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)能必定相等對嗎 物體的內(nèi)能與溫度和體積的關(guān)系 溫度變時分子動能變 體積變時分子勢能變 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)兩個位置決定與物體的運(yùn)動路徑無關(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 外界對系統(tǒng)做功 系統(tǒng)的內(nèi)能增加 系統(tǒng)對外界做功 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)主要有三個方面 首先研究了電流的熱效應(yīng) 指出導(dǎo)體中一定時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)念焦耳對科學(xué)發(fā)展的貢獻(xiàn) 國際計量大會將能量 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 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 已知動摩擦因數(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 推動活塞移動了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 雨滴在整個落地過程中所產(chǎn)生的熱能有30 為其吸收 則落地時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 在下落的整個過程中 假定有50 的動能轉(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)能任何一個熱力學(xué)系統(tǒng)都必定存在一個只依賴于系統(tǒng)自身狀態(tài)的物理量 這個物理量在兩個狀態(tài)間的差別與外界在絕熱過程中對系統(tǒng)所做的功相聯(lián)系 我們把這個物理量稱為系統(tǒng)的內(nèi)能 U U U2 U1 U W 1 下列說法正確的是 A分子的動能與分子的勢能的和叫做這個分子的內(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 物體的內(nèi)能增大D物體的內(nèi)能減小時 物體的溫度可能增加 D 練習(xí)鞏固 2 一個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