人教版 (2019)选择性必修 第三册1 功、热和内能的改变学案及答案

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第三册1 功、热和内能的改变学案及答案，共5页。
[学习目标] 1.了解焦耳的两个实验的原理，知道做功和传热的实质。2.知道做功和传热是改变内能的两种方式，明确两种方式的区别(重难点)。3.明确内能、功、热量、温度四个物理量的区别和联系。
一、焦耳的实验
1．绝热过程：系统不从外界________，也不向外界________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________。
(2)通过电流的____________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____________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______________的物理量。
1．在焦耳研究功与热等效性的实验中，为什么要求盛水的容器采用绝热材料做外皮？
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2．在教材图3.1－1和图3.1－2 所示的两个实验中，各是什么形式的能转化为系统的内能？
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二、功与内能的改变
在空气压缩引火仪底部放置少量的硝化棉，迅速压下筒中的活塞，可以观察到硝化棉燃烧的火苗。为什么筒底的硝化棉会被点燃呢？
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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＝________。
2．理解
(1)ΔU＝W的适用条件是________过程。
(2)在绝热过程中，外界对物体做功，则W_____0外界对物体做多少功，物体的内能就________多少，物体对外界做功，则W_____0，物体对外界做多少功，物体的内能就________多少。
如图所示，用隔板将一绝热汽缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，右侧与绝热活塞之间是真空的。现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个汽缸。待气体达到稳定后，缓慢推压活塞，将气体压回到原来的体积。假设整个系统不漏气，则气体自发扩散前后内能变化了吗？为什么？气体在被压缩的过程中内能如何变化？为什么？
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例1 (多选)某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置，它主要由汽缸和活塞组成。开箱时，密闭于汽缸内的压缩气体膨胀，将箱盖顶起，如图所示。在此过程中，若缸内气体与外界无热量交换，忽略气体分子间的相互作用，则缸内气体( )
A．对外做正功，分子的平均动能减小
B．对外做正功，内能增大
C．对外做负功，分子的平均动能增大
D．对外做正功，内能减小
例2 如图所示，一个质量为20 kg的绝热汽缸竖直放置，绝热活塞的质量为5 kg，面积为0.1 m2，处于静止状态时，被封闭气体的高度为50 cm，现在活塞上方加一质量为15 kg的物体，待稳定后，被封闭气体的高度变为40 cm。求在这一过程中气体的内能增加了多少。(p0＝1.01×105 Pa，g取10 m/s2)
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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，并不意味着外界对它做功多，只有在绝热过程中，内能变化越大时相应做的功越多。
三、热与内能的改变
1．传热
(1)条件：物体的________不同。
(2)传热：热从________物体传到了________物体。
2．热和内能
(1)热量：在单纯的传热过程中系统______变化的量度。
(2)热与内能的改变
①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＝________。
②理解：在单纯传热的过程中，系统从外界吸收热量，则Q________0，系统从外界吸收了多少热量，系统的内能就________多少，系统向外界放热，则Q________0，系统向外界放了多少热量，系统的内能就________多少。
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______的改变。
(2)做功时，内能与其他形式的能(如内能与机械能、内能与电能等)发生________；传热只是不同物体(或一个物体的不同部分)之间内能的________。
1．如图所示是传热的三种方式——传导、对流和辐射。这三种方式在传递能量时有什么共同点？
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2．一根金属棒的温度升高了，也就是说它的内能增加了，你能判断出它是通过哪种方式增加内能的吗？为什么？
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(1)热量一定从内能多的物体传递给内能少的物体。( )
(2)做功和传热都可以改变物体的内能，从效果上是等效的。( )
(3)传热只能发生在两个物体间，同一物体不能发生传热。( )
例3 下列现象中，通过传热的方法来改变物体内能的是( )
A．打开电灯开关，灯丝的温度升高，内能增加
B．太阳能热水器在阳光照射下，水的温度逐渐升高
C．用磨刀石磨刀时，刀片的温度升高，内能增加
D．打击铁钉，铁钉的温度升高，内能增加
例4 (多选)在外界不做功的情况下，物体的内能增加了50 J，下列说法正确的是( )
A．一定是物体放出了50 J的热量
B．一定是物体吸收了50 J的热量
C．一定是物体分子动能增加了50 J
D．物体分子的平均动能可能不变
例5 对于热量、功和内能三个物理量，下列说法中正确的是( )
A．热量和功与过程有关，而内能与状态有关
B．热量、功和内能的物理意义相同
C．热量和功都可以作为内能的量度
D．内能大的物体具有的热量多
热量、温度与内能的区别
1．热量是系统内能变化的量度，而温度是系统内大量分子做无规则运动剧烈程度的标志，传热的前提是两个系统之间要有温度差，传递的是热量而不是温度。
2．内能是状态量，热量是过程量。热量只有在涉及能量的转移时才有意义。不能说物体具有多少热量，只能说某一过程中物体吸收或放出了多少热量。
3．物体的内能大，并不意味着传热多。只有在仅传热过程中，内能变化越大时，相应的传热才越多。