普通高中课程标准实验教科书—物理选修3－3[人教版]
第十章 热力学定律
1 功和内能
一、 教学目标
1. 通过焦耳的热功当量实验明确做功与物体内能变化的关系．
2. 理解什么是绝热过程．
3. 明确内能是仅与物体的自身状态有关的物理量．
4. 理解做功是改变物体内能的一种方式，在绝热状态下有△Ｕ＝Ｗ
二、教学重点：理解做功是改变物体内能的一种方式，在绝热状态下有△Ｕ＝Ｗ
三、教学难点：通过焦耳的热功当量实验明确做功与物体内能变化的关系
四、教具准备:叶片、两条绳子、滑轮、重物、盛水的容器、叶片等
五、学具准备：有机玻璃筒、活塞、易燃物质等
六、教学过程：
（一） 实验
过程：有机玻璃筒中放少许易燃物质，在迅速向下压活塞时会看到筒内物质燃烧起来，为什么？（让学生自己做实验，并分析原因）
分析：现象——物质燃烧起来
↓
物质燃烧的条件——有助燃物，温度上升到着火点
（在此题中说明筒内温度在向下压活塞时上升了）
↓
筒内温度上升充分说明在向下压活塞时筒内气体内能增加了
↓
结论：对气体做正功时，气体内能可以增加。
扩展：刚才做实验时下压活塞的速度非常快，如果我们慢慢压活塞又会怎样？（做实验观察现象，并分组讨论找出原因）
结果：不容易看到燃烧现象。
原因：虽然也对气体做了等量的正功，但是由于筒壁能向外放热，所以气体温度很难上升到着火点。
说 明：虽然这个实验很简单，但是为方便理解下面焦耳的热功当量实验，我们把这个实验过程设计的尽量详细，以启发学生的思维。在教学环节处理上注意了这样两个 细节：一是让学生亲自上讲台做演示实验，这样可以锻炼学生的动手能力，让学生充分参与到教学活动中，体现了学生的主体地位，课堂上师生互动效果也很好，比 老师自己做学生在下面看效果要好。二是对应实验现象设计的两个问题，让学生通过观察现象并讨论思考得出结论，这样可以锻炼学生的观察能力，分析并思考问题 的能力。对第二个问题让学生分组讨论，这样可以锻炼学生的合作意识，让他们体验到合作学习的快乐，也体现了教师为主导学生为主体的教学理念，让学生充分参 与到教学活动中。
第7章 分子动理论
【知识结构】
分子动力理论 分子动理论 物体由大量分子组成的 用油膜法估测分子直径：𝑑=𝑣/𝑠
分子的大小 10−10𝑚
阿伏伽德罗常数𝑁𝐴=6.02∗1023mol−1
分子的热运动 扩散现象 直接证明分子的热运动
布朗运动 意义：间接反映分子d热运动
原因：液体（气体）分子撞击悬浮于内的固体颗粒，撞击作用不平衡引起的
决定因素：温度越高，运动越剧烈；颗粒越小，运动越激烈
热运动 定义：物体内大量分子永不停息的做无规则运动
特点：永不停息；无规则；温度越高，运动越激烈
分子间的作用力 引力、斥力同时存在，分子力是指引力和斥力的合力
规律：𝑟=𝑟0,𝐹引=𝐹斥；𝑟<𝑟0,𝐹引=𝐹斥；𝑟>𝑟0,𝐹引=𝐹斥
温度和温标 一切达到热平衡的系统都具有相同的温度
热平衡定律：如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡
热力学温度与摄氏温度：T=t+273.16K；绝对零度是低温的极限，永远达不到
内能 所有分子动能与分子势能的总和 分子动能：温度是分子热运动的平均动能的唯一标志
分子势能 分子力做正功，分子势能减小；分子力做负功，分子势能增加；r=r0时，分子势能最小
决定因素：微观（分子间距离）；宏观（物体的体积）
决定因素：宏观上内能取决于物质的量、温度、体积 【重点概念与方法梳理】 1.分子的动能、分子的势能、物体的内能
分子的动能 分子的势能 物体的内能
定义 物体的分子不停地运
动着，运动着的分子
所具有的能 由物体的分子的相对
位置所决定的能 物体中所有分子动能
与势能的总和 微观 分子永不停息地做无
规则运动 分子间存在的相互作
用的引力和斥力所决
定的能 分子热运动和分子间
存在作用力
宏观 与温度有关 与物体的体积有关 与分子数、温度、体
积有关
量值 永远不等于0 可能等于0 用于不等于0
2.分子微观量的估算
第十章 热力学定律
1 功和内能
温故知新
新知预习
一、焦耳的实验
（1）系统只通过对外界做功或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，这样的过程叫做____________过程.
（2）焦耳的实验表明，只使系统状态通过绝热过程发生变化，做功的数量只由过程________决定，而与做功的____________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，鉴于功是__________的量度，所以这个物理量必定是系统的一种能量，我们把它称为____________.
（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，即____________.当外力做正功时，系统的内能____________，外力做负功时，系统的内能____________，且内能变化量____________外力所做的功.
知识回顾
《必修2》中我们学过，做功的过程即为能量转化的过程.我们学过的功能关系有：
合外力做功量度了动能的变化
重力做功量度了重力势能的变化
重力外的其它力做功量度了机械能的变化
弹簧弹力做功量度了弹性势能的变化
分子力做功量度了分子势能的变化
电场力做功量度了电势能的变化
滑动摩擦力对系统做功量度了系统内能的变化等.
1 功和内能
2 热和内能
[学习目标] 1.了解焦耳的两个实验的原理，知道做功和热传递的实质.2.知道做功和热传递是改变内能的两种方式，理解做功和热传递对改变系统内能是等效的，明确两种方式的区别.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．
2．代表性实验 (1)重物下落带动叶片搅拌容器中的水，引起水温上升．
(2)通过电流的热效应给水加热．
3．实验结论：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决定，而与做功的方式无关．
二、功和内能
1．内能
微观：所有分子热运动的动能和分子势能之和．
宏观：只依赖于热力学系统自身状态的物理量．
2．功和内能：在绝热过程中，外界对系统做的功等于系统内能的增加量，即ΔU＝W.
3．(1)ΔU＝W适用条件是绝热过程．
(2)在绝热过程中：外界对系统做功，系统的内能增加；系统对外界做功，系统的内能减少．
三、热和内能
1．热传递
(1)条件：物体的温度不同．
(2)热传递：热量总是从高温物体向低温物体传递．
2．热和内能
(1)热量：它是在单纯的传热过程中系统内能变化的量度．
(2)表达式：ΔU＝Q.
(3)热传递与做功在改变系统内能上的异同．
①做功和热传递都能引起系统内能的改变．
②做功时是内能与其他形式能的转化；热传递只是不同物体(或一个物体的不同部分)之间内能的转移．
[即学即用]
1．判断下列说法的正误．
(1)内能多的物体含有的热量多．( × )
(2)热量一定从内能多的物体传递给内能少的物体．( × )
(3)做功和热传递都可改变物体的内能，从效果上是等效的．( √ )
(4)在绝热过程中，外界对系统做的功小于系统内能的增加量．( × )
(5)热传递只能发生在两个物体间，同一物体不能发生热传递．( × )
2．各种方法使物体的内能发生改变：a.电炉通电后发热；b.一杯开水放在桌面上冷却；c.阳光照射下冰块融化；d.锯木头时，锯片发烫；e.人坐在火炉旁取暖；f.用打气筒给自行车打气后，打气筒变热．其中属于做功使物体内能改变的是________；属于热传递使物体内能改变的是________．
