資源簡介

(共30張PPT)
3.1 功、熱和內能的改變
壹
素養目標
(1) 了解焦耳的兩個實驗的原理，認識焦耳實驗探究對建立熱力學規律的意義。
(2) 會用功能關系構建內能的概念。
(3) 知道做功與傳熱在改變系統內能上的區別，并會區分熱量和內能的概念。
(4) 理解做功與內能的改變和傳熱與內能的改變的關系，會解釋相關的現象。
conclusion
課堂導入
ONE
在空氣壓縮引火儀底部放置少量的硝化棉，迅速壓下筒中的活塞，可以觀察到硝化棉燃燒的火苗。為什么筒底的硝化棉會被點燃呢？你能解釋這個現象嗎？
課堂導入
課程目錄
知識點講解、探索新知
壹
總結與歸納
貳
課堂檢測
叁
課后作業
肆
conclusion
知識點講解
ONE
知識點講解
一、焦耳的實驗
1.改變系統的熱力學狀態的方法：
傳熱
做功
焦耳（James Prescott Joule，1818—1889）
知識點講解
2.實驗一：對系統做機械功
⑴實驗裝置
⑵實驗原理
重物下落時帶動葉片轉動，通過攪拌對絕熱容器內的水做功，水由于摩擦而溫度上升，即狀態發生變化。
⑶研究對象——熱力學系統：
容器中的水
——封閉系統：與外界沒有物質交換，但有能量交換。
知識點講解
⑷狀態變化過程
系統狀態變化過程中，系統不從外界吸熱，也不向外界放熱。
絕熱過程：
⑸焦耳的多次實驗測量結論
盡管各次懸掛重物的質量不同，下落的高度也不一樣，但只要重力所做的功相同，容器內水溫上升的數值都是相同的，即系統狀態的變化是相同的。
知識點講解
⑴實驗裝置
⑵實驗原理
讓正在下降的重物帶動發電機發電，電流通過浸在液體中的電阻絲，由電流的熱效應給液體加熱，使液體溫度上升。
⑶焦耳的多次實驗測量結論
3.實驗二：對系統做電功
對于同一個系統，如果過程是絕熱的，那么不管通過電阻絲的電流或大或小、通電時間或長或短，只要所做的電功相等，則系統溫度上升的數值是相同的，即系統的狀態就發生了同樣的變化。
知識點講解
實驗1
重物下落重力做功
葉片攪拌容器中的水
水與葉片摩擦而溫度上升
系統從狀態1
變為狀態2
T1
T2
實驗2
系統從狀態1
變為狀態2
T1
T2
電機發電
電熱絲發熱
發熱絲對水加熱溫度上升
重物下落重力做功
做功的數量只由過程始末兩個狀態1、2決定，而與重物的質量、做功的次數無關。
系統狀態通過絕熱過程發生變化
做功的數量只由過程始末兩個狀態1、2決定，而與做功的方式無關。
知識點講解
4、內能：
任何一個熱力學系統都必定存在一個只依賴于系統自身狀態的物理量，這個物理量在初末兩個狀態間的差別與外界在絕熱過程中對系統所做的功相聯系.我們把這個物理量稱為系統的內能。
⑵微觀定義（分子動理論對內能的定義）：
物體中所有分子的熱運動動能和分子勢能的總和，叫做物體的內能。
⑴宏觀定義（熱力學對內能的定義）：
任何一個熱力學系統都必定存在一個只依賴于系統自身狀態的一種能量，這種能量叫做系統的內能。
課堂檢測
例1：圖為焦耳實驗裝置圖，用絕熱性能良好的材料將容器包好，重物下落帶動葉片攪拌容器里的水，引起水溫升高。關于這個實 驗，下列說法正確的是（ ）
A. 這個裝置可測定熱功當量
B. 做功增加了水的熱量
C. 做功增加了永的內能
D. 功和熱量是完全等價的
，無區別
AC
知識點講解
二 、功與內能的改變
在熱力學系統的絕熱過程中，系統從狀態1經過絕熱過程達到狀態2。
ΔU=U2-U1
ΔU=W
系統內能增量
外界對系統所做的功W
Q=0
U1
U2
知識點講解
在絕熱過程中，外界對系統做功，系統的內能增加；系統對外做功，系統的內能減少。
課堂檢測
例2：地面附近有一正在上升的空氣團，它與外界的熱交換忽略不計。已知大氣壓強隨高度增加而降低，則該空氣團在上升過程中（不計氣團內分子間的勢能）（ ）
A．體積減小，溫度降低
B．體積減小，溫度不變
C．體積增大，溫度降低
D．體積減小，溫度不變
C
知識點講解
三、熱與內能的改變
單純地對系統傳熱也能改變系統的熱力學狀態
水壺溫酒
容器中的酒
——封閉系統：與外界沒有物質交換，但有能量交換。
△U＝Q
Q
T1
T2
U1
U2
ΔU=U2-U1
系統內能增量
即在外界對系統不做功的情況下，外界傳遞給系統的熱量等于系統內能的改變量。
知識點講解
1.熱傳遞
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，并將持續到系統間達到熱平衡即溫度相等為止，這個過程稱之為熱傳遞。
熱傳導、熱對流、熱輻射。
3.發生熱傳遞的條件：
當物體之間或物體的不同部分之間存在溫度差時才能發生熱傳遞。
溫度↓
溫度↑
內能↓
內能↑
熱量
2.熱傳遞的三種方式：
知識點講解
4.內能與熱量的區別
內能是一個狀態量，一個物體在不同的狀態下有不同的內能。
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移的能量，即內能的改變量。
如果沒有熱傳遞，就沒有熱量可言，但此時仍有內能。
課堂檢測
例3：關于物體的內能。下列說法中正確的是（ ）
A.物體離開地面越高，分子勢能越大
B.物體運動得越快，分子熱運動的動能越大
C..靜止在地面上的物體也有內能
D.一個物體的機械能增加時，內能可能減少
CD
conclusion
課堂檢測
THREE
課堂檢測
1.在如圖所示焦耳的兩個實 驗中，各是什么形式的能轉化為系統的內能？
課堂檢測
2.下列事件中，物體的內能怎樣改變？（固體和液體的熱膨脹很小，可不予考慮）
（1）壺里的水被加熱而溫度升高。
（2）一條燒紅的鐵棒逐漸冷卻下來。
課堂檢測
3.氣體在絕熱膨脹時它的溫度會怎樣變 化？氣體在絕熱壓縮時它的溫度會怎樣變化？為什么會發生這樣的變化？
請分別舉一個絕熱膨脹和絕熱壓縮時溫度變化的實例。
課堂檢測
4.鉛彈以 200 m/s 的速度射入木塊后停在木塊中，木塊沒有移動。若增加的內能的80% 使鉛彈的溫度升高，鉛彈的溫度升高了多少？鉛的比熱容c 為 1.3×102 J/（kg ·℃)。
conclusion
總結與歸納
THREE
總結與歸納
改變內能的兩種方式
做功
熱傳遞
對內
對外
（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）
吸熱
放熱
內能減少
內能增加
內能減少
內能增加
其他形式的能量和內能之間的轉化（不同形式能量間的轉化）
物體間內能的轉移
（同種形式能量的轉移）
conclusion
課后作業
FOUR
課后作業
添加分層作業鏈接
teaching
演示結束 謝謝觀看
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授課人：
教師說課│公開課│示范課│教師授課

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