的數(shù)量關(guān)系。4．知道內(nèi)能和功的單位是相同的。過(guò)程與方法 從焦耳的實(shí)驗(yàn)理解功與內(nèi)能變化的關(guān)系情感、態(tài)度與價(jià)值觀 通過(guò)焦耳實(shí)驗(yàn)了解功與內(nèi)能變化關(guān)系的得來(lái)，學(xué)習(xí)科學(xué)家探 究過(guò)程的艱辛教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn) 絕熱過(guò)程中的功與內(nèi)能的關(guān)系,知識(shí)

2、回顧,2.什么叫內(nèi)能？ 與哪些因素有關(guān)？,3.質(zhì)量、溫度相同的物體，內(nèi)能必定相等 對(duì)嗎？,1.（機(jī)械）功的兩個(gè)不可缺少的因素是什么？ 電流做功與哪些因素有關(guān)？,物體的內(nèi)能與溫度和體積的關(guān)系,溫度變時(shí)分子動(dòng)能變，體積變時(shí)分子勢(shì)能變，因此物體的內(nèi)能決定于它的溫度和體積，但是這句話卻不能作為判斷兩物體內(nèi)能大小的依據(jù)。如兩物體溫度和體積均相同，而內(nèi)能卻沒(méi)有確定的關(guān)系。再如，0OC的冰熔化成OC水體積減小，不能就此認(rèn)為其勢(shì)能也減

3、小，而應(yīng)該從改變內(nèi)能的方式上分析,冰熔化過(guò)程吸收熱量，內(nèi)能增加，而溫度不變，所增加的只是分子的勢(shì)能,結(jié)論：做功使得物體（密閉氣體）溫度升高,焦耳,1818年12月24日生于英國(guó)曼徹斯特 ，起初研究電學(xué)和磁學(xué)。 1840年在英國(guó)皇家學(xué)會(huì)上宣布了電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的定律，即焦耳定律。焦耳測(cè)量了熱與機(jī)械功之間的當(dāng)量關(guān)系——熱功當(dāng)量，為熱力學(xué)第一定律和能量守恒定律的建立奠定了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。,一、焦耳的實(shí)驗(yàn),系統(tǒng)只由于外界對(duì)它做功而與外界交換能量它

4、不從外界吸熱，也不向外界放熱，這樣的過(guò)程叫絕熱過(guò)程,絕熱過(guò)程：,焦耳實(shí)驗(yàn)是一個(gè)需要在絕熱過(guò)程中完成的實(shí)驗(yàn),焦耳二個(gè)代表性實(shí)驗(yàn)：焦耳熱功當(dāng)量實(shí)驗(yàn)裝置—機(jī)械功,實(shí)驗(yàn)結(jié)論：只要重力所做的功相同，容器內(nèi)水溫上升的數(shù)值都是相同的，即系統(tǒng)狀態(tài)的變化是相同的。,焦耳二個(gè)代表性實(shí)驗(yàn)：焦耳熱功當(dāng)量實(shí)驗(yàn)裝置—電功,實(shí)驗(yàn)結(jié)論：只要所做的電功相等，則系統(tǒng)溫度上升的數(shù)值是相同的，即系統(tǒng)的狀態(tài)變化是相同的。,從焦耳的實(shí)驗(yàn)中可以得出什么結(jié)論？,1.在各種不同的絕熱過(guò)

5、程中，系統(tǒng)狀態(tài)的改變與做功方式無(wú)關(guān)，僅與做功數(shù)量有關(guān)。,2.測(cè)出了熱功當(dāng)量（熱與機(jī)械功之間的當(dāng)量關(guān)系），為熱力學(xué)第一定律和能量守恒定律的建立奠定了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。,在熱力學(xué)系統(tǒng)的絕熱過(guò)程中，外界對(duì)系統(tǒng)所做的功僅由過(guò)程的始末兩個(gè)狀態(tài)決定，不依賴(lài)于做功的具體過(guò)程和方式。,類(lèi)比思考：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(wú)關(guān)？,重力,電場(chǎng)力,,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）,在熱力學(xué)系統(tǒng)的絕熱過(guò)程中，外界

6、對(duì)系統(tǒng)所做的功僅由過(guò)程的始末兩個(gè)狀態(tài)決定，不依賴(lài)于做功的具體過(guò)程和方式。,功是能量轉(zhuǎn)化的量度,,內(nèi)能U,：只依賴(lài)于系統(tǒng)自身狀態(tài)的物理量,內(nèi)能與狀態(tài)參量溫度、體積有關(guān)，即由它的狀態(tài)決定,內(nèi)能的增加量△U＝U2－U1等于外界對(duì)系統(tǒng)所做的功,△U＝W,二、內(nèi)能,呈現(xiàn)霧狀,1.系統(tǒng)指的是什么？,實(shí)驗(yàn)研究的對(duì)象是瓶中的氣體與打氣筒中的氣體，那么我們的系統(tǒng)也就是這二部分氣體。,2.出現(xiàn)了什么現(xiàn)象？,3.為什么會(huì)呈現(xiàn)霧狀？,為什么會(huì)呈現(xiàn)霧狀？,當(dāng)用打

7、氣筒向瓶?jī)?nèi)打氣時(shí)，外界對(duì)系統(tǒng)做功，使得系統(tǒng)的內(nèi)能增加，溫度升高，壓強(qiáng)增大，使瓶塞從瓶口中噴出?？吹届F狀物的原因在于，在塞子突然跳起時(shí)，氣體絕熱膨脹對(duì)外做功，內(nèi)能減少，溫度下降，水蒸汽（或酒精蒸氣）有一部分被液化成小液滴,小結(jié)1、焦耳熱功當(dāng)量實(shí)驗(yàn)2、絕熱過(guò)程3、物體內(nèi)能的宏觀描述4、絕熱過(guò)程中作功和內(nèi)能的關(guān)系,1.下列說(shuō)法正確的是（ ）A 分子的動(dòng)能與分子的勢(shì)能的和叫做這個(gè)分子的內(nèi)能B 物體的分子勢(shì)能由物體的溫度和體積

8、決定C 物體的速度增大時(shí)，物體的內(nèi)能增大D 物體的內(nèi)能減小時(shí)，物體的溫度可能增加,D,練習(xí)鞏固,2.一個(gè)鐵塊沿斜面勻速滑下，關(guān)于物體的機(jī)械能和內(nèi)能的變化，下列判斷中正確的是（ ）A 物體的機(jī)械能和內(nèi)能都不變B 物體的機(jī)械能減少，內(nèi)能不變 C 物體的機(jī)械能增加，內(nèi)能增加D 物體的機(jī)械能減少，內(nèi)能增加,D,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(jì),置于真空中的輕彈簧的一端

9、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(shí)彈簧的彈性勢(shì)能為EP(彈簧處于自然長(zhǎng)度時(shí)的彈性勢(shì)能為零),現(xiàn)繩突然斷開(kāi),彈簧推動(dòng)活塞向上運(yùn)動(dòng),經(jīng)過(guò)多次往復(fù)運(yùn)動(dòng)后活塞靜止,氣體達(dá)到平衡態(tài),經(jīng)過(guò)此過(guò)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(shì)能,其余部分仍 為彈簧的彈性勢(shì)能C．EP全部轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢(shì)能和氣體的內(nèi)能D．EP一部分轉(zhuǎn)換成活塞的

10、重力勢(shì)能,一部分轉(zhuǎn)換 為氣體的內(nèi)能,其余部分仍為彈簧的彈性勢(shì)能,04年全國(guó)理綜17,D,05年全國(guó)卷Ⅲ19.,一定質(zhì)量的氣體經(jīng)歷一緩慢的絕熱膨脹過(guò)程。設(shè)氣體分子間的勢(shì)能可忽略，則在此過(guò)程中?。?） A．外界對(duì)氣體做功，氣體分子的平均動(dòng)能增加　　B．外界對(duì)氣體做功，氣體分子的平均動(dòng)能減少C．氣體對(duì)外界做功，氣體分子的平均動(dòng)能增加D．氣體對(duì)外界做功，氣體分子的平均動(dòng)能減少,D,問(wèn)題與練習(xí),1.分子動(dòng)理論

11、對(duì)內(nèi)能的微觀定義是：---本節(jié)熱力學(xué)對(duì)內(nèi)能的定義是：---當(dāng)系統(tǒng)狀態(tài)改變時(shí)，按照熱力學(xué)對(duì)內(nèi)能的定義，則物體的內(nèi)能改變；而按分子動(dòng)理論，系統(tǒng)狀態(tài)改變時(shí)，描述系統(tǒng)狀態(tài)的參量發(fā)生了變化，例如溫度和體積改變，而分子的平均動(dòng)能與溫度有關(guān)，分子的勢(shì)能與體積有關(guān)，所以系統(tǒng)的內(nèi)能就要改變。因此內(nèi)能年的兩種定義是一致的。,問(wèn)題與練習(xí),2.（從功是能量轉(zhuǎn)化的量度角度出發(fā)思考）例1：汽車(chē)剎車(chē)?yán)?：雙手摩擦例3：電磁感應(yīng)中，阻尼振動(dòng)中的能量變化3.

12、10.1-2重物的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能； 10.1.3重物的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，電能再轉(zhuǎn)化為液體的內(nèi)能,問(wèn)題與練習(xí),4.（1）氣體在真空中絕熱膨脹的過(guò)程中，不受阻力，所以氣體不做功。需要特別注意的是，當(dāng)氣體向真空中膨脹時(shí)，氣體不做功，這樣的膨脹通常稱(chēng)為自由膨脹． （2）氣體在大氣中絕熱膨脹的過(guò)程中，氣體對(duì)外做功，所需要的能量來(lái)自于氣體的內(nèi)能，因此在此過(guò)程中，氣體的內(nèi)能要減少。,拓展,對(duì)于氣體在膨脹或壓縮的情況下，氣體做功