2020-2021年高二物理选修33热和内能学案 新课标 人教版

第五节内能【素养目标定位】※知道分子平均动能和温度的含义※知道分子势能与分子间作用力的关系，知道分子势能的决定因素※※理解物体内能的含义【素养思维脉络】课前预习反馈知识点1分子动能和分子势能分子能量比较内容分子动能分子势能定义分子__无规则运动__而具有的能由分子力和分子间__相对位置__决定的能大小决定因素物质的__温度__是它的分子热运动的平均动能的标志宏观上与物体的__体积__有关，微观上与__分子间距离__有关知识点2物体的内能1．定义物体中__所有分子__的热运动动能与__分子势能__的总和。

2．决定因素(1)分子总个数由物体__物质的量__决定。

(2)分子热运动的平均动能由__温度__决定。

(3)分子势能宏观上与物体的__体积__有关。

(4)物体的内能由__物质的量__、__温度__、__体积__共同决定。

3．内能的普遍性：因为一切物体都是由不停地做无规则__热运动__且相互作用着的分子所组成的，所以任何物体都具有内能。

辨析思考『判一判』(1)温度高的物体，分子的平均动能一定大。

(√)(2)温度升高时，物体的每个分子的动能都将增大。

(×)(3)分子势能可以为正值、负值、零值。

(√)(4)一个分子的动能和分子势能的总和叫作该分子的内能。

(×)(5)当一个物体的机械能发生变化时，其内能也一定发生变化。

(×)(6)温度高的物体一定比温度低的物体内能大。

(×)『选一选』下列关于温度、热量和内能的说法中正确的是(B)A．温度是分子动能的标志，动能越大的分子其温度就越高B．分子的势能跟物体的体积有关C．温度高的物体比温度低的物体含有的热量多D．静止的物体没有内能解析：温度是分子平均动能的标志，是大量的分子运动的统计规律，对单个的分子没有意义，故A错误；分子的势能跟物体的体积有关，故B正确；物体的内能与物体的物质的量、温度、体积以及物态有关，温度高的物体不一定比温度低的物体含有的内能多，更不能说是热量多，故C错误；物体的内能与物体是否静止无关，静止是物体的宏观的运动状态，故D 错误。

高中物理热和内能教案新人教版选修33一、教学目标1．在物理知识方面要求：（1）明白分子的动能，分子的平均动能，明白物体的温度是分子平均动能大小的标志。

（2）明白分子的势能跟物体的体积有关，明白分子势能随分子间距离变化而变化的定性规律。

（3）明白什么是物体的内能，物体的内能与哪个宏观量有关，能区别物体的内能和机械能。

（4）明白做功和热传递在改变物体内能上是等效的，明白两者的区别，了解热功参量的意义。

2．在培养学生能力方面，这节课中要让学生建立：分子动能、分子平均动能、分子势能、物体内能、热量等五个以上物理概念，又要让学生初步明白三个物理规律：温度与分子平均动能关系，分子势能与分子间距离关系，做功与热传递在改变物体内能上的关系。

因此，教学中着重培养学生对物理概念和规律的明白得能力。

3．渗透物理学方法的教育：在分子平均动能与温度关系的讲授中，渗透统计的方法。

在分子间势能与分子间距离的关系上和做功与热传递关系上都要渗透归纳推理方法。

二、重点、难点分析1．教学重点是使学生把握三个概念（分子平均动能、分子势能、物体内能），把握三个物理规律（温度与分子平均动能关系、分子势能与分子之间距离关系、热传递与功的关系）。

2．区分温度、内能、热量三个物理量是教学上的一个难点；分子势能随分子间距离变化的势能曲线是教学上的另一难点。

三、教具1．压缩气体做功，气体内能增加的演示实验：圆形玻璃筒、活塞、硝化棉。

2．幻灯及幻灯片，展现分子间势能随分子间距离变化而变化的曲线。

四、要紧教学过程（一）引入新课我们明白做机械运动的物体具有机械能，那么热现象发生过程中，也有相应的能量变化。

另一方面，我们又明白热现象是大量分子做无规律热运动产生的。

那么热运动的能量与大量的无规律运动有什么关系呢？这是今天学习的问题。

（二）教学过程的设计1．分子的动能、温度物体内大量分子不停息地做无规则热运动，关于每个分子来说都有无规则运动的动能。

由于物体内各个分子的速率大小不同，因此，各个分子的动能大小不同。

第十章热力学定律1功和内能一、焦耳的实验1．实验目的：精确地测定做功和热传递对于系统的影响，以及功和热量的相互关系．2．焦耳的两个最具代表性的实验：一个是让重物下落带动叶片搅拌容器中的水，引起水温上升；另一个是通过电流的热效应给水加热．3．绝热过程：不从外界吸热，也不向外界放热的过程叫做绝热过程．4．结论：要使系统状态通过绝热过程发生变化，做功的多少只由过程的始末两个状态决定，而与做功的方式无关．二、功和内能1．功与系统内能改变的关系：做功可以改变系统的内能．(1)外界对系统做功，系统的内能增加．在绝热过程中，内能的增量就等于外界对系统做的功，即ΔU＝U2－U1＝W.(2)系统对外界做功，系统的内能减少．在绝热过程中，系统对外界做多少功，内能就减少多少，即W＝－ΔU.2．在绝热过程中，功是系统内能转化的量度．打气筒是日常生活中的一种工具，当我们用打气筒给自行车打气的时候，就是在克服气体压力和摩擦力做功．打气的过程中你有没有试着去摸一下打气筒的外壳？有什么感觉？打气筒的温度升高了，这是怎么回事呢？提示：做功的过程是能量转化的过程，做功使得系统的内能增加了，所以温度升高．考点一功、内能、内能变化之间的关系1．内能与内能的变化的关系(1)物体的内能是指物体内所有分子的动能和势能之和．在微观上由分子数和分子热运动剧烈程度和相互作用力决定，宏观上体现为物体的温度和体积，因此物体的内能是一个状态量．(2)当物体温度变化时，分子热运动剧烈程度发生改变，分子平均动能变化．物体体积变化时，分子间距离变化，分子势能发生变化，因此物体的内能变化只由初、末状态决定，与中间过程及方式无关．2．做功与内能的变化的关系做功改变物体内能的过程是将其他形式的能(如机械能)与内能相互转化的过程．例如在绝热过程中做功使物体内能发生变化时，内能改变了多少用做功的数值来量度．外界对物体做多少功，物体的内能就增加多少；物体对外界做多少功，物体的内能就减少多少．压缩气体时，外界对气体做了功，气体的内能增加，气体内能的增加量等于外界对气体做的功；气体膨胀，是气体对外界做功，气体内能减少，气体内能的减少量等于气体膨胀对外做的功．3．功和内能的区别功是能量转化的量度，是过程量，而内能是状态量，做功过程中，能量一定会发生转化而内能不一定变化，但内能变化时，不一定有力做功，也可能是由热传递改变物体的内能．物体内能大，并不意味着做功多，只有内能变化大，才可能做功多．【例1】如图所示，厚壁容器的一端通过胶塞插进一只灵敏温度计和一根气针，另一端有个用卡子卡住的可移动的胶塞．用打气筒慢慢向筒内打气，使容器内的压强增加到一定程度，这时读出温度计示数．打开卡子，胶塞冲出容器后()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，内能增加气体膨胀对外做功，做功可以改变物体的内能．【解析】根据功是能量转化的量度，对外做了多少功，就意味着转化了多少能量．本例中由于是厚壁容器，打开卡子后，气体迅速膨胀，这样的过程可以当作绝热过程，由此判断，转化的应是系统的内能，即气体对外做功，系统的内能减少，温度降低．选项C正确．【答案】 C总结提能绝热过程是指系统不从外界吸热，也不向外界放热的过程，有些题目从叙述中就已经明确是否为绝热过程，有些没有明确的，就要根据实际情况做出判断，像本题迅速膨胀类可以理解为是绝热的过程，而缓慢的过程则不能认为是绝热的过程．(多选)如图所示，绝热容器内被活塞封闭一定质量的气体，现压缩气体使其体积减小，则(BC)A．气体对外界做功，内能增加B．外界对气体做功，内能增加C．温度升高，压强变大D．温度升高，压强变小解析：“绝热容器”说明与外界没有热交换，压缩气体，外界对气体做功，内能增加，故A错，B对；对理想气体而言，温度升高，由气体压强的定义知，其压强必变大，故C对，D错．故正确答案为B、C.考点二内能与机械能的区别和联系1．区别：物体的内能与机械能是两个不同的物理概念．内能是由大量分子热运动和分子间的相对位置所决定的能．机械能是物体做机械运动和物体形变所决定的能．物体具有内能的同时可以具有机械能．物体的机械能在一定条件下可等于零，但物体的内能不可能等于零，因为分子在永不停息地做无规则运动，它们之间有相互作用．2．联系：内能和机械能在一定条件下可以相互转化，且总量保持不变．【例2】 暖瓶中盛有0.5 kg 、25 ℃的水，一位同学想用上下摇晃的方法使冷水变为开水，设每摇晃一次水的落差为15 cm ，每分钟摇晃30次，不计所有热散失，他约需多长时间可以把水“摇开”？[c 水＝4.2×103 J/(kg·℃)，g 取10 m/s 2]此问题中能量转化方向是：上摇时同学消耗自身的能量，通过对水做功转化为水的重力势能，下降时水的重力势能转化为动能再转化为水的内能，由于不计一切热散失，水的重力势能的减少量等于水的内能的增加量．【解析】 设“摇开”水需时间为t ，水升温ΔT ，由W ＝ΔU 得：30mg ·Δh ·t ＝c 水m ΔT ，代入数据得t ＝4.2×103×(100－25)30×10×0.15min ＝7×103 min ， 即“摇开”水约需7×103 min ，约为5天．【答案】 5天总结提能 解决本题的关键是明确能量转化的方向，即知道究竟是哪种能量转化为水的内能．此类问题体现物理与社会、生活相联系的特点，需认真审题，挖掘出题目中的有用信息，建立物理模型是解题的关键．地面附近有一正在上升的空气团，它与外界的热交换忽略不计．已知大气压强随高度增加而降低，则该气团在此上升过程中(不计气团内分子间的势能)( C )A ．体积减小，温度降低B ．体积减小，温度不变C ．体积增大，温度降低D ．体积增大，温度不变解析：空气团与外界热交换忽略不计，随高度上升压强逐渐减小，体积逐渐增大对外界做功，所以内能逐渐减小，则温度逐渐降低，只有C正确，A、B、D均错误．1．如图所示，活塞将汽缸分成甲、乙两气室，汽缸、活塞(连同拉杆)是绝热的，且不漏气．以E甲、E乙分别表示甲、乙两气室中气体的内能，则在将拉杆缓慢向外拉的过程中(D)A．E甲不变，E乙减小B．E甲不变，E乙增大C．E甲增大，E乙不变D．E甲增大，E乙减小解析：本题解题的关键是明确甲、乙两气室气体都历经绝热过程，内能改变取决于做功的情况．对甲室内的理想气体，在拉杆缓慢向外拉的过程中，活塞左移，压缩气体，外界对甲室气体做功，其内能应增大；对乙室内的气体，活塞左移，气体膨胀，气体对外界做功，内能应减小．2．金属筒内装有与外界温度相同的压缩空气，打开筒的开关，筒内高压空气迅速向外溢出，待筒内外压强相等时，立即关闭开关．在外界保持恒温的条件下，经过一段较长的时间后，再次打开开关，这时出现的现象是(B)A．筒外空气流向筒内B．筒内空气流向筒外C．筒内外有空气交换，处于动平衡态，筒内空气质量不变D．筒内外无空气交换解析：因高压空气急剧外溢时，气体来不及充分与外界发生热交换，可近似看成绝热膨胀过程，气体对外做功，内能减少，所以关闭开关时，筒内气体温度较外界偏低，再经过较长时间后，筒内外气体温度相同．对筒内剩余气体分析，属等容升温过程，压强要升高，大于外界气压，所以再打开开关时，筒内气体要流向筒外．3.如图所示，汽缸放置在水平地面上，质量为m的活塞将汽缸分成甲、乙两气室，两气室中均充有气体，汽缸、活塞是绝热的且不漏气．开始活塞被销钉固定，现将销钉拔掉，活塞最终静止在距原位置下方h处，设活塞移动前后甲气体内能的变化量为ΔE，不计气体重心改变的影响，下列说法正确的是(B)A．ΔE＝mgh B．ΔE>mghC．ΔE<mgh D．以上三种情况均有可能解析：气体甲体积减小，外界对它做正功，其中包括mgh和乙气体分子对活塞的力做功W乙，且为正功，ΔE＝mgh＋W乙．4.如图所示的传动装置中，皮带始终保持v＝3 m/s的速度水平匀速前进．m＝1 kg的物体无初速地放到皮带上A处，若物体与皮带的动摩擦因数μ＝0.15，AB相距s＝4.5 m，则物体从A运动到B的过程中，由于摩擦产生的热量为多少焦？(g取10 m/s2)解析：物体运动的加速度a＝μmgm＝μg＝0.15×10 m/s2＝1.5 m/s2.物体从开始运动到与传送带速度相同，发生的位移x1＝v22a＝322×1.5m＝3 m<4.5 m，所用时间t＝va＝31.5s＝2 s，在这段时间内传送带发生的位移x2＝v t＝3×2 m＝6 m，产生的热量Q＝μmg(x2－x1)＝0.15×1×10×(6－3) J＝4.5 J.答案：4.5 J莘莘学子，最重要的就是不要去看远方模糊的，而要做手边清楚的事。

第二节热和内能【素养目标定位】※了解热传递的三种方式※知道热传递和做功都可以改变物体的内能※了解热与内能的关系，区别热量与内能的概念【素养思维脉络】课前预习反馈知识点1 热传递1．概念两个温度不同的物体相互接触时温度高的物体要__降温__，温度低的物体要__升温__，即热量从__高温__物体传到了__低温__物体，这个过程就叫作热传递。

2．热传递的方式__热传导__、__热对流__和__热辐射__。

3．热传递的条件__存在温度差__。

4．实质热传递过程实质是__能量__转移的过程。

知识点2 热和内能1．热传递与内能改变的关系(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Q吸＝__ΔU__。

(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Q放＝__－ΔU__。

2．热量热量是在单纯的热传递过程中系统__内能变化__的量度。

辨析思考『判一判』(1)热传递过程具有一定的方向性。

(√)(2)在任何情况下，公式ΔU＝Q都适用。

(×)(3)温度高的物体含有的热量多。

(×)(4)热量一定从内能多的物体传递给内能少的物体。

(×)(5)做功和热传递都能改变物体的内能。

(√)(6)热传递改变内能的实质是能量的转移。

(√)『选一选』(多选)(2020·上海市金山区高二期末)下列过程中，主要通过热传递方式改变物体内能的是( ABC )A．湿衣服中的水蒸发B．水中的冰融化C．池水在阳光的照射下温度升高D．锤子敲击钉子后钉子变热解析：湿衣服中的水蒸发是因为热传递，故A正确；水中的冰融化是因为热传递，故B 正确；池水在阳光的照射下温度升高是热量的传递，故C正确；锤子敲击钉子后钉子变热是因为锤子对钉子做功转化为热量，故D错误。

『想一想』如图所示是热传递的三种方式——传导、对流和辐射，请在图片基础上思考以下问题：(1)这三种方式在传递能量时有什么共同点？(2)热传递和做功都可以改变物体的内能，这两种方式在改变物体内能时本质上又有什么不同？答案：(1)热量总是从温度高的物体向温度低的物体传递。

课题：10.2 热和内能课型：新授课
一、教学目标：
（一）知识与技能：
1、了解热传递的条件、本质和三种形式。

2、理解热量与内能的关系及区别。

3、知道热传递与做功在改变系统内能上的区别。

（二）过程与方法：
通过热传递改变物体内能来理解能量转移的过程，着重培养学生对物理概念和规律的理解能力。

（三）情感、态度与价值观：
自主学习的过程中，增强学生学习物理、探索自然的兴趣。

二、教学重、难点：
重点：热传递对内能的改变
难点：热量与内能的区别
三、教学方法：
自主学习、合作讨论、讲解内化
四、教学过程：
教师活动学生活动设计意图。

2热和内能一、热传递1．热传递的方向：热量从高温物体传递到低温物体，或从物体的高温部分传递到低温部分，叫做热传递．2．热传递的三种方式：热传导、热对流和热辐射．二、热和内能1．热传递的实质：传递的是能量，结果是改变了系统的内能．传递能量的多少用热量来量度．2．传递的热量与内能变化的关系(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．(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．3．改变系统内能的两种方式：做功和热传递．做功和热传递都能改变系统的内能，这两种方式是等效的．都能引起系统内能的改变，但是它们还是有明显区别的．做功是系统内能与其他形式的能量之间发生的转化，而热传递只是不同物体(或物体不同部分)之间内能的转移．考点一热量与内能、温度、功三者关系理解1．热量与内能内能是由系统的状态决定的，状态改变，系统的内能也随之改变，要使系统的内能发生变化，可以通过热传递和做功两种方式来实现．而热量是热传递过程中的特征物理量，和功一样，热量只是反映物体在热传递过程中所迁移的能量，是用来衡量物体内能变化多少的，有过程，才有变化，离开过程，毫无意义．就某一状态而言，只有“内能”，根本不存在什么“热量”和“功”，因此，不能说一个系统中含有“多少热量”或“多少功”．2．热量与温度热量是系统内能变化的量度，而温度是系统内部大量分子做无规则运动的剧烈程度的标志，虽然热传递的前提是两个系统之间要有温度差，但是传递的是能量，而不是温度．热传递不仅可以使系统温度发生变化，还可以使物质状态发生变化．在物质状态变化过程中，传递给系统的热量并不一定使系统的温度发生变化，如冰吸热熔化，因此不能说“系统吸收热量，温度一定升高”，也不能认为“系统的温度高，它放出的热量就一定多”．因为放出的热量，不但和温度的变化量有关，还和比热容等有关．总之，热量和温度之间虽然有一定的联系，但它们是完全不同的两个物理量．3．热量与功热量和功都是系统内能变化的量度，都是过程量，一定量的热量还与一定量的功相当，热量可以通过系统转化为功，功也可以通过系统转化为热量，但它们之间有着本质的区别．用做功来改变系统的内能，是系统内分子随整体的有序运动转化为另一系统的分子无规则运动的过程，是机械能或其他形式的能和内能之间的转化过程．用热传递来改变系统的内能，是通过热传导、热对流和热辐射来完成的，它将分子的无规则运动从一个系统转移到另一个系统，这种转移就是系统间内能转移的过程．【例1】下列关于物体的温度、内能和热量的说法中，正确的是()A．物体的温度越高，所含热量越多B．物体的内能越多，热量越多C．物体的温度越高，它的分子热运动的平均动能越大D．物体的温度不变，其内能就不变化在理解温度、内能和热量三者概念的基础上将三者加以区分．【解析】内能变化将伴随着做功过程或热传递过程，热量只是热传递过程中表示内能变化多少的物理量．因此，不存在物体含热量多少的概念．温度是物体内大量分子热运动的平均动能的宏观标志．温度越高表明分子平均动能越大，因此，选项C是正确的．一个物体的温度不变，仅表明它的分子热运动的平均动能没有变化，但是，分子间的势能有可能变化，即内能有可能变化，如晶体熔化过程，温度不变，所吸收的热量用来增加分子间的势能，因此，选项D不正确．【★★答案★★】 C总结提能温度、内能皆为状态量，而热量是过程量．对于热量、功和内能三者的说法正确的是(D)A．热量、功、内能三者的物理意义等同B．热量、功都可以作为物体内能的量度C．热量、功、内能的单位不相同D．热量和功是由过程决定的，而内能是由物体状态决定的解析：物体的内能是指物体的所有分子动能和分子势能的总和，而要改变物体的内能可以通过做功和热传递两种途径，这三者的物理意义不同，A项错．热量是表示在热传递过程中物体内能变化多少的物理量，而功也是用做功的方式来量度改变物体内能多少的物理量，B 项错．三者单位都是焦耳，C项错．热量和功是过程量，内能是状态量，D项正确．考点二改变物体内能的两种方式的理解1．热传递的三种方式通过热传递使物体的内能增加，主要有三种方式：热传导、热对流和热辐射．(1)热传导：能量由高温物体(或物体的高温部分)向低温物体(或物体的低温部分)传递的过程，这种过程在气体、液体和固体中都能发生．(2)热对流：流体依靠宏观流动而实现热传递的过程，这在流体中才能发生．(3)热辐射：不依赖于物质的接触而由热源自身的温度作用借助电磁波传递能量的方式．太阳就是通过热辐射的形式将热经宇宙空间传给地球的．2．热传递和物体内能改变的关系热传递可以改变物体的内能．物体吸收了热量，分子热运动变得剧烈，分子平均动能增加，物体的内能增大，反之物体内能减少．在只有热传递的情况下，系统由状态1到达状态2，系统内能的变化量等于物体吸收或放出热量即ΔU＝Q.3．改变物体内能的两种方式的比较比较项目做功热传递内能变化外界对物体做功，物体的内能增加；物体对外界做功，物体的内能减少物体吸收热量，内能增加；物体放出热量，内能减少物理实质其他形式的能与内能之间的转化不同物体间或同一物体不同部分之间内能的转移相互联系做一定量的功或传递一定量的热在改变内能的效果上是相同的【例2】关于物体的内能及其变化，下列说法中正确的是() A．物体的温度改变时，其内能必定改变B．物体对外做功，其内能不一定改变；向物体传递热量，其内能也不一定改变C．物体对外做功，其内能必定改变，物体向外传递热量，其内能必定改变D．若物体不与外界发生热交换，则物体的内能必定不会改变【解析】一定质量的物体，其内能由温度和体积共同决定，物体的温度改变时，体积也可能发生改变，其内能不一定改变，A错误；物体对外做功，同时又吸收热量，若吸收的热量恰好用来对外做功，则内能就不改变，B正确，C、D错误．【★★答案★★】 B总结提能在改变内能上，做功和热传递是等效的．但两者又有本质的不同，做功过程是内能与其他形式能量之间的转化过程，热传递是内能的转移过程．物体的内能增加了20 J，下列说法中正确的是(D)A．一定是外界对物体做了20 J的功B．一定是物体吸收了20 J的热量C．一定是物体分子动能增加了20 JD．物体的分子平均动能可能不变解析：做功和热传递都可以改变物体内能，物体内能改变20 J，其方式是不确定的，因此A、B错误．而物体内能包括所有分子的平均动能和势能，内能由分子数、分子平均动能、势能三者决定，因此★★答案★★C错误．常见误区例析关于功、热量和内能理解的四个误区误区1：误认为温度高的物体内能大产生误区的原因是对内能理解模糊．内能是状态量，是分子动能和分子势能的总和，由物质的量、温度和体积共同决定，温度高，分子平均动能大，而物体的内能不一定大．误区2：误认为物体的内能越多，放出的热量越多其原因是对内能变化与热量的关系不清．热量总是伴随着内能的变化，放出热量的多少，取决于物体内能变化的多少，而与物体内能的多少无关．误区3：误认为热量是从内能多的物体传给内能少的物体这是由于不明确热传递的条件：热量从高温物体传递到低温物体，而与物体内能的多少无关．误区4：误认为物体对外做功，内能一定减小其原因是忽视了做功和热传递都能改变物体的内能．物体对外做功，若同时吸收热量，内能不一定减小．【典例】关于温度、热量、功和内能，以下说法正确的是() A．同一物体温度高时，含有的热量多B．物体的内能越大，含有的热量就越多，温度也越高C．外界对系统做功W，内能必定增加D．发生热传递的条件是两物体之间存在温度差【解析】通过以下表格进行逐项分析：选项情景与过程分析判断A热量是物体间进行热传递时内能变化的量度×B 物体吸收或放出的热量对应内能的变化，不对应物体内能的大小×C做功和热传递都可以引起内能的变化×D物体间发生热传递的条件是存在温度差√1．关于物体的内能和热量，下列说法中正确的是(D)A．热水的内能比冷水的内能大B．温度高的物体其热量必定多，内能必定大C．在热传递过程中，内能大的物体其内能将减少，内能小的物体其内能将增加，直到两物体的内能相等D．热量是热传递过程中内能转移量的量度解析：物体内能的大小不仅与温度有关，还与物体的质量、体积有关，A错误．热量是单纯热传递过程中系统内能变化的量度，是一个过程量，B错误，D正确．热传递发生的条件是系统间存在温度差，内能将由高温物体向低温物体传递，高温物体内能减小，低温物体内能增大，并持续到两物体温度相同为止，C错误．故只有D正确．2．关于热量、温度的下列说法正确的是(A)A．热量是热传递过程中，物体间内能的转移量；温度是物体分子平均动能大小的量度B．在绝热容器中，放入两个温度不等的物体，则高温物体放出温度，低温物体吸收温度，直到两个物体温度相等C．高温物体内能多，低温物体内能少D．两个质量和比热容都相等的物体，若吸收相等的热量，则温度相等解析：温度是物体分子平均动能大小的量度，表示冷热程度；热量是热传递过程中物体间内能的转移量，内能包括分子动能与分子势能，与温度、体积、物质的量有关．D项，不知道初始温度，只能说温度变化相同．3．如图所示，A、B是两个完全相同的球，分别浸没在水和水银的同一深度内，A、B两球用同一种材料制成，当温度稍微升高时，球的体积会明显变大，如果开始水和水银的温度相同，且两液体温度同时缓慢升高同一值，两球膨胀后，体积相等，则(B)A．A球吸收的热量较多B．B球吸收的热量较多C．两球吸收的热量一样多D．无法确定解析：两球初末态温度分别相同，初末态体积也相同，所以内能增量相同，但水银中的B球膨胀时对外做功多，所以吸热较多，故选B.4．(多选)下列现象中，哪些是通过热传递的方式改变物体内能的(BD)A．打开电灯开关，灯丝的温度升高，内能增加B．夏天喝冰镇汽水来解暑C．冬天搓搓手，会感觉到手变得暖和起来D．太阳能热水器在阳光照射下，水的温度逐渐升高解析：A是电流做功改变内能，C是摩擦做功改变内能，B、D是通过热传递的方法改变物体内能的．5．阳光照暖了大地，地面辐射又对地面附近的空气加热，形成暖气团升往高空．于是有人认为高山顶上的气温要比地面的高，但实际情况正好相反．你怎么理解这种现象？解析：把地面附近温度、压强相同的一大团空气作为研究对象(在热力学中称为系统)．这团空气最初在地面附近受热膨胀，密度变小，因而逐渐上升．在上升的过程中，其边缘部分和外界空气的热交换对整个气团没有明显的影响，可以认为气团与外界之间传递的热量Q＝0，因此气团内能的变化仅与做功有关，即ΔU＝W.气团上升时，不断膨胀，对外做功(W<0)，内能减少(ΔU<0)，温度降低，因此越高的地方，空气的温度越低．感谢您的下载!快乐分享，知识无限！由Ruize收集整理！感谢您的下载!快乐分享，知识无限！由Ruize收集整理！不积跬步无以至千里，不积小流无以成江海。

5内能一、分子动能1．分子动能：做热运动的分子跟运动的物体一样，也具有动能，这就是分子动能．2．分子的平均动能：热现象研究的是大量分子运动的宏观表现，重要的不是系统中某个分子的动能大小，而是所有分子的动能的平均值，叫做分子的平均动能．3．温度的微观解释：温度是物体分子热运动平均动能的标志．铁球运动得越来越快，则铁分子的平均动能越来越大，对吗？提示：不对．铁球的速度变大，是指其机械运动的速度，即其机械运动的动能变大，而分子的平均动能是指分子热运动的动能，只与温度有关．二、分子势能1．分子势能：由于分子间存在着相互作用的分子力，所以分子间也有相互作用的势能，这就是分子势能．2．影响分子势能大小的因素：微观上，分子势能的大小由分子间的相互位置决定；宏观上，分子势能的大小跟物体的体积有关．分子势能跟以前学过的哪种能量具有相似的特点？提示：分子势能同弹性势能相似，是由于分子间或物体间存在相互作用，又由其相对位置决定的能量．三、物体的内能1．定义：物体中所有分子热运动的动能与分子势能的总和叫做物体的内能．2．任何物体都具有内能．3．内能的决定因素：物体的内能跟物体的温度和体积有关．温度发生变化，分子的平均动能发生变化；物体的体积发生变化，分子势能发生变化．还要注意，物体的内能还与物体所含的分子数有关，因为内能是物体中所有分子的动能和分子势能的总和．杀虫剂从喷雾器中射出时变成雾状液体，设其温度不变，杀虫剂的内能是否变化，为什么？提示：内能增大．因为液体射出时变成雾状，原来相邻的分子被分割在不同的液滴中，其间距在r0的基础上变大了，分子势能的总和变大了(在r0时分子势能最小)，又因为温度不变，所以内能增大．考点一对分子动能和分子势能的理解1．分子动能单个分子的动能(1)物体由大量分子组成，每个分子都有分子动能且不为零(2)分子在永不停息地做无规则热运动，每个分子的动能大小不同，并且时刻在变化(3)热现象是大量分子无规则运动的统计结果，个别分子的动能没有实际意义分子的平均动能(1)温度是大量分子无规则热运动的宏观表现，具有统计意义．温度升高，分子的平均动能增大，但不是每一个分子的动能都增大，个别分子的动能可能增大，也可能减小，但总体上所有分子的动能之和一定是增加的(2)虽然同一温度下，不同物质的分子热运动的平均动能相同，但由于不同物质的分子质量不尽相同，平均速率大小一般不相同2.分子势能：分子势能的大小与分子间的距离有关，宏观上与物体的体积有关．当分子间的距离发生变化时，分子力做功，分子势能发生变化．(1)当分子间的距离r>r0时，分子间的作用力表现为引力，分子间的距离增大时，分子力做负功，因此分子势能随分子间距离的增大而增大．(2)当分子间的距离r<r0时，分子间的作用力表现为斥力，分子间的距离减小时，分子力做负功，因此分子势能随分子间距离的减小而增大．(3)如果取两个分子间相距无限远时(此时分子间作用力可忽略不计)的分子势能为零，分子势能E p与分子间距离r的关系可用如图所示的曲线表示．从图线上看出，当r＝r0时，分子势能最小．(4)分子势能随分子间距离的变化规律类似于弹簧的弹性势能与弹簧长度的变化规律，弹簧在原长的基础上无论拉伸还是压缩，势能都会增加．【例1】(多选)用r表示两分子间的距离，E p表示两个分子间相互作用的势能，当r＝r0时，两个分子间引力等于斥力，设两分子间距离很远时，E p＝0，则()A．当10r0>r>r0时，E p随r的增大而增大B．当r<r0时，E p随r的减小而增大C．当r＝r0时，E p最小D．当r＝r0时，E p＝0有关分子势能及其改变的问题，应与分子力做功联系起来，分子力做正功，分子势能减小，分子力做负功，分子势能增大．【解析】当10r0>r>r0时，分子力表现为引力，分子间距离r增大时，需克服分子引力做功，即分子力做负功，所以分子势能E p增大；当r<r0时，分子力表现为斥力，分子间距离r减小时，需克服斥力做功，即分子力做负功，分子势能E p增大．从上述解析可知，从r＝r0出发，无论增大距离或减小距离，分子势能均增大，所以在r＝r0处，分子势能最小，由于题中已规定两分子距离很远时，E p＝0，所以r＝r0处一定是E p<0.故选项A、B、C正确．【★答案★】ABC总结提能注意区分“分子势能最小”和“分子势能为零”是两个不同的概念，“最小”不一定是“等于零”；反之，“等于零”也不一定是“最小”．当然由于分子势能数值的相对性，也可以取“分子势能最小”的位置作为“分子势能为零”的位置．如下图所示为两分子间相互作用的分子势能E p随分子间距离r变化的E p－r图象．图(a)为取无穷远处E p＝0时的E p－r图象；图(b)为取r＝r0处E p＝0时的E p－r图象．(多选)如图所示，甲分子固定于坐标原点，乙分子位于横轴上，甲、乙两分子间引力、斥力及分子势能的大小变化情况分别如图中三条曲线所示，A、B、C、D为横轴上的四个特殊的位置；E为两虚线a、b的交点，现把乙分子从A处由静止释放，则由图象可知(AB)A．虚线a为分子间斥力变化图线，交点E的横坐标代表乙分子到达该点时分子力为零B．虚线b为分子间引力变化图线，表明分子间引力随距离增大而减小C．实线c为分子势能的变化图线，乙分子到达C点时分子势能最小D．乙分子从A到C的运动过程中一直做加速运动解析：分子间的引力和斥力都随分子间距离r的增大而减小，随分子间距离r的减小而增大，但斥力变化得快，故虚线a为分子间斥力变化图线，虚线b为分子间引力变化图线，交点E说明分子间的引力、斥力大小相等，分子力为零，A、B两项正确；实线c为分子势能的变化图线，乙分子到达B点时分子势能最小，为负值，C项错误；乙分子从A到C的运动过程中分子力先表现为引力，到达B点后表现为斥力，所以乙分子先做加速运动，后做减速运动，D项错误．考点二物体的内能1．任何物体都具有内能，因为一切物体都是由永不停息地做无规则热运动且相互作用着的分子组成的．内能是对一个宏观物体而言的，不存在某个分子内能的说法．2．内能的决定因素物体的内能跟物体的温度和体积有关，温度发生变化，分子的平均动能发生变化；物体的体积发生变化，分子势能发生变化，还要注意，物体的内能还与物体所含的分数有关，因为内能是物体所有分子的动能和分子势能的总和．3．内能与机械能的区别和联系项目内能机械能对应的运动形式微观分子热运动宏观物体机械运动能量常见形式分子动能、分子势能物体动能、重力势能或弹性势能能量存在原因由物体内大量分子的热运动和分子间相对位置决定由于物体做机械运动和物体形变或被举高影响因素物质的量、物体的温度和体积及物态物体的机械运动的速度、离地高度(或相对于零势能面的高度或弹性形变) 是否为零永远不能等于零一定条件下可以等于零联系在一定条件下可以相互转化(1)物体温度升高，内能不一定增加；温度不变，内能可能改变；温度降低，内能可能增加.(2)研究热现象时，一般不考虑机械能，在机械运动中有滑动摩擦力时，一般考虑内能.【例2】下列说法正确的是()A．温度低的物体内能小B．温度低的物体分子运动的平均速率小C．物体做加速运动时速度越来越大，物体内分子的平均动能也越来越大D．物体体积改变，内能可能不变【解析】内能是指物体内部所有分子的热运动动能和分子势能的总和，温度是分子平均动能的标志，故温度低的物体内能不一定小；温度低的物体分子平均动能小，但由于不同物质分子质量不同，所以温度低的物体分子平均速率不一定小；物体做加速运动时，物体的速度增大，机械能中的动能增大，但分子热运动的平均动能与机械能无关，只与温度有关；物体体积改变，分子势能改变，但内能不一定改变；所以只有选项D正确．【★答案★】 D总结提能内能是一种与分子热运动及分子间相互作用相关的能量形式，与物体宏观有序运动状态无关，它取决于物质的量、温度、体积及物态．而温度是分子平均动能的标志，与单个分子的动能以及物体的动能无任何关系．(多选)关于内能和机械能的下列说法中不正确的是(AB)A．内能和机械能各自包含动能和势能，因此，它们在本质上是一样的B．运动物体的内能和机械能均不为零C．一个物体的机械能可以为零，但它们的内能永远不可能为零D．物体的机械能变化时，它的内能可以保持不变解析：机械能是指宏观物体动能、重力势能、弹性势能等，内能是指分子动能、分子势能，有本质的区别，A错；物体的分子运动永不停息，内能不能为零，但物体机械能可以为零，B错，C对；机械能内能在一定条件下可相互转化，但没有转化时，一个可以变化，另一个可以不变，D 对．常见误区例析对内能理解的四个误区误区1：误认为分子间距离越大，分子势能越大产生误区的原因是没有正确认识分子势能与分子间距离的关系．若r<r0，则r越大，分子势能越小；若r>r0，则r越大，分子势能越大．误区2：误认为温度越高，分子平均速率越大产生误区的原因是没弄清温度与分子平均动能、分子平均速率的关系．不同的物体分子质量不同，温度相同时，分子平均动能相同，但分子平均速率不同．不同的物质，温度高的其分子的动能可能要小．误区3：误认为温度越高，内能越大这是由于没弄清影响内能大小的因素．温度越高，分子平均动能越大，但比较两个物体内能时，还要考虑分子个数和分子势能．在宏观上，物体的内能由温度、体积和物质的量共同决定．误区4：误认为机械能越大的物体内能越大产生该错误的原因是没有正确区分机械能和内能．影响机械能和内能的因素不同，机械能变化时，内能不一定变化，反之亦然．【典例】下列说法正确的是()A．分子的动能与分子的势能之和叫做分子的内能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．物体的动能减小时，物体的温度可能增加【解析】通过以下表格进行逐项分析：选项情景与过程分析判断A 物体的内能是所有分子动能和分子势能的总和，对单个分子而言分子势能和分子内能无意义×B 物体的分子势能与分子间距离有关，宏观上由体积决定，而与温度无关×C 物体速度增大时，物体的动能增大，而内能并不一定增大×D物体的动能减小时，物体的温度可能增加√【★答案★】 D1.如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲、乙两分子间的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示，F>0为斥力，F<0为引力．a、b、c、d为x轴上四个特定的位置，现将乙分子从a移动到d的过程中，两分子间的分子力和分子势能同时都增大的阶段是(D)A．从a到b B．从b到c C．从b到d D．从c到d解析：根据分子力做功与分子势能的关系，分子力做正功分子势能减少，分子力做负功分子势能增加，故D选项正确．2．对于物体的“热胀冷缩”现象下列说法正确的是(A)A．物体受热后温度升高，分子的平均动能增大；降低温度后，分子的平均动能减小B．受热后物体膨胀，体积增大，分子势能增大；收缩后，体积减小，分子势能减小，分子的平均动能不会改变C．受热膨胀，温度升高，分子平均动能增大，体积增大，分子势能也增大；遇冷收缩，温度降低，分子平均动能减小，体积减小，分子势能也减小D．受热膨胀，分子平均动能增大，分子势能也增大；遇冷收缩，分子平均动能减小，但分子势能增大解析：温度升高，分子平均动能增加，反之，温度降低，分子平均动能减小，而体积与分子势能间关系复杂，因而选A.3．容器中盛有冰水混合物，冰的质量和水的质量相等且保持不变，则容器内(C)A．冰的分子平均动能大于水的分子平均动能B．水的分子平均动能大于冰的分子平均动能C．水的内能大于冰的内能D．冰的内能大于水的内能解析：冰水混合物温度为0 ℃，冰、水温度相同，故二者分子平均动能相同，A、B错；水分子势能大于冰分子势能，故等质量的冰、水内能相比较，水的内能大于冰的内能，C对，D错．4．如果取分子间距离r＝r0(r0＝10－10m)时为分子势能的零势能点，则r<r0时，分子势能为正值；r>r0时，分子势能为正值．并试着在图中画出E p－r的图象．(填“正”“负”或“零”)★答案★：如图所示5．一架飞机在空中以某一速率飞行，由于飞机中所有分子都具有飞机的速度，所以分子具有动能．又由于飞机在空中，飞机中所有分子都离地面有一定高度，以地面为零势能位置，所以分子具有势能．上述动能和势能的总和就是飞机的内能，当飞机停在地上时，飞机的内能为零．以上说法是否正确？为什么？★答案★：分子动能和势能是与分子的热运动相对应的，与飞机的机械运动无关．飞机的内能应是飞机中所有分子做无规则热运动的动能和由于分子间的相互作用而具有的势能的总和．分子热运动是永不停息的，因此飞机的内能是永远不可能为零的．而飞机的机械能与飞机的速率和飞行高度有关，当飞机停在地上时，机械能为零．综上分析可知，题中的说法均是错误的．感谢您的下载!快乐分享，知识无限！。

人教版选修（3-3）《热和内能》教案教学目标1．了解内能改变的两种方式：做功、热传递．2．理解内能的变化可以分别由功和热量来量度．3．知道做功和热传递对改变物体内能是等效的．重点、难点分析1、改变内能两种方式及内能改变量度2、对做功和热传递对改变内能是等效的理解．教具细铁棒、铁锤、洒精灯、木块、厚壁玻璃筒（带活塞）、硝化棉、乙醚、学生每人准备一小段钢丝等．教学过程复习引入1．内能：物体内所有分子热运动的动能和分子势能的总和，叫做物体的内能．2．动能：由于分子在不停地做着无规则热运动而具有的动能．它与物体的温度有关（温度是分子平均动能的标志）．3．势能：分子间存在相互作用力，分子间具有由它们的相对位置决定的势能，这就是分子势能．它和物体的体积有关．4．内能：与物体的温度和体积有关．根据讨论结果，小结：通常情况下，对固体或液体，由于体积变化不明显，主要是通过温度的变化来判断内能是否改变．新课教学1．提出问题2．问题讨论问：如何改变物体的内能呢？（可以改变物体的温度或体积．）问：物体内能的变化可以通过什么表现出来呢？或者说怎样判断一个物体（如一杯水、一块铁块）的内能是否改变呢？把准备好的钢丝拿出来，想办法让你手中的钢丝的内能增加。

2．寻找解决问题的办法讨论：有的想到“摩擦”，有的想到“折”，有的想到“敲打”，有的想到用“钢锯锯”，有的想到“烧”，有的想到“晒”，有的想到“烤”，有的想到“烫”、“冰”等等．一边想办法，一边体验内能是不是已经增加了．（把“摩擦”、“折”、“敲打”、“锯”写在一起，把“烧”、“晒”、“烤”、“烫”、“冻”或者“冰”写在一起．3．知识的提练问：比较一下，本质上有什么相同或不同点．（阅读课本38~39页倒数第四段．）刚才所想到的办法，它们之间有何不同？能不能把这些办法分分类？答：可以分为做功和热传递两类。

其中，“摩擦”、“折”、“敲打”、“锯”是属于做功，“烧”、“晒”、“烤”、“烫”、“冰”属于热传递．演示课本38页的实验．（慢慢地压缩看能不能使棉花燃烧起来．）问：刚才两次实验，为什么会出现结果的不同？答：动作快，时间短，气体没有来得及与外界进行热交换，其温度会突然升高，至乙醚的着火点，它便燃烧起来．而动作慢时，时间较长，气体与外界有较长的时间进行热交换，它的温度就不会升高太多，达不到乙醚的着火点，则不燃烧．阅读课本39页实验，分析气体对外做功的情况问：同学们还能不能从生活中找出一些通过做功改变物体内能的例子呢？答：柴油机工作中的压缩冲程；给自行车打气时，气筒壁会发热；锯木头，锯条会很烫；冬天，手冷时，两手互相搓一搓；古人钻木取火等等．再来体验一下，热传递改变内能的情况．给大家一段细铁棒和酒精灯，演示学生上台做实验．把用热传递改变内能的方法和体会告诉其他同学．引导学生从生活中再找出一些通过热传递改变内能的例子．板书：改变物体内能的物理过程有两种：做功和热传递．4．新知识的深入探讨内能改变的量度师：如何量度物体内能的改变多少呢？请大家带着问题阅读课本39页5、6两段，然后归纳出来．。

热和内能-人教版选修3-3教案一、教学目标1.了解热和内能的概念及其区别；2.掌握内能定理及其计算方法；3.理解热的传递方式及其特点；4.了解热力学第一定律及其应用的基本原理。

二、教学内容1.热和内能的概念及其区别：–热的概念；–内能的概念；–热和内能的区别；–热的单位；–内能的单位。

2.内能定理及其计算方法：–内能定理的内容；–内能定理的公式及其推导；–内能定理的应用举例；–内能的计算方法。

3.热的传递方式及其特点：–热传递的三种方式；–热传递的特点；–热传递的计算公式；–热传递的控制条件。

4.热力学第一定律及其应用的基本原理：–热力学第一定律的内容；–热力学第一定律的计算公式；–热力学第一定律应用举例；–热力学第一定律的应用领域。

三、教学重点和难点教学重点1.掌握热和内能的概念及其区别；2.掌握内能定理及其计算方法；3.理解热的传递方式及其特点；4.理解热力学第一定律及其应用的基本原理。

教学难点1.热和内能的概念及其区别；2.内能定理的公式及其推导；3.热传递的计算公式。

四、教学方法1.课堂讲授法；2.示范分析法；3.课外拓展法。

五、教学手段1.多媒体投影仪；2.课件；3.实验仪器。

六、教学过程第一节：热和内能的概念及其区别1.引入热和内能概念；2.讲解热和内能的区别；3.讲解热和内能的单位。

第二节：内能定理及其计算方法1.引入内能定理；2.讲解内能定理的内容；3.讲解内能定理的公式及其推导；4.案例分析：内能定理的应用；5.讲解内能的计算方法。

第三节：热的传递方式及其特点1.引入热的传递方式；2.讲解热传递的三种方式；3.讲解热传递的特点；4.讲解热传递的计算公式；5.讲解热传递的控制条件。

第四节：热力学第一定律及其应用的基本原理1.引入热力学第一定律；2.讲解热力学第一定律的内容；3.讲解热力学第一定律的计算公式；4.案例分析：热力学第一定律的应用；5.讲解热力学第一定律的应用领域。

七、教学反思本节课主要讲解了热和内能的概念及其区别，内能定理及其计算方法，热的传递方式及其特点，热力学第一定律及其应用的基本原理。

第1讲功和内能第2讲热和内能[目标定位] 1.知道做功可以改变物体的内能.2.知道热传递与内能变化的关系.3.知道热传递和做功对改变物体内能的等效结果．一、焦耳的实验1．系统不从外界吸热，也不向外界放热的过程叫做绝热过程．2．要使系统状态通过绝热过程发生变化，做功的数量只由过程始末两个状态1、2决定，而与做功方式无关．二、内能1．任何一个热力学系统都存在一个只依赖于系统自身状态的物理量，我们把它称之为系统的内能．2．当系统从状态1经过绝热过程达到状态2时，内能的增加量ΔU＝U2－U1就等于外界对系统所做的功W，即ΔU＝W.三、热和内能1．不仅对系统做功可以改变系统的内能，单纯的对系统传热也能改变系统的内能．2．当系统从状态1经过单纯的传热达到状态2，内能的增加量ΔU＝U2－U1就等于外界向系统传递的热量Q，即ΔU＝Q.一、功和内能关系的理解1．内能(1)微观：所有分子的动能和势能之和．(2)宏观：只依赖于热力学系统自身状态的物理量．(3)状态量．2．功和内能变化的关系做功可以改变系统的内能，功是系统内能转化的量度，在绝热过程中：(1)外界对系统做功，系统内能增加，即ΔU＝U2－U1＝W；(2)系统对外界做功，系统内能减少，即W＝ΔU.3．内能与机械能的区别和联系(1)区别：内能与机械能是两个不同的概念．(2)联系：在一定条件下可以相互转化，且总量保持不变．例1如图1所示，活塞将汽缸分成甲、乙两气室，汽缸、活塞(连同拉杆)是绝热的，且不漏气，以E甲、E乙分别表示甲、乙两气室中气体的内能，则在将拉杆缓慢向外拉的过程中()图1A．E甲不变，E乙减小B．E甲不变，E乙增大C．E甲增大，E乙不变D．E甲增大，E乙减小答案 D解析本题解题的关键是明确甲、乙两气室气体都经历绝热过程，内能的改变取决了做功的情况，对甲室内的气体，在拉杆缓慢向外拉的过程中，活塞左移，压缩气体，外界对甲室气体做功，其内能应增大，对乙室内的气体，活塞左移，气体膨胀，气体对外界做功，内能就减小，故D选项正确．借题发挥(1)压缩气体，外界对气体做功，内能增大，温度升高，柴油机就是利用这个原理点火的．(2)在绝热过程中，末态内能大于初态内能时，ΔU为正，W为正，外界对系统做功．末态内能小于初态内能时，ΔU为负，W为负，系统对外界做功．例2下列关于系统的内能的说法正确的是()A．系统的内能是由系统的状态决定的B．分子动理论中引入的系统内能和热力学中引入的系统内能是一致的C．做功可以改变系统的内能，但单纯地对系统传热不能改变系统的内能D．气体在大气中绝热膨胀时对外做了功，但气体的内能不变答案AB解析系统的内能是一个只依赖于系统自身状态的物理量，所以是由系统的状态决定的，A对；正因为内能是由系统的状态决定的，所以分子动理论中引入的内能和热力学中引入的内能是一致的，B 对；做功和热传递都可以改变系统的内能，C 错；气体绝热膨胀时对外界做了功，又因为与外界没有热交换，所以系统的内能要减小，故D 错．二、热和内能1．传热和内能变化的关系系统在单纯传热过程中，内能的增量ΔU 等于外界向系统传递的热量Q ，即ΔU ＝Q .2．区分三组概念(1)内能与热量：内能是状态量，可以说系统具有多少内能而不能说传递多少内能；热量是过程量，不能说系统具有多少热量，只能说传递了多少热量．(2)热量与温度热量是系统的内能变化的量度，而温度是系统内部大量分子做无规则运动的激烈程度的标志．虽然热传递的前提是两个系统之间要有温度差，但是传递的是能量，不是温度．(3)热量与功热量和功，都是系统内能变化的量度，都是过程量，一定量的热量与一定量的功相当，功是能量变化的量度，但它们之间有着本质的区别．例3 一铜块和一铁块，质量相等，铜块的温度T 1比铁块的温度T 2高，当它们接触在一起时，如果不和外界交换能量，则( )A ．从两者开始接触到热平衡的整个过程中，铜块内能的减少量等于铁块内能的增加量B ．在两者达到热平衡以前的任意一段时间内，铜块内能减少量不等于铁块内能的增加量C ．达到热平衡时，铜块的温度T ＝T 1＋T 22D ．达到热平衡时，两者的温度相等答案 AD解析 一个系统在热交换的过程中，如果不与外界发生热交换，温度高的物体放出的热量等于温度低的物体吸收的热量，直到温度相等，不再发生热交换为止，而热量是热传递过程中内能的变化量，所以选项A 、D 都正确，选项B 错误；根据热平衡方程c铜m (T 1－T )＝c 铁m (T －T 2)，解得T ＝c 铜T 1＋c 铁T 2c 铜＋c 铁，由此可知选项C 是错误的． 例4 若对物体做1 200 J 的功，可使物体温度升高3 ℃，改用传热的方式，使物体温度同样升高3 ℃，那么物体应吸收________ J 的热量，如果对该物体做3 000 J 的功，物体的温度升高5 ℃，表明该过程中，物体应________(填“吸收”或“放出”)热量________ J. 答案 1 200 放出 1 000解析做功和传热在改变物体内能上是等效的，因此物体用做功方式使温度升高3 ℃，如用吸热方式，也使温度升高3 ℃应吸收1 200 J的热量．如对物体做功3 000 J，温度升高5 ℃，而物体温度升高5 ℃，需要的功或热量应为ΔE.1 200 J＝cm×3 ℃，ΔE＝cm×5 ℃，所以ΔE＝2 000 J.Q＝ΔE－W＝－1 000 J，因此物体应放出1 000 J的热量．做功与内能的关系1．在下述各种现象中，不是由做功引起系统温度变化的是()A．在阳光照射下，水的温度升高B．用铁锤不断锤打铅块，铅块温度会升高C．在炉火上烧水，水的温度升高D．电视机工作一段时间，其内部元件温度升高答案AC解析阳光照射下水温升高是热辐射使水的温度升高，在炉火上烧水是热传导和对流使水的温度升高，用铁锤锤打铅块的过程，是做功的过程，铅块温度升高，是由于外界做功引起的．电视机工作时，电流通过各元件，电流做功使其温度升高．可见A、C不是由做功引起温度变化的，故选A、C.2．一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答案 D解析绝热膨胀过程是指气体膨胀过程未发生热传递，膨胀过程气体体积增大，气体对外界做功W＜0.由ΔU＝U2－U1＝W可知，气体内能减小．由于气体分子间的势能忽略，故气体分子的平均动能减少．传热与内能的关系3．关于热传递，下列说法中正确的是()A．热传递的实质是温度的传递B．物体间存在着温度差，才能发生热传递C．热传递可以在任何情况下进行D．物体内能发生改变，一定是吸收或放出了热量答案 B解析热传递的实质是物体间内能的转移，故A错；热传递的条件是物体间存在温度差，高温物体放出热量，低温物体吸收热量，若两物体温度相同，它们之间便不再发生热传递，即达到了热平衡，故B对，C错；物体吸收或放出热量，内能会发生变化，但内能变化不一定是热传递引起的，还可以通过做功的方式实现，故D错．4．对于热量、功和内能，三者的说法正确的是()A．热量、功、内能三者的物理意义等同B．热量、功都可以作为物体内能的量度C．热量、功、内能的单位不相同D．热量和功是由过程决定的，而内能是由物体状态决定的答案 D解析物体的内能是指物体内所有分子动能和分子势能的总和，而要改变物体的内能可以通过做功或热传递两种途径，这三者的物理意义不同，A错；热量是表示在热传递过程中物体内能变化多少的，而功是量度用做功的方式来改变物体内能多少的，B错；三者单位都是焦耳，C错；热量和功是过程量，内能是状态量，D正确．(时间：60分钟)题组一做功与内能的变化1．用下述方法改变物体的内能，属于做功的方式是()A．用锤子打铁时，铁块发热B．用磨刀石磨刀时，刀发热C．双手互搓，手发热D．用天然气烧水答案ABC解析A、B、C中的过程都是力对系统(铁块、刀、手)做功，内能增加和温度升高的过程．而D中用天然气烧水则是通过热传导和热对流来实现水温升高的．2．在给自行车轮胎打气时，会发现胎内空气温度升高，这是因为()A．胎内气体压强不断增大，而容积不变B．轮胎从外界吸热C．外界空气温度本来就高于胎内气体温度D．打气时，外界不断地对胎内气体做功答案 D解析给自行车轮胎打气，人对胎内气体做功，气体内能增加，所以温度升高．3．一定质量的气体封闭在绝热的汽缸内，当用活塞压缩气体时，一定增大的物理量有(不计气体分子势能)()A．气体体积B．气体分子密度C．气体内能D．气体分子的平均动能答案BCD解析绝热过程外力对系统做功，内能增加，温度升高，分子平均动能增加．4．如图1所示为某种椅子与其升降部分的结构示意图，M、N两筒间密闭了一定质量的气体，M可沿N的内壁上下滑动．设筒内气体不与外界发生热交换，在M向下滑动的过程中()图1A．外界对气体做功，气体内能增大B．外界对气体做功，气体内能减小C．气体对外界做功，气体内能增大D．气体对外界做功，气体内能减小答案 A解析因为M、N内被封气体体积减小，所以外界对气体做功，又因气体与外界没有热交换即绝热过程，所以ΔU＝W，且ΔU>0，气体内能增加，A正确．5．如图2所示，绝热容器中间用隔板隔开，左侧装有气体，右侧为真空．现将隔板抽掉，让左侧气体自由膨胀到右侧直至平衡，在此过程中()图2A．气体对外界做功，温度降低，内能减少B．气体对外界做功，温度不变，内能不变C．气体不做功，温度不变，内能不变D．气体不做功，温度不变，内能减少答案 C解析气体向真空膨胀，不做功；此为绝热容器，无热传递，Q＝0.题组二传热与内能的变化6．下列关于内能与热量的说法中，正确的是()A．马铃薯所含热量高B．内能越大的物体热量也越多C．热量自发地从内能大的物体流向内能小的物体D．热量自发地从温度高的物体流向温度低的物体答案 D解析选项A是一种很常见的说法，但从物理学的角度来看，却有不妥，热量是过程量，不是状态量，不能像内能那样蕴含在物体中，选项A错；说法B与说法A存在相同的错误，此外，物体的内能与热量之间，在数量上没有必然联系，选项B错；两物体之间热量的流向只与它们的温度有关，与它们的内能无关，选项C错．7．在一个完全真空的绝热容器中放入两个物体，它们之间没有发生热传递，这是因为() A．两物体没有接触B．两物体的温度相同C．真空容器不能发生热对流D．两物体具有相同的内能答案 B解析发生热传递的条件是有温度差，而与物体内能的多少、是否接触周围的环境(是否真空)无关，故选项B正确，A、C、D错误．题组三综合应用8．如图3所示，A、B是两个完全相同的球，分别浸没在水和水银的同一深度处，A、B两球用同一种材料制成，当温度稍微升高时，球的体积会明显变大，如果开始水和水银的温度相同，且两液体温度同时缓慢升高到同一值，两球膨胀后，体积相等，则()图3A．A球吸收的热量较多B．B球吸收的热量较多C．两球吸收的热量一样多D．无法确定答案 B解析A、B两球升高同样的温度，体积变化又相同，则二者内能的变化相同，而B球是处在水银中的，B球膨胀时受到的压力大，对外做功多，因此B球吸收热量较多一些．9．在外界不做功的情况下，物体的内能增加了50 J，下列说法中正确的是()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 JD．物体的分子平均动能可能不变答案BD解析在外界不做功的情况下，内能的改变量等于传递的热量，内能增加，一定是吸收了相等能量的热量，故A错，B对；物体内能包括所有分子的动能和势能，内能由分子数、分子平均动能、分子势能共同决定，所以内能增加了50 J并不一定是分子动能增加了50 J．物体的分子平均动能有可能不变，这时吸收的50 J热量全部用来增加分子势能．10．如图4所示的容器中，A、B中各有一个可自由移动的活塞，活塞下面是水，上面是大气，大气压恒定，A、B的底部由带阀门K的管道相连，整个装置与外界绝热．打开阀门前，A中水面比B中水面高，打开阀门后，A中的水逐渐向B中流，最后达到同一高度，在这个过程中()图4A．大气压力对水做功，水的内能增加B．水克服大气压力做功，水的内能减少C．大气压力对水不做功，水的内能不变D．大气压力对水不做功，水的内能增加答案 D解析打开阀门K稳定后，容器A、B中的水面相平，相当于图中画斜线部分的水从A移到B，这部分水的重力势能减少了，即重力对水做了功，同时大气压力对A容器中的水做正功为p0S A h A，对B容器中的水做负功为p0S B h B，因为两部分水的体积相等，所以大气压力对水做的总功为零．由于容器绝热，系统与外界之间没有热交换，而重力对系统做正功，故水的内能增加．11．某同学做了一个小实验；先把空的烧瓶放入冰箱冷冻，一小时后取出烧瓶，并迅速把一个气球紧密地套在瓶颈上，然后将烧瓶放进盛满热水的烧杯里，气球逐渐膨胀起来，如图5所示．这是因为烧瓶里的气体吸收了水的____________，温度____________，体积________．图5(2)若只对一定质量的理想气体做1 500 J的功，可使其温度升高5 K．若改成只用热传递的方式，使气体温度同样升高5 K，那么气体吸收________ J的热量．如果对该气体做了2 000 J的功，使其温度升高了5 K，表明在该过程中，气体还________(选填“吸收”或“放出”)热量________J.答案(1)热量升高增大(2)1 500放出500解析(1)烧瓶和烧瓶内的气体要从热水杯中吸收水的热量，温度升高，体积增大．(2)做功和热传递都可以改变物体的内能，且是等效的．。