高中物理《功和內(nèi)能》課件 （新人教版選修3-3）

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歡迎進(jìn)入物理課堂 10 1熱力學(xué)定律 物理新人教版選修3 3 知識(shí)回顧 什么叫內(nèi)能 與哪些因素有關(guān) 質(zhì)量 溫度相同的物體 內(nèi)能必定相等對(duì)嗎 物體的內(nèi)能與溫度和體積的關(guān)系 溫度變時(shí)分子動(dòng)能變 體積變時(shí)分子勢能變 因此物體的內(nèi)能決定于它的溫度和體積 但是這句話卻不能作為判斷兩物體內(nèi)能大小的依據(jù) 如兩物體溫度和體積均相同 而內(nèi)能卻沒有確定的關(guān)系 再如 0OC的冰熔化成OC水體積減小 不能就此認(rèn)為其勢能也減小 而應(yīng)該從改變內(nèi)能的方式上分析 冰熔化過程吸收熱量 內(nèi)能增加 而溫度不變 所增加的只是分子的勢能 試解釋這個(gè)實(shí)驗(yàn)說明了什么 焦耳 1818年12月24日生于英國曼徹斯特 起初研究電學(xué)和磁學(xué) 1840年在英國皇家學(xué)會(huì)上宣布了電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的定律 即焦耳定律 焦耳測量了熱與機(jī)械功之間的當(dāng)量關(guān)系 熱功當(dāng)量 為熱力學(xué)第一定律和能量守恒定律的建立奠定了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ) 焦耳熱功當(dāng)量實(shí)驗(yàn)裝置 機(jī)械功 焦耳熱功當(dāng)量實(shí)驗(yàn)裝置 電功 一 絕熱過程 焦耳的實(shí)驗(yàn)說明什么問題 在各種不同的絕熱過程中 系統(tǒng)狀態(tài)的改變與做功方式無關(guān) 僅與做功數(shù)量有關(guān) 系統(tǒng)只由于外界對(duì)它做功而與外界交換能量它不從外界吸熱 也不向外界放熱 這樣的過程叫絕熱過程 哪些力做功僅由物體的起點(diǎn)和終點(diǎn)兩個(gè)位置決定與物體的運(yùn)動(dòng)路徑無關(guān) 重力電場力 功與系統(tǒng)內(nèi)能改變的關(guān)系 1 做功可以改變系統(tǒng)的內(nèi)能 外界對(duì)系統(tǒng)做功 系統(tǒng)的內(nèi)能增加 系統(tǒng)對(duì)外界做功 系統(tǒng)的內(nèi)能減少 2 功是系統(tǒng)內(nèi)能轉(zhuǎn)化的量度 3 實(shí)質(zhì) 其他形式的能與內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化 4 國際單位制中 內(nèi)能和功的單位都是焦耳 J 焦耳的貢獻(xiàn)主要有三個(gè)方面 首先研究了電流的熱效應(yīng) 指出導(dǎo)體中一定時(shí)間所生成的熱量與導(dǎo)體的電阻及電流平方之積成正比 由于不久楞次也獨(dú)立地發(fā)現(xiàn)了同樣的規(guī)律 所以被稱為焦耳 楞次定律 從1840 1879年用了近40年的時(shí)間鉆研和測定了熱量與機(jī)械功的當(dāng)量關(guān)系 最后得到的熱功當(dāng)量數(shù)值是1卡 4 2焦耳 焦耳的實(shí)驗(yàn)工作以大量確鑿的證據(jù)否定了熱質(zhì)說 為能量守恒與轉(zhuǎn)化定律奠定了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ) 因此焦耳是能量守恒與轉(zhuǎn)化定律的發(fā)現(xiàn)者之一 為了研究氣體的內(nèi)能 焦耳于1845年做了焦耳氣體自由膨脹實(shí)驗(yàn) 發(fā)現(xiàn)一般氣體的內(nèi)能是溫度和體積的函數(shù) 而理想氣體的內(nèi)能僅僅是溫度的函數(shù) 與體積無關(guān) 為了紀(jì)念焦耳對(duì)科學(xué)發(fā)展的貢獻(xiàn) 國際計(jì)量大會(huì)將能量 功 熱量的單位命名為焦耳 例1 金屬制成的氣缸中裝有柴油與空氣的混合物有可能使氣缸中柴油達(dá)到燃點(diǎn)的過程是 A 迅速向里推活塞B 迅速向外拉活塞C 緩慢向里推活塞D 緩慢向外拉活塞 A 練習(xí)1 一個(gè)物體以較大的初速度沿粗糙的斜面向上滑行 在物體上滑的過程中 物體內(nèi)分子的平均動(dòng)能將 物體的機(jī)械能將 物體的內(nèi)能將 填 增大 不變 或 減小 增大 減小 增大 例2 一定質(zhì)量的氣體封閉在絕熱的氣缸內(nèi) 當(dāng)用活塞壓縮氣體時(shí) 一定增大的物理量為 氣體的壓強(qiáng) 氣體的密度 氣體的內(nèi)能 氣體的分子勢能 其中正確的是 A B C D B 例3 斜面的高度是0 6m 傾角是37 質(zhì)量是1kg的物體由斜面的頂端滑到底端 已知?jiǎng)幽Σ烈驍?shù)是0 25 g 10m s2 則在這過程中系統(tǒng)內(nèi)能的增量是 A 2JB 4JC 6JD 8J A 練習(xí)2 氣缸中氣體的壓強(qiáng)為4 105Pa 活塞的面積是40cm2 氣體做等壓膨脹 推動(dòng)活塞移動(dòng)了20cm 求氣體做了多少功 320J 例4 雨滴從400m高處由靜止下落 設(shè)它受到的平均阻力為重力的0 7倍 雨滴在整個(gè)落地過程中所產(chǎn)生的熱能有30 為其吸收 則落地時(shí)雨滴溫度升高了多少度 g 10m s2 水的比熱容C 4 2 103J kg 0 2 練習(xí)3 從100 高空由靜止開始下落的水滴 在下落的整個(gè)過程中 假定有50 的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為水滴的內(nèi)能 則水滴溫度升高多少 水的比熱c 4 2J g 0 12 二 內(nèi)能任何一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)都必定存在一個(gè)只依賴于系統(tǒng)自身狀態(tài)的物理量 這個(gè)物理量在兩個(gè)狀態(tài)間的差別與外界在絕熱過程中對(duì)系統(tǒng)所做的功相聯(lián)系 我們把這個(gè)物理量稱為系統(tǒng)的內(nèi)能 U U U2 U1 U W 1 下列說法正確的是 A分子的動(dòng)能與分子的勢能的和叫做這個(gè)分子的內(nèi)能B物體的分子勢能由物體的溫度和體積決定C物體的速度增大時(shí) 物體的內(nèi)能增大D物體的內(nèi)能減小時(shí) 物體的溫度可能增加 D 練習(xí)鞏固 2 一個(gè)鐵塊沿斜面勻速滑下 關(guān)于物體的機(jī)械能和內(nèi)能的變化 下列判斷中正確的是 A物體的機(jī)械能和內(nèi)能都不變B物體的機(jī)械能減少 內(nèi)能不變C物體的機(jī)械能增加 內(nèi)能增加D物體的機(jī)械能減少 內(nèi)能增加 D 小結(jié)1 焦耳熱功當(dāng)量實(shí)驗(yàn)2 絕熱過程3 物體內(nèi)能的宏觀描述4 絕熱過程中作功和內(nèi)能的關(guān)系 為什么會(huì)呈現(xiàn)霧狀 祝同學(xué)們學(xué)習(xí)愉快 再見 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全