人教版高中物理选修3-3课件：10.1 功和内能.ppt

1、 知识回顾知识回顾 1.（机械）功的两个不可缺少的因素是什么？（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？电流做功与哪些因素有关？ 知识回顾知识回顾 2. 什么叫内能？什么叫内能？ 与哪些因素有关？与哪些因素有关？ 1.（机械）功的两个不可缺少的因素是什么？（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？电流做功与哪些因素有关？ 知识回顾知识回顾 2. 什么叫内能？什么叫内能？ 与哪些因素有关？与哪些因素有关？ 3. 质量、温度相同的物体，内能必定相等质量、温度相同的物体，内能必定相等? 1.（机械）功的两个不可缺少的因素是什么？（机械）功的两个不可缺少的因

2、素是什么？ 电流做功与哪些因素有关？电流做功与哪些因素有关？ 物体的内能与温度和体积的关系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，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，而内能却没有确定的关系。再如，0 OC的冰 的冰 熔化成熔化成0 OC水体积减小，不能就此认为其势 水体积减小，不能就此认为其势 能也减小，而应该

3、从改变内能的方式上分析能也减小，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变，所增加的只是分子的势能 结论：结论：做功使得物体（密闭气体）温度升高做功使得物体（密闭气体）温度升高 焦耳焦耳 1818年年12月月24日生于英国曼彻日生于英国曼彻 斯特，起初研究电学和磁学。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律。焦耳测量了热与机械功之间的 当量关系当量关

4、系热功当量，为热力学热功当量，为热力学 第一定律和能量守恒定律的建立奠第一定律和能量守恒定律的建立奠 定了实验基础。定了实验基础。 一、焦耳的实验一、焦耳的实验 焦耳焦耳 1818年年12月月24日生于英国曼彻日生于英国曼彻 斯特，起初研究电学和磁学。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律。焦耳测量了热与机械功之间的 当量关系当量关系热功当量，为热力学热功当量，为热力学 第一定律和能量守恒定律的建立奠第一定律和能量守恒定律的建立奠 定了实验基

5、础。定了实验基础。 一、焦耳的实验一、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。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：绝热过程： 焦耳焦耳 1818年年12月月24日生于英国曼彻日生于英国曼彻 斯特，起初研究电学和磁学。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律。焦耳测量了热与机械功之间的 当量关系当量关系热功当量，为

6、热力学热功当量，为热力学 第一定律和能量守恒定律的建立奠第一定律和能量守恒定律的建立奠 定了实验基础。定了实验基础。 一、焦耳的实验一、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。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：绝热过程： 焦耳实验是一个需要在绝热过程中完成的实验焦耳实验是一个需要在绝热过程中完成的实验 焦耳二个代表性实验：焦耳二个代表性实验：焦耳热功当量实验装置焦耳热功当量实验装置机械功机械功 焦耳二个代表性实验：焦耳二个代表性实验：焦耳热功当量实验装置焦耳热

7、功当量实验装置机械功机械功 实验结论：只要重力所做的功相同，容器内水温实验结论：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。上升的数值都是相同的，即系统状态的变化是相同的。 焦耳二个代表性实验：焦耳二个代表性实验：焦耳热功当量实验装置焦耳热功当量实验装置电功电功 焦耳二个代表性实验：焦耳二个代表性实验：焦耳热功当量实验装置焦耳热功当量实验装置电功电功 实验结论：只要所做的电功相等，则系统温度实验结论：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。上升的数值是相同的，即系统的状态变化是相同的。 从焦耳的实验中可以得出什么结论？

8、从焦耳的实验中可以得出什么结论？ 从焦耳的实验中可以得出什么结论？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，系统状态的在各种不同的绝热过程中，系统状态的 改变与改变与做功方式做功方式无关，仅与无关，仅与做功数量做功数量有关。有关。 从焦耳的实验中可以得出什么结论？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，系统状态的在各种不同的绝热过程中，系统状态的 改变与改变与做功方式做功方式无关，仅与无关，仅与做功数量做功数量有关。有关。 2.测出了热功当量（热与机械功之间的测出了热功当量（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当量关系），为热力学第

9、一定律和能量守恒 定律的建立奠定了实验基础。定律的建立奠定了实验基础。 在热力学系统的绝热过程中，外界对系统所在热力学系统的绝热过程中，外界对系统所 做的功仅由过程的做的功仅由过程的始末两个状态始末两个状态决定，不依赖于决定，不依赖于 做功的做功的具体过程和方式具体过程和方式。 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？点两个位置决定，与物体的运动路径无关？ 在热力学系统的绝热过程中，外界对系统所在热力学系统的绝热过程中，外界对系统所 做的功仅由过程的做的功仅由过程的始末两个状态始末两个状态决定，不依赖于决定，不依赖于

10、做功的做功的具体过程和方式具体过程和方式。 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？点两个位置决定，与物体的运动路径无关？ 重力重力 在热力学系统的绝热过程中，外界对系统所在热力学系统的绝热过程中，外界对系统所 做的功仅由过程的做的功仅由过程的始末两个状态始末两个状态决定，不依赖于决定，不依赖于 做功的做功的具体过程和方式具体过程和方式。 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？点两个位置决定，与物体的运动路径无关？ 重力重力 电场力电场力 在

11、热力学系统的绝热过程中，外界对系统所在热力学系统的绝热过程中，外界对系统所 做的功仅由过程的做的功仅由过程的始末两个状态始末两个状态决定，不依赖于决定，不依赖于 做功的做功的具体过程和方式具体过程和方式。 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？点两个位置决定，与物体的运动路径无关？ 重力重力 电场力电场力 重力做功对应重力势能重力做功对应重力势能 在热力学系统的绝热过程中，外界对系统所在热力学系统的绝热过程中，外界对系统所 做的功仅由过程的做的功仅由过程的始末两个状态始末两个状态决定，不依赖于决定，不依赖于 做功的做

12、功的具体过程和方式具体过程和方式。 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？点两个位置决定，与物体的运动路径无关？ 重力重力 电场力电场力 重力做功对应重力势能重力做功对应重力势能 电场力做功对应电势能（电能）电场力做功对应电势能（电能） 在热力学系统的绝热过程中，外界对系统所做的在热力学系统的绝热过程中，外界对系统所做的 功仅由过程的功仅由过程的始末两个状态始末两个状态决定，不依赖于做功的决定，不依赖于做功的具具 体过程和方式体过程和方式。 在热力学系统的绝热过程中，外界对系统所做的在热力学系统的绝热过程中，外界对系

13、统所做的 功仅由过程的功仅由过程的始末两个状态始末两个状态决定，不依赖于做功的决定，不依赖于做功的具具 体过程和方式体过程和方式。 功是能量转化的量度功是能量转化的量度 在热力学系统的绝热过程中，外界对系统所做的在热力学系统的绝热过程中，外界对系统所做的 功仅由过程的功仅由过程的始末两个状态始末两个状态决定，不依赖于做功的决定，不依赖于做功的具具 体过程和方式体过程和方式。 功是能量转化的量度功是能量转化的量度 内能内能U 在热力学系统的绝热过程中，外界对系统所做的在热力学系统的绝热过程中，外界对系统所做的 功仅由过程的功仅由过程的始末两个状态始末两个状态决定，不依赖于做功的决定，不依赖于做功

14、的具具 体过程和方式体过程和方式。 功是能量转化的量度功是能量转化的量度 内能内能U ：只依赖于系统自身状态的物理量：只依赖于系统自身状态的物理量 在热力学系统的绝热过程中，外界对系统所做的在热力学系统的绝热过程中，外界对系统所做的 功仅由过程的功仅由过程的始末两个状态始末两个状态决定，不依赖于做功的决定，不依赖于做功的具具 体过程和方式体过程和方式。 功是能量转化的量度功是能量转化的量度 内能内能U ：只依赖于系统自身状态的物理量：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，内能与状态参量温度、体积有关， 即由它的状态决定即由它的状态决定 在热力学系统的绝热过程中，外界对系统

15、所做的在热力学系统的绝热过程中，外界对系统所做的 功仅由过程的功仅由过程的始末两个状态始末两个状态决定，不依赖于做功的决定，不依赖于做功的具具 体过程和方式体过程和方式。 功是能量转化的量度功是能量转化的量度 内能内能U ：只依赖于系统自身状态的物理量：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，内能与状态参量温度、体积有关， 即由它的状态决定即由它的状态决定 二、内能二、内能 在热力学系统的绝热过程中，外界对系统所做的在热力学系统的绝热过程中，外界对系统所做的 功仅由过程的功仅由过程的始末两个状态始末两个状态决定，不依赖于做功的决定，不依赖于做功的具具 体过程和方式体过程和方

16、式。 功是能量转化的量度功是能量转化的量度 内能内能U ：只依赖于系统自身状态的物理量：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，内能与状态参量温度、体积有关， 即由它的状态决定即由它的状态决定 内能的增加量内能的增加量UU2U1等于外界对等于外界对 系统所做的功系统所做的功 二、内能二、内能 在热力学系统的绝热过程中，外界对系统所做的在热力学系统的绝热过程中，外界对系统所做的 功仅由过程的功仅由过程的始末两个状态始末两个状态决定，不依赖于做功的决定，不依赖于做功的具具 体过程和方式体过程和方式。 功是能量转化的量度功是能量转化的量度 内能内能U ：只依赖于系统自身状态的物理

17、量：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，内能与状态参量温度、体积有关， 即由它的状态决定即由它的状态决定 内能的增加量内能的增加量UU2U1等于外界对等于外界对 系统所做的功系统所做的功 UW 二、内能二、内能 1.系统指的是什么？系统指的是什么？ 1.系统指的是什么？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，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。那么我们的系统也就是这二部分气体。 1.系统指的是什么？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，实验研究的对象是瓶中的气体与打气筒中的气体，

18、那么我们的系统也就是这二部分气体。那么我们的系统也就是这二部分气体。 2.出现了什么现象？出现了什么现象？ 呈现雾状呈现雾状 1.系统指的是什么？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，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。那么我们的系统也就是这二部分气体。 2.出现了什么现象？出现了什么现象？ 呈现雾状呈现雾状 1.系统指的是什么？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，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。那么我们的系统也就是这二部分气体。 2.出现了什么现象？出

19、现了什么现象？ 3.为什么会呈现雾状？为什么会呈现雾状？ 为什么会呈现雾状？为什么会呈现雾状？ 当用打气筒向瓶内打气时，外界对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。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）少，温度下降，水蒸汽（或酒精蒸气） 有一部分被液化成小液滴有一部分被液化成小液滴 小结小结 小结小结 1、焦耳热功当量实验、

20、焦耳热功当量实验 小结小结 1、焦耳热功当量实验、焦耳热功当量实验 2、绝热过程、绝热过程 小结小结 1、焦耳热功当量实验、焦耳热功当量实验 2、绝热过程、绝热过程 3、物体内能的宏观描述、物体内能的宏观描述 小结小结 1、焦耳热功当量实验、焦耳热功当量实验 2、绝热过程、绝热过程 3、物体内能的宏观描述、物体内能的宏观描述 4、绝热过程中作功和内能的关系、绝热过程中作功和内能的关系 1.下列说法正确的是（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分子的动能与分子的势能的和叫做这个分 子的内能子的内能 B 物体的分子势能由物体的温度和体积决定物体的分子势能由物体的温度和体

21、积决定 C 物体的速度增大时，物体的内能增大物体的速度增大时，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物体的内能减小时，物体的温度可能增加 练习巩固练习巩固 1.下列说法正确的是（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分子的动能与分子的势能的和叫做这个分 子的内能子的内能 B 物体的分子势能由物体的温度和体积决定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物体的内能减小时，物体的温度可能增加 D D 练习巩固练习巩固 2.一个铁块沿斜面匀速滑下，关于

22、物体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，下列判断中正确的机械能和内能的变化，下列判断中正确 的是（的是（ ） A 物体的机械能和内能都不变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，内能增加物体的机械能减少，内能增加 2.一个铁块沿斜面匀速滑下，关于物体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，下列判断中正确的机械能和内能的变化，下列判断中正确 的是（的是（ ） A 物体的机械能和内能都不变物体的机械能和内能都不变 B 物体的机械能减少，内能

23、不变物体的机械能减少，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，内能增加物体的机械能减少，内能增加 D D 如图所示如图所示,绝热具有一定质量的活塞绝热具有一定质量的活塞,活塞的上部活塞的上部 封闭着气体封闭着气体,下部为真空下部为真空,活塞与器壁的摩擦忽略不计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置于真空中的轻弹簧的一端固定于理想气体容器的底 部部.另一端固定在活塞上另一端固定在活塞上,弹簧被压缩后用绳扎紧弹簧被压缩后用绳扎紧,此时此时 弹簧的弹性势能为弹簧的弹性势能为EP(弹簧处于自然长度时的弹性势弹簧处于

24、自然长度时的弹性势 能为零能为零),现绳突然断开现绳突然断开,弹簧推动活塞向上运动弹簧推动活塞向上运动,经过多经过多 次往复运动后活塞静止次往复运动后活塞静止,气体达到平衡态气体达到平衡态,经过此过程经过此过程 （ ） A.EP全部转换为气体的内能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一部分转换成活塞的重力势能,其余部分仍其余部分仍 为弹簧的弹性势能为弹簧的弹性势能 C.EP全部转换成活塞的重力势能和气体的内能全部转换成活塞的重力势能和气体的内能 D.EP一部分转换成活塞的重力势能一部分转换成活塞的重力势能,一部分转换一部分转换 为气体的内能为气体的内能,其余部分仍为弹簧的

25、弹性势能其余部分仍为弹簧的弹性势能 理想理想 气体气体 04年全国理综年全国理综17 如图所示如图所示,绝热具有一定质量的活塞绝热具有一定质量的活塞,活塞的上部活塞的上部 封闭着气体封闭着气体,下部为真空下部为真空,活塞与器壁的摩擦忽略不计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置于真空中的轻弹簧的一端固定于理想气体容器的底 部部.另一端固定在活塞上另一端固定在活塞上,弹簧被压缩后用绳扎紧弹簧被压缩后用绳扎紧,此时此时 弹簧的弹性势能为弹簧的弹性势能为EP(弹簧处于自然长度时的弹性势弹簧处于自然长度时的弹性势 能为零能为零),现绳突然断开现绳突然断开,弹簧推动

26、活塞向上运动弹簧推动活塞向上运动,经过多经过多 次往复运动后活塞静止次往复运动后活塞静止,气体达到平衡态气体达到平衡态,经过此过程经过此过程 （ ） A.EP全部转换为气体的内能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一部分转换成活塞的重力势能,其余部分仍其余部分仍 为弹簧的弹性势能为弹簧的弹性势能 C.EP全部转换成活塞的重力势能和气体的内能全部转换成活塞的重力势能和气体的内能 D.EP一部分转换成活塞的重力势能一部分转换成活塞的重力势能,一部分转换一部分转换 为气体的内能为气体的内能,其余部分仍为弹簧的弹性势能其余部分仍为弹簧的弹性势能 理想理想 气体气体 D 04年全国

27、理综年全国理综17 一定质量的气体经历一缓慢的绝热膨胀过程。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气体对外界做功，气体分子的平均动能减少 05年全国卷年全国卷19. 一定质量的气体经历一缓慢的绝热膨胀过程。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气体对外界做功，气体分子的平均动能减少 D D 05年全国卷年全国卷19.