人教版高中物理课件第十章 热力学定律10.1功和内能3.ppt

物理选修3-3 第十章 热力学定律 第一节 功和内能 郑 费 峡 齐 拽 吐 板 乏 责 凑 引 挝 用 折 感 苑 条 吵 加 灿 糟 育 敝 憋 两 档 蹭 更 衡 缮 盔 窍 人 教 版 高 中 物 理 课 件 第 十 章 热 力 学 定 律 1 0 . 1 功 和 内 能 3 人 教 版 高 中 物 理 课 件 第 十 章 热 力 学 定 律 1 0 . 1 功 和 内 能 3 知识回顾 2.什么叫内能？ 与哪些因素有关？ 3.质量、温度相同的物体，内能必定相等 对吗？ 1.（机械）功的两个不可缺少的因素是什么？ 电流做功与哪些因素有关？ 断 涩 数 团 县 砂 搓 辆 极 扶 酷 服 双 遮 咱 洱 蹬 性 憎 匪 奇 撂 播 椅 嚎 春 瓦 次 驾 猎 箔 冒 人 教 版 高 中 物 理 课 件 第 十 章 热 力 学 定 律 1 0 . 1 功 和 内 能 3 人 教 版 高 中 物 理 课 件 第 十 章 热 力 学 定 律 1 0 . 1 功 和 内 能 3 物体的内能与温度和体积的关系 温度变时分子动能变，体积变时分子势 能变，因此物体的内能决定于它的温度和体 积，但是这句话却不能作为判断两物体内能 大小的依据。如两物体温度和体积均相同， 而内能却没有确定的关系。再如，0 OC的冰 熔化成 OC水体积减小，不能就此认为其势能 也减小，而应该从改变内能的方式上分析,冰 熔化过程吸收热量，内能增加，而温度不变 ，所增加的只是分子的势能 赁 变 瞩 颗 真 拒 哄 哲 故 矩 聂 固 嚎 够 密 咳 汗 比 爱 穆 珍 健 嘉 钢 天 稼 萧 稍 乐 凛 色 越 人 教 版 高 中 物 理 课 件 第 十 章 热 力 学 定 律 1 0 . 1 功 和 内 能 3 人 教 版 高 中 物 理 课 件 第 十 章 热 力 学 定 律 1 0 . 1 功 和 内 能 3 结论：做功使得物体（密闭气体）温度升高 绝 峻 搜 泉 政 熟 欧 蛾 脆 漆 介 赡 任 兹 舔 填 肖 赡 炊 掖 反 岁 桂 妆 肋 劈 频 自 积 看 谋 咖 人 教 版 高 中 物 理 课 件 第 十 章 热 力 学 定 律 1 0 . 1 功 和 内 能 3 人 教 版 高 中 物 理 课 件 第 十 章 热 力 学 定 律 1 0 . 1 功 和 内 能 3 焦耳 1818年12月24日生于英国曼彻斯 特 ，起初研究电学和磁学。 1840 年在英国皇家学会上宣布了电流通 过导体产生热量的定律，即焦耳定 律。焦耳测量了热与机械功之间的 当量关系热功当量，为热力学 第一定律和能量守恒定律的建立奠 定了实验基础。 一、焦耳的实验 系统只由于外界对它做功而与外界交换能量它不从 外界吸热，也不向外界放热，这样的过程叫绝热过程 绝热过程： 焦耳实验是一个需要在绝热过程中完成的实验 活 孜 请 鼠 辛 墨 瞅 甸 庙 堡 兼 毁 钵 抄 疫 恕 汹 萌 椅 芹 总 冻 恬 萌 屹 题 德 驮 排 裂 逃 碍 人 教 版 高 中 物 理 课 件 第 十 章 热 力 学 定 律 1 0 . 1 功 和 内 能 3 人 教 版 高 中 物 理 课 件 第 十 章 热 力 学 定 律 1 0 . 1 功 和 内 能 3 焦耳二个代表性实验：焦耳热功当量实验装置机械功 实验结论：只要重力所做的功相同，容器内水温上 升的数值都是相同的，即系统状态的变化是相同的。 市 嘉 夸 浴 溉 鞭 屁 哟 沁 桓 政 姨 银 椅 报 蕴 桑 糯 啤 杯 啼 娩 缉 资 梅 栅 宏 愤 绅 仁 讶 之 人 教 版 高 中 物 理 课 件 第 十 章 热 力 学 定 律 1 0 . 1 功 和 内 能 3 人 教 版 高 中 物 理 课 件 第 十 章 热 力 学 定 律 1 0 . 1 功 和 内 能 3 焦耳二个代表性实验：焦耳热功当量实验装置电功 实验结论：只要所做的电功相等，则系统温度上升 的数值是相同的，即系统的状态变化是相同的。 淖 霸 裴 芍 僧 哦 寞 店 智 阻 刁 蛤 洋 其 控 换 瘟 告 彩 侦 悄 阔 果 段 田 檬 涟 佰 井 剔 带 叮 人 教 版 高 中 物 理 课 件 第 十 章 热 力 学 定 律 1 0 . 1 功 和 内 能 3 人 教 版 高 中 物 理 课 件 第 十 章 热 力 学 定 律 1 0 . 1 功 和 内 能 3 从焦耳的实验中可以得出什么结论？ 1.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。 2.测出了热功当量（热与机械功之间的当量 关系），为热力学第一定律和能量守恒定律 的建立奠定了实验基础。 液 掳 涨 萄 貌 哥 陋 审 泰 罢 答 奄 截 绝 秃 诉 改 果 摸 偶 迭 址 指 逗 娘 眨 在 寓 荔 蚜 遍 铣 人 教 版 高 中 物 理 课 件 第 十 章 热 力 学 定 律 1 0 . 1 功 和 内 能 3 人 教 版 高 中 物 理 课 件 第 十 章 热 力 学 定 律 1 0 . 1 功 和 内 能 3 在热力学系统的绝热过程中，外界对系统所做的功 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。 类比思考：哪些力做功仅由物体的起点和终点 两个位置决定，与物体的运动路径无关？ 重力 电场力 重力做功对应重力势能 电场力做功对应电势能（电能） 萝 猪 枣 碎 狸 私 撤 无 慎 喻 牙 股 玫 汰 洱 括 脊 您 宋 校 弱 镇 跟 巾 灾 帛 遵 赢 坑 姐 罢 热 人 教 版 高 中 物 理 课 件 第 十 章 热 力 学 定 律 1 0 . 1 功 和 内 能 3 人 教 版 高 中 物 理 课 件 第 十 章 热 力 学 定 律 1 0 . 1 功 和 内 能 3 在热力学系统的绝热过程中，外界对系统所做的功 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。 功是能量转化的量度 内能U：只依赖于系统自身状态的物理量 内能与状态参量温度、体积有关， 即由它的状态决定 内能的增加量UU2U1等于外界对系 统所做的功 UW 二、内能 举 组 皖 庄 绸 鉴 磕 敢 姻 纲 院 称 棵 飘 但 唉 谎 嫩 钟 畅 囚 箔 腮 廷 巾 勋 健 抹 呢 谅 猴 褒 人 教 版 高 中 物 理 课 件 第 十 章 热 力 学 定 律 1 0 . 1 功 和 内 能 3 人 教 版 高 中 物 理 课 件 第 十 章 热 力 学 定 律 1 0 . 1 功 和 内 能 3 呈现雾状 1.系统指的是什么？ 实验研究的对象是瓶中的气体与打气筒中的气体， 那么我们的系统也就是这二部分气体。 2.出现了什么现象？ 3.为什么会呈现雾状？ 硝 迄 贾 迄 兽 讫 武 遍 默 屠 咯 崔 超 巡 呢 现 忿 铣 诀 玄 挑 监 轴 春 粘 灵 肄 解 硝 殉 兔 哩 人 教 版 高 中 物 理 课 件 第 十 章 热 力 学 定 律 1 0 . 1 功 和 内 能 3 人 教 版 高 中 物 理 课 件 第 十 章 热 力 学 定 律 1 0 . 1 功 和 内 能 3 为什么会呈现雾状？ 当用打气筒向瓶内打气时，外界对系统 做功，使得系统的内能增加，温度升高， 压强增大，使瓶塞从瓶口中喷出。看到雾 状物的原因在于，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，水蒸汽（或酒精蒸气）有一部分被液 化成小液滴 煤 币 射 膜 府 募 浦 南 订 痕 力 嘎 践 受 感 属 界 设 衅 宋 窄 坐 禽 绘 渭 世 甚 荷 编 广 豺 秀 人 教 版 高 中 物 理 课 件 第 十 章 热 力 学 定 律 1 0 . 1 功 和 内 能 3 人 教 版 高 中 物 理 课 件 第 十 章 热 力 学 定 律 1 0 . 1 功 和 内 能 3 小结 1、焦耳热功当量实验 2、绝热过程 3、物体内能的宏观描述 4、绝热过程中作功和内能的关系 缀 颠 籍 淤 泽 剧 叹 垮 来 芥 冬 化 寺 菇 瘸 乘 烽 钻 肺 裴 恫 咀 戴 椰 坪 瑶 皆 蓑 座 助 淤 走 人 教 版 高 中 物 理 课 件 第 十 章 热 力 学 定 律 1 0 . 1 功 和 内 能 3 人 教 版 高 中 物 理 课 件 第 十 章 热 力 学 定 律 1 0 . 1 功 和 内 能 3 1.下列说法正确的是（ ） A 分子的动能与分子的势能的和叫做这个分 子的内能 B 物体的分子势能由物体的温度和体积决定 C 物体的速度增大时，物体的内能增大 D 物体的内能减小时，物体的温度可能增加 D 练习巩固 挠 农 亦 垮 配 拉 于 扫 俩 栗 睫 拓 碌 袍 冻 郝 疯 颓 抬 里 碌 贸 冯 淀 圭 扎 爵 茵 宣 绍 佃 坡 人 教 版 高 中 物 理 课 件 第 十 章 热 力 学 定 律 1 0 . 1 功 和 内 能 3 人 教 版 高 中 物 理 课 件 第 十 章 热 力 学 定 律 1 0 . 1 功 和 内 能 3 2.一个铁块沿斜面匀速滑下，关于物体的机械能 和内能的变化，下列判断中正确的是（ ） A 物体的机械能和内能都不变 B 物体的机械能减少，内能不变 C 物体的机械能增加，内能增加 D 物体的机械能减少，内能增加 D 搂 脂 叶 久 俗 连 酚 窟 冲 壳 唤 缀 泽 孺 陵 提 尸 同 癣 铡 坑 宏 伶 使 汽 牌 慨 舶 策 羹 溶 挣 人 教 版 高 中 物 理 课 件 第 十 章 热 力 学 定 律 1 0 . 1 功 和 内 能 3 人 教 版 高 中 物 理 课 件 第 十 章 热 力 学 定 律 1 0 . 1 功 和 内 能 3 如图所示,绝热具有一定质量的活塞,活塞的上部封闭 着气体,下部为真空,活塞与器壁的摩擦忽略不计,置于真空中的轻 弹簧的一端固定于理想气体容器的底部.另一端固定在活塞上,弹 簧被压缩后用绳扎紧,此时弹簧的弹性势能为EP(弹簧处于自然长 度时的弹性势能为零),现绳突然断开,弹簧推动活塞向上运动,经 过多次往复运动后活塞静止,气体达到平衡态,经过此过程 （ ） AEP全部转换为气体的内能 B. EP一部分转换成活塞的重力势能,其余部分仍 为弹簧的弹性势能 CEP全部转换成活塞的重力势能和气体的内能 DEP一部分转换成活塞的重力势能,一部分转换 为气体的内能,其余部分仍为弹簧的弹性势能 04年全国理综17 理想 气体 D 诣 娄 泻 学 吓 辩 钡 寻 嘎 吠 咕 夹 舱 舶 销 跨 让 遭 黑 两 赐 叁 纯 叼 薛 瞎 滤 收 聋 案 高 火 人 教 版 高 中 物 理 课 件 第 十 章 热 力 学 定 律 1 0 . 1 功 和 内 能 3 人 教 版 高 中 物 理 课 件 第 十 章 热 力 学 定 律 1 0 . 1 功 和 内 能 3 05年全国卷19. 一定质量的气体经历一缓慢的绝热膨胀过程。 设气体分子间的势能可忽略，则在此过程中 （ ） A外界对气体做功，气体分子的平均动能增加 B外界对气体做功，气体分子的平均动能减少 C气体对外界做功，气体分子的平均动能增加 D气体对外界做功，气体分子的平均动能减少 D 摇 汐 震 控 兼 认 嗡 似 罢 箍 耽 擞 僵 牢 糙 沽 路 宣 誉 姜 像 颅 憋 岳 甘 冻 氮 振 脊 巷 流 你 人 教 版 高 中 物 理 课 件 第 十 章 热 力 学 定 律 1 0 . 1 功 和 内 能 3 人 教 版 高 中 物 理 课 件 第 十 章 热 力 学 定 律 1 0 . 1 功 和 内 能 3 问题与练习 1.分子动理论对内能的微观定义是：- 本节热力学对内能的定义是：- 当系统状态改变时，按照热力学对内能的定义， 则物体的内能改变；而按分子动理论，系统状态 改变时，描述系统状态的参量发生了变化，例如 温度和体积改变，而分子的平均动能与温度有关 ，分子的势能与体积有关，所以系统的内能就要 改变。因此内能年的两种定义是一致的。 迅 婶 邑 评 协 挨 跟 惺 捎 欣 货 袒 叭 疵 村 需 咬 涣 获 垫 瓜 怀 疤 抑 晓 玩 搬 铁 琶 铀 贸 供 人 教 版 高 中 物 理 课 件 第 十 章 热 力 学 定 律 1 0 . 1 功 和 内 能 3 人 教 版 高 中 物 理 课 件 第 十 章 热 力 学 定 律 1 0 . 1 功 和 内 能 3 问题与练习 2.（从功是能量转化的量度角度出发思考） 例1：汽车刹车 例2：双手摩擦 例3：电磁感应中，阻尼振动中的能量变化 3.10.1-2重物的重力势能转化为水的内能； 10.1.3重物的机械能转化为电能，电能再 转化为液体的内能 几 动 仕 甸 卡 酬 纫 辉 朴 谦 皑 捅 玖 续 走 亥 翰 隅 笺 岳 漾 均 萨 健 忱 御 痊 撤 凝 锌 纱 厢 人 教 版 高 中 物 理 课 件 第 十 章 热 力 学 定 律 1 0 . 1 功 和 内 能 3 人 教 版 高 中 物 理 课 件 第 十 章 热 力 学 定 律 1 0 . 1 功 和 内 能 3 问题与练习 4.（1）气体在真空中绝热膨胀 的过程中，不受阻力，所以气体 不做功。需要特别注意的是，当气体向真空中膨 胀时，气体不做功，这样的膨胀通常称为自由膨 胀 （2）气体在大气中绝热膨胀的过程中，气体对外 做功，所需要的能量来自于 气体的内能，因此在此过程中， 气体的内能要减少。 K 10-1-1 a b c d 气体A 真空B K 10-1-2 a b c d 气体A气体C 肖 纳 梢 柜 煞 亥 碗 迫 办 艳 芯 廉 齿 咕 宰 溯 哆 抵 栗 菊 长 寄 窑 匿 滥 硷 井 倚 让 健 圾 枝 人 教 版 高 中 物 理 课 件 第 十 章 热 力 学 定 律 1 0 . 1 功 和 内 能 3 人 教 版 高 中 物 理 课 件 第 十 章 热 力 学 定 律 1 0 . 1 功 和 内 能 3 拓展 对于气体在膨胀或压缩的情况下，气体 做功有如下结论：膨胀时气体对外界做功 ；压缩时外界对气体做功也即气体体积 增大，则气体对外界做功；气体体积减小 ，则外界对气体做功若在绝热的情况下 ，气体对外界做功其内能减少；外界对气 体做功其内能增加 欺 应 省 转 禄 脐 哎 沪 狄 匝 厚 唬 馅 枝 屏 话 掣 讯 妒 逼 看 卡 签 闹 埠 隅 鄙 镶 今 亥 铲 弄 人 教 版 高 中 物 理 课 件 第 十 章 热 力 学 定 律 1 0 . 1 功 和 内 能 3 人 教 版 高 中 物 理 课 件 第 十 章 热 力 学 定 律 1 0 . 1 功 和 内 能 3