高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册1 功、热和内能的改变一等奖课件ppt

第1节　功、热和内能的改变

【知识梳理与方法突破】

一、功与内能的改变

1.做功与内能的变化的关系

（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。

用式子表示为：。

2.功和内能的区别

（1）功是过程量，内能是状态量。

（2）在绝热过程中，做功一定能引起内能的变化。

（3）物体的内能大，并不意味着做功多，在绝热过程中，只有内能变化较大时，对应着做功较多。

【例1】如图所示，在演示做功可以改变气体内能的实验中，下列说法中正确的是（　　）

A．要缓缓地压下活塞，防止损坏圆筒

B．实验的研究对象是圆筒中的空气

C．观察到乙醚着火说明做功使棉花的内能增加了

D．应缓慢压下活塞

【答案】B

【详解】ACD．为减小热传递的影响，应迅速下压活塞，快速下压活塞时，活塞对筒内的空气做功，将机械能转化为筒内空气的内能，使空气温度升高，说明做功可以改变物体的内能；筒内空气又将热量传递给棉花，当棉花温度达到着火点时，棉花将燃烧起来，所以棉花内能增加是通过热传递方式实现的，ACD错误；

B．演示做功可以改变气体内能，是外力对空气做功，空气的内能增加；实验的研究对象是圆筒中的空气，故B正确。故选B。

【针对训练1】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

【答案】D

【详解】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，形成“白雾”，故选项D正确，ABC错误。故选D。

二、热与内能的改变

1.传递的热量与内能改变的关系

（1）在单纯热传递中，系统从外界吸收多少热量，系统的内能就增加多少，即。

（2）在单纯热传递中，系统向外界放出多少热量，系统的内能就减少多少，即。

2.改变内能的两种方式的比较

【例2】如图所示，太阳能热水器是一种能够将太阳的光能转化为内能的装置。这种装置可以使装置内的水温度升高，这种改变水的内能的方式是（       ）

A．做功 B．热传递

C．既有做功也有热传递 D．电流的热效应

【答案】B

【详解】太阳能热水器是通过吸收太阳能，通过热传递的方式将水加热；故选B。

【针对训练2】在下述现象中没有做功而使物体内能改变的是(　　)

A．电流通过电炉而使温度升高

B．在阳光照射下，水的温度升高

C．铁锤打铁块，使铁块温度升高

D．夏天在室内放几块冰，室内温度会降低

【答案】BD

【详解】A、电流通过电炉而使温度升高，电流做了功，故A错误；

B、在阳光照射下，水的温度升高，通过吸热而使内能增加，故B正确；

C、铁锤打铁块，使铁块温度升高，挤压撞击，外界做了功，故C错误；

D、夏天在室内放几块冰,室内会变凉块，冰溶解吸热，故D正确；故选BD．

【对点检测】

1．在以下事例中，通过热传递的方式来改变物体内能的是(　　)

A．两小球碰撞后粘合起来，同时温度升高

B．冬天暖气为房间供暖

C．点燃的爆竹在空中爆炸

D．汽车的车轮与地面相互摩擦发热

【答案】B

【详解】A．改变内能的方式有两种：做功和热传递。热传递指内能的转移，而不是其他形式的能转化为内能，两小球碰撞后粘在一起，温度升高，是机械能转化为内能，故A错误；

B．冬天暖气为房间供暖，是通过热传递的方式来改变物体内能的，故B正确；

C．点燃的爆竹在空中爆炸，是化学能转化为了内能，故C错误；

D．车轮与地面摩擦生热，是机械能转化为内能，故D错误。故选B。

2．关于内能，下列说法正确的是

A．物体的内能包括物体运动的动能

B．0℃C的水结冰过程中温度不变，内能减小

C．提起重物，因为提力做正功，所以物体内能增大

D．摩擦冰块使其融化是采用热传递的方式改变物体的内能

【答案】B

【详解】A．物体的内能是指物体内所有分子的总动能和分子势能之和，不包括物体运动的动能，选项A错误；

B．0℃的水结冰过程中温度不变，分子动能不变，因要放热，则内能减小，选项B正确；

C．提起重物，因为提力做正功，所以物体机械能变大，但是内能不一定增大，选项C错误；

D．摩擦冰块使其融化是采用做功的方式改变物体的内能，选项D错误。故选B。

3．如图所示是焦耳在研究热与功之间关系的两个典型实验，那么从焦耳的这两个实验中可得出的结论是（       ）

A．热量可由高温物体传给低温物体

B．机械能守恒

C．在各种不同的绝热过程中，系统状态的改变与做功方式无关，仅与做功数量有关

D．在各种不同的绝热过程中，系统状态的改变不仅与做功方式有关，还与做功数量有关

【答案】C

【详解】焦耳通过多次实验，最后得到的结论是，在各种不同的绝热过程中，系统状态的改变与做功方式无关，仅与做功数量有关，故选项C正确，其余选项不是焦耳实验的结论。故选C。

4．如图所示，厚壁容器的一端通过胶塞插进一支灵敏温度计和一根气针，另一端有个用卡子卡住的可移动胶塞．用打气筒慢慢向容器内打气，使容器内的压强增大到一定程度，这时读出温度计示数．打开卡子，胶塞冲出容器口后（   ）

A．温度计示数变大，实验表明气体对外界做功，内能减少

B．温度计示数变大，实验表明外界对气体做功，内能增加

C．温度计示数变小，实验表明气体对外界做功，内能减少

D．温度计示数变小，实验表明外界对气体做功，内能增加

【答案】C

【详解】打开卡子，气体体积膨胀对外做功，由可知气体内能减小，温度降低，故C正确，ABD错误。故选C。

5．关于物体内能的改变，下列说法中正确的是（      ）

A．能够改变物体内能的物理过程有两种：做功和热传递

B．物体吸收热量，它的内能一定增加

C．物体放出热量，它的内能一定减少

D．外界对物体做功，物体的内能不一定增加

【答案】AD

【详解】能够改变物体内能的物理过程有两种：做功和热传递，A正确，物体吸收或者放出热量，物体的内能如何变化还要看物体做功的情况，因此BC错误；外接对物体做功，如果物体放热且热量大于做功，物体的内能减少，D正确

6．对于热量、功和内能三者的下列说法中正确的是：（       ）．

A．三者单位相同，物理意义相同

B．热量和功是内能的量度

C．热量和功由过程决定，而内能由物体状态决定

D．系统内能增加了100 J，可能是外界采用绝热方式对系统做功100 J，也可能外界单纯地对系统传热100 J

【答案】CD

【详解】A、热量、功和内能的国际单位都是焦耳，但热量、功、内能三个量的物理意义是不同的，热量和功是过程量，内能是状态量，故A错误；

B、热量和功二者可作为物体内能改变的量度，而不是内能大小的量度，故B错误；

C、热量和功由过程决定，而内能由物体状态决定，热量和功是内能变化的量度，故C正确；

D、对一个绝热过程，对一个单纯热传递过程，故D正确；故选CD．

7．下列例子中，通过做功来改变物体内能的是（       ）.

A．把铁丝放在火炉里，使铁丝发烫 B．积雪在阳光照射下熔化

C．内燃机压缩冲程时，汽缸内气体的温度升高 D．敲击石块时会迸出火星

【答案】CD

【详解】A.把铁丝放在火炉里，使铁丝发烫，是通过热传递来改变铁丝的内能，故A项错误；

B.积雪在阳光照射下熔化，是通过热传递来改变积雪的内能，故B项错误；

C.内燃机压缩冲程时，汽缸内气体的温度升高，是活塞对气体做功来改变气体的内能，故C项正确；

D.敲击石块时会迸出火星，是动能在接触的这一点转化为内能后形成的，即是做功来改变物体内能的，故D项正确。

8．下列有关热现象和内能的说法中正确的是（　　）

A．把物体缓慢举高，其机械能增加，内能不变

B．盛有气体的容器做加速运动时，容器中气体的内能必定会随之增大

C．电流通过电阻后电阻发热，它的内能增加是通过“做功”方式实现的

D．分子间引力和斥力相等时，分子势能最大

【答案】AC

【详解】A．将一个物体举高后，高度增加，质量不变，速度也不变，因此动能不变、重力势能增加，则机械能增加，而物体的内能与物体的体积、温度和物质的量有关，而体积、温度和物质的量都没有改变，因此内能不变，故A正确；

B．物体的内能与物体的体积、温度和物质的量有关，与宏观的速度无关，故B错误；

C．电流通过通过电阻后电阻发热，内能的增加是通过电流做功的方式实现的，故C正确；

D．当分子间距离等于平衡距离时，分子力合力为零，即分子间引力和斥力相等，分子势能最小，故D错误。

故选AC。