高中物理第十章热力学定律第2节热和内能导学案新人教版选修3-315页

2 热和内能
内容 要求
功和内能
了解焦耳的两个实验的原理，通过焦耳实验的探究，培养学生的科学探索
精神；理解内能的概念，掌握绝热过程中做功与内能变化的关系。
热和内能
知道什么是热传递，会区分热量与内能的概念；知道做功和热传递是改变
系统内能的两种方式，并且在改变系统内能上是等效的，还要知道这两种
方式在改变系统内能上的区别。
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？这
是怎么回事？
提示：打气筒的温度升高了，这是由于给自行车打气时，压缩空气做功使得系统的内能
增加，所以温度升高。
一、焦耳的实验
1．实验条件
绝热过程：系统只通过对外界____或外界对它____而与外界交换能量，它不从外界
____，也不向外界____。
2．代表性实验
(1)让重物下落带动叶片搅拌容器中的水，引起水温____。
(2)通过电流的______给水加热。
3．实验结论
在各种不同的绝热过程中，如果使系统从状态 1 变为状态 2，所需外界做功的数量是
____的。即：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________
决定，而与做功的方式____。
二、功和内能
1．内能的定义
任何一个热力学系统都必定存在一个只依赖于系统________的物理量，这个物理量在两
个状态间的差别与外界在绝热过程中____________相联系，是系统的一种____，我们把它称
为系统的内能。
2．绝热过程中做功与系统内能变化的关系
当系统从某一状态经过____过程达到另一状态时，内能的增加量ΔU就等于外界对系统
所做的功 W，即：ΔU＝____。
思考 1：如图所示，大口玻璃瓶内有一些水，水的上方有水蒸气，向瓶内打气，在瓶塞
跳出的过程中，会观察到什么现象？这个过程是外界对系统做功还是系统对外界做功？该过
程系统的内能如何变化？

三、热和内能
1．热传递
(1)热传递的条件：不同物体(或一个物体的不同部分)存在____差。
(2)热传递的方向：热量从____物体传向____物体。
(3)热传递的结果：最终____相同。
(4)热传递的实质：不同物体(或一个物体的不同部分)之间____的转移。
2．热量：是用来衡量热传递过程中________多少的一个物理量，是一个____量，不能
说物体具有多少热量，只能说物体__________多少热量。
3．热传递与系统内能变化的关系
系统在单纯的传热过程中内能的增量ΔU等于外界向系统传递的______，即ΔU＝____。
思考 2：物体内能增加是否一定是从外界吸收了热量？
答案：一、1.做功 做功 吸热 放热
2．(1)上升 (2)热效应
3．相同 状态 1、2 无关
二、1.自身状态 对系统做的功 能量
2．绝热 W
思考 1
提示：当瓶塞跳出时，我们会发现瓶内和瓶口处有“白雾”产生。我们所选的研究对象
是瓶内水面上方的水蒸气，在瓶塞跳出的过程中，是系统膨胀对外界做功，在这个过程中系
统的内能减少，温度降低。瓶内和瓶口处的“白雾”实际上是瓶内的水蒸气遇冷液化形成的
小液滴。
三、1.(1)温度 (2)高温 低温 (3)温度 (4)内能
2．内能变化 过程 吸收或放出了
3．热量 Q Q
思考 2
提示：不一定，这是因为做功和热传递都可以改变物体的内能。
一、功、内能、内能的变化之间的关系
1．内能与内能的变化
(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...