优质教案：3.1功、热和内能（解析版）.docxVIP

学而优教有方

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第三章热力学定律

第一节功、热和内能

[核心素养·明目标]

核心素养

学习目标

物理观念

知道焦耳的两个实验，功与内能改变及热与内能改变的数量关系

科学思维

掌握焦耳的两个实验的实质，理解功、热和内能改变的关系，会解释相关的现象，分析相关的问题

科学探究

掌握两个实验的探究过程，利用“做一做”体验功与内能改变的关系，学会观察与操作并与他人合作交流，提高实验技能

科学态度

与责任

理解功、热与内能改变的实质，实事求是，培养积极探究科学的兴趣，激发学习热情

[基础知识深层理解提高]

知识点一：焦耳的实验

1．绝热过程：系统不从外界吸热，也不向外界放热的过程。

2．代表性实验

(1)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；

(2)通过电流的热效应给液体加热。

3．实验结论：在热力学系统的绝热过程中，外界对系统做的功仅由过程的始末两个状态决定，不依赖于做功的具体过程和方式。

4．内能：只依赖于热力学系统自身状态的物理量。

知识点二：功与内能的改变

1．功与内能的改变：在热力学系统的绝热过程中，当系统从状态1经过绝热过程达到状态2时，内能的变化量ΔU＝U2－U1，等于外界对系统所做的功W，即ΔU＝W。

2．理解

(1)ΔU＝W的适用条件是绝热过程；

(2)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。

知识点三：热与内能的改变

1．传热

(1)条件：物体的温度不同；

(2)传热：热从高温物体传到了低温物体。

2．热和内能

(1)热量：在单纯的传热过程中系统内能变化的量度；

(2)热与内能的改变

当系统从状态1经过单纯的传热达到状态2时，内能的变化量ΔU＝U2－U1等于外界向系统传递的热量Q，即ΔU＝Q。

(3)传热与做功在改变系统内能上的异同：

①做功和传热都能引起系统内能的改变；

②做功时，内能与其他形式的能发生转化；传热只是不同物体(或一个物体的不同部分)之间内能的转移。

[典型例题、易错易混点剖析]

易错易混点1功与内能的改变的理解

易错易混点辨析:1．做功与内能变化的关系

(1)做功改变物体内能的过程是其他形式的能(如机械能)与内能相互转化的过程．

(2)在绝热过程中，外界对物体做功，则W0，外界对物体做多少功，就有多少其他形式的能转化为内能，物体的内能就增加多少；物体对外界做功，则W0.物体对外界做多少功，就有多少内能转化为其他形式的能，物体的内能就减少多少．

2．功与内能的区别

(1)功是过程量，内能是状态量．

(2)物体的内能大，并不意味着做功多．在绝热过程中，只有内能变化越大时，相应地做功才越多．

温馨提示：(1)外界对某一系统做功时系统的内能不一定增加，还要看该系统有没有向外放热，以及向外放热的多少．

(2)在绝热过程中，做功一定能引起内能的变化．在绝热过程中，系统内能的增加量等于外界对系统所做的功．

例题1.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．今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

解析：选C向下压活塞，活塞对气体做功，气体的内能增加，温度升高，气体的体积减小，可得出气体的压强增大，故选项C正确．

例题2.如图所示，在大口的玻璃瓶内装一些水，水的上方有水蒸气．然后用一与打气筒相连的活塞密闭瓶口，并给瓶内打气，当打到某一状态时，瓶塞会跳起来．当瓶塞跳起时，我们会看到瓶内出现了“白雾”．对于“白雾”的形成，下列说法正确的是()

A．这些“白雾”是当瓶塞跳起后外界的水蒸气在瓶口遇冷形成的小水珠

B．这是打气筒向瓶内打进去的水蒸气

C．这是瓶内的水向外膨胀形成的水雾

D．瓶内空气推动瓶塞做功，空气的内能减小，温度降低，使水蒸气液化形成小水滴

解析：选D当用打气筒向瓶内打气时，外界对系统做功，使系统的内能增加，温度升高，压强增大，使瓶塞从瓶口中喷出．形成“白雾”的原因是，在塞子突然跳起时，气体绝热膨胀对外做功，内能减少，温度下降，水蒸气有一部分被液化成小水滴，故选项D正确．

易错易混点2热与内能的改变的关系

易错易混点辨析：1．在单纯传热的过程中，系统从外界吸收多少热量，系统的内能就增加多少；系统向外界放出多少热量，系统的内能就减少多少．即ΔU＝U2－U1＝Q.

2．传热改变物体内能的过程是不同物体之间(或同一物体不同部分之间)内能的转移．

3．热传递与物体