【正文】 為氣體的內(nèi)能 ,其余部分仍為彈簧的彈性勢能 例題 理想氣體 D 《 熱力學(xué)第二定律 》 教學(xué)目標(biāo) ? 知識與技能 ? 。 ＇ 解：②同理可得： W =ΔU － Q = 105J － 105J= － 105J W為負值，說明氣體對外界做功（氣體體積變大），做了 105J 的功。 學(xué)習(xí)過程： [問 ]：既然做功和熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能，那么，功、熱量跟內(nèi)能的改變之間一定有某種聯(lián)系，我們就來研究這個問題 . [問 ]：改變物體內(nèi)能的方式有哪些？ ① 做功 ②和熱傳遞 熱力學(xué)第一定律 各量的正負號含義 應(yīng)用 能量守恒定律 用動機不可能制成 總結(jié) 一、熱力學(xué)第一定律 ，它既沒有吸收熱量也沒有放出熱量，那么： ①如果外界做的功為Ｗ，則它的內(nèi)能如何變化？變化了多少？ ②如果物體對外界做的功為Ｗ，則它的內(nèi)能如何變化？變化了多少？ ，如果外界既沒有對物體做功，物體也沒有對外界做功，那么： ①如果物體吸收熱量Ｑ，它的內(nèi)能如何變化？變化了多少？ ②如果放出熱量Ｑ，它的內(nèi)能如何變化？變化了多少？ 生做功和熱傳遞的過程中，內(nèi)能的變化 ΔU與熱量Ｑ及做的功Ｗ乊間又有什么關(guān)系呢？ ，如果它既沒有吸收熱量也沒有放出熱量，那么，外界對它做多少功，它的內(nèi)能就增加多少；物體對外界做多少功，它的內(nèi)能就減少多少 . 返回 功，物體也沒有對外界做功，那么物體吸收了多少熱量，它的內(nèi)能就增加多少，物體放出了多少熱量，它的內(nèi)能就減少多少 . 返回 Δ U = W + Q 該式表示的是內(nèi)能的變化量跟功、熱量的定量關(guān)系，在物理學(xué)中叫做 熱力學(xué)第一定律 . Δ U 物體內(nèi)能的增加量 W 外界對物體做的功 Q 物體吸收的熱量 返回 二、定律中各量的正、負號及含義 物理量 符號 意義 符號 意義 W + 外界對物體做功 － 物體對外界做功 Q + 物體吸收熱量 － 物體放出熱量 ΔU + 內(nèi)能增加 － 內(nèi)能減少 返回 三、應(yīng)用 例題：一定量的氣體從外界吸收了 105J的熱量，內(nèi)能增加了 105J。 從能量轉(zhuǎn)化的觀點理解熱力學(xué)第一定律，會用 Δ U = W + Q 分析和計算有關(guān)問題。 物體內(nèi)能 復(fù)習(xí)題： 下列說法正確嗎 ? A、物體所有分子的動能的總和 =物體的動能 B、速度快的分子比速度慢的分子溫度高 C、溫度高物體中的分子運動速度大于溫度低的物體 中的分子運動速度 . 500C 水分子的平均動能 ____1Kg 500C 水分子平均動能 10Kg 500C 水的內(nèi)能 _____ 1Kg 500C 的水的內(nèi)能 等于 大于 關(guān)于內(nèi)能，下列說法正確的是 A、溫度相同的物體內(nèi)能一樣多 B、一罐氣放在卡車上隨卡車做加速運動，罐中氣體動能越來越大，所以內(nèi)能也越來越大 C、一定質(zhì)量的物體的內(nèi)能，由溫度和體積決定 D、某物體的內(nèi)能為 E，含分子數(shù)為 n個，那么每個分子的內(nèi)能為 E/n 機械能增大 C 改變內(nèi)能的兩種方式 做功 熱傳遞 對內(nèi) 對外 吸熱 放熱 內(nèi)能增加 內(nèi)能增加 內(nèi)能減少 內(nèi)能減少 （外界對物體做功） （物體對外界做功） （物體從外界吸熱） （物體對外界放熱） （ 3）做功和熱傳遞在改變內(nèi)能效果上是等效的 做功和熱傳遞的區(qū)別 （ 1）做功改變內(nèi)能：實質(zhì)上是其它形式的能和內(nèi)能 之間轉(zhuǎn)化 （ 2）熱傳遞：實質(zhì)上是各物體間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移 內(nèi)能 是一個 狀態(tài)量 ，一個物體在不同的狀態(tài)下有不同的內(nèi)能 內(nèi)能與熱量的區(qū)別 熱量 是一個 過程量 ，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。ｒ ＞ ｒ 0時 ,r↑→ Ｅ P↑ 。 問：熱傳遞分別有哪幾種方式？（熱傳導(dǎo)、熱對流、熱輻射） 問：這三種方式如何區(qū)分？（熱沿著物體傳遞的傳遞方式，不同物質(zhì)傳到熱的能力各不相同，容易傳到熱的物體稱之為熱的良導(dǎo)體，所有金屬都是熱的良導(dǎo)體，不容易傳導(dǎo)熱的物體稱之為熱的不良導(dǎo)體，如空氣、橡膠、絨毛、棉紗、木頭、水、油等；熱對流是靠液體或氣體的流動來傳遞熱的方式，熱對流是液體和氣體所特有的熱傳遞方式，熱輻射是熱從高溫物體向周圍以電磁波的形式沿直線射出去的方式，熱輻射不依賴媒介質(zhì)，可在真空中進行，溫差越大，表面顏色越深，物體向外的熱輻射能力越強） 二、熱和內(nèi)能 問：改變物體的內(nèi)能有哪兩種方式？（做功和熱傳遞） 問：在系統(tǒng)絕熱過程中，內(nèi)能和功之間有怎樣的關(guān)系？（△ U＝ W，即在系統(tǒng)和外界沒有熱交換的情況下，外界對系統(tǒng)所做的功等于系統(tǒng)內(nèi)能的改變量） 問：在外界對系統(tǒng)沒有做功的情況下，內(nèi)能和熱量之間有什么樣的關(guān)系呢？（△ U＝ Q，即在外界對系統(tǒng)不做功的情況下，外界傳遞給系統(tǒng)的熱量等于系統(tǒng)內(nèi)能的改變量） 問：熱量有什么需要注意的地方？（內(nèi)能是單純的傳熱過程中系統(tǒng)內(nèi)能變化的一個量度，是一個過程量，與功類似，我們知道功是一個過程量，不能講某個時候物體具有多少功，而應(yīng)該講在某個過程中物體做了多少功。選 C、 D 答案： C、 D 注意： 熱量是單純的傳熱過程中系統(tǒng)內(nèi)能變化的一個量度，是一個 過程量 ，不能講在某個時刻物體具有多少熱量應(yīng)該講在熱傳遞過程中有多少熱量從高溫物體傳遞到了低溫物體 熱傳導(dǎo) －－熱沿著物體傳遞的熱傳遞方式，不同物質(zhì)傳到熱的能力各不相同，容易傳到熱的物體稱之為熱的良導(dǎo)體，所有金屬都是熱的良導(dǎo)體，不容易傳導(dǎo)熱的物體稱之為熱的不良導(dǎo)體，如空氣、橡膠、絨毛、棉紗、木頭、水、油等 熱對流 －－靠液體或氣體的流動來傳遞熱的方式，熱對流是液體和氣體所特有的熱傳遞方式 熱輻射 －－熱從高溫物體向周圍以電磁波的形式沿直線射出去的方式，熱輻射不依賴媒介質(zhì)，可在真空中進行，溫差越大，表面顏色越深，物體向外的熱輻射能力越強 一、熱傳遞 說明：兩個溫度不同的物體互相接觸時溫度高的物體要降溫，溫度低的物體要升溫，并將持續(xù)到系統(tǒng)間達到熱平衡即溫度相等為止。故 C正確。 ? 2．幻燈及幻燈片，展示分子間勢能隨分子間距離變化而變化的曲線。 ? 2．區(qū)分溫度、內(nèi)能、熱量三個物理量是教學(xué)上的一個難點；分子勢能隨分子間距離變化的勢能曲線是教學(xué)上的另一難點。在分子間勢能與分子間距離的關(guān)系上和做功與熱傳遞關(guān)系上都要滲透歸納推理方法。因此， ? 教學(xué)中著重培養(yǎng)學(xué)生對物理概念和規(guī)律的理解能力。 ? （ 4）知道做功和熱傳遞在改變物體內(nèi)能上是等效的，知道兩者的區(qū)別，了解熱功參量的意義。 ? （ 2）知道分子的勢能跟物體的體積有關(guān)，知道分子勢能隨分子間距離變化而變化的定性規(guī)律。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，氣體分子的平均動能減少 D A B 活塞將氣缸分成 AB兩氣室，氣缸活塞 (連同拉桿 )是絕熱的，且不漏氣。 系統(tǒng)只由于外界對它做功而與外界交換能量它不從外界吸熱，也不向外界放熱，這樣的過程叫 絕熱過程 哪些力做功僅由物體的起點和終點兩個位置決定與物體的運動路徑無關(guān)？ 重力 電場力 二、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系統(tǒng)自身狀態(tài)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。焦耳測量了熱與機械功之間的當(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驗基礎(chǔ)。再如， 0OC的冰熔化成 OC水體積減小，不能就此認為其勢能也減小，而應(yīng)該從改變內(nèi)能的方式上分析 ,冰熔化過程吸收熱量，內(nèi)能增加，而溫度不變，所增加的只是分子的勢能 試解釋 這個實驗說明了什么？ 焦耳 1818年 12月 24日生于英國曼徹斯特 ，起初研究電學(xué)和磁學(xué)。 ? 過程與方法 ? 從焦耳的實驗理解功與內(nèi)能變化的關(guān)系 ? 情感、態(tài)度與價值觀 ? 通過焦耳實驗了解功與內(nèi)能變化關(guān)系的得來，學(xué)習(xí)科學(xué)家探 究過程的艱辛 ? 教學(xué)重點、難點 ? 絕熱過程中的功與內(nèi)能的關(guān)系 知識回顧 什么叫內(nèi)能？ 與哪些因素有關(guān)？ 質(zhì)量、溫度相同的物體，內(nèi)能必定相等 對嗎？ 物體的內(nèi)能與溫度和體積的關(guān)系 溫度變時分子動能變，體積變時分子勢能變，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)。 ? 3．理解做功與內(nèi)能改變的數(shù)量關(guān)系。新課標(biāo)人教版課件系列 《 高中物理 》 選修 33 第 十章 《 熱力學(xué)定律 》 《 功和內(nèi)能 》 教學(xué)目標(biāo) ? 知識與技能 ? 1．知道什么是絕熱過程。 ? 2．從熱力學(xué)的角度認識內(nèi)能的概念。 ? 4．知道內(nèi)能和功的單位是相同的。如兩物體溫度和體積均相同，而內(nèi)能卻沒有確定的關(guān)系。 1840年在英國皇家學(xué)會上宣布了電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的定律，即焦耳定律。 焦耳熱功當(dāng)量實驗裝置 — 機械功 焦耳熱功當(dāng)量實驗裝置 — 電功 一、絕熱過程 焦耳的實驗說明什么問題？ 在各種不同的絕熱過程中，系統(tǒng)狀態(tài)的改變與 做功方式 無關(guān)，僅與 做功數(shù)量 有關(guān)。我們把這個物理量稱為系統(tǒng)的 內(nèi)能 —— U △ U＝ U2－ U1 △ U＝ W （ ）