2015版高中物理人教版选修3-3讲义：10.2 热和内能
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| 名称 | 2015版高中物理人教版选修3-3讲义：10.2 热和内能 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 283.4KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2015-05-19 20:49:22 | ||
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文档简介
课时10.2 热 和 内 能
1.知道热传递的三种方式,知道热传递是改变系统内能的一种方式。
2.知道传递的热量与内能变化的关系,会区分热量和内能的概念。
3.知道热传递与做功对改变系统的内能是等效的,知道做功与热传递在改变系统内能上的区别。
重点难点:热传递发生的条件及热量的传递方向,热量和内能的关系。理解做功和热传递对改变内能是等效的,区别热量和内能。
教学建议:教材中首先分析系统在单纯的 ( http: / / www.21cnjy.com )热传递过程中系统内能的变化,自然引出热量与系统内能概念的区别和联系,最后研究做功与热传递在改变系统内能上的异同。在进行本节教学时,建议采用下面的方法入手:让学生自己想办法将一段铁丝的温度升高。有的学生会想到通过做功的办法,将铁丝来回多次弯折,最终使得铁丝发烫;有的学生会想到直接将铁丝放在火上烧,或与高温物体(如锅炉壁)直接接触,等等。还可以让学生列举熟悉的生活事例,自己举例,相互讨论归类,从而进一步把握改变系统内能的方法。
( http: / / www.21cnjy.com )
导入新课:当我们双手靠近火源时,立即就会感 ( http: / / www.21cnjy.com )受到手变热了;冬天,当天气冷时,我们搓搓手就会感到手暖一些。思考一下内能的概念,你认为改变物体的内能有几种方式
( http: / / www.21cnjy.com )
1.热传递
(1)两个温度不同的物体相互接触时,温度高的物体要①降温,温度低的物体要②升温,即热量从③高温物体传到了④低温物体,这个过程就叫作热传递。
(2)热传递的方式:⑤热传导、⑥热对流和⑦热辐射。
(3)热传递的条件:⑧存在温度差。
(4)热传递过程实质是⑨能量转移的过程。
2.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⑩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。
(3)热传递改变物体内能的过程是物体间能量转移的过程,热传递使物体的内能发生变化时,内能改变的多少可用热量来量度。
1.热传递有哪几种方式
解答:热传导、热对流、热辐射。
2.到了冬天人们会采取很多方式取暖。电暖器就是很常见的一种取暖工具,电暖器是采用哪种方式供暖的 能不能说电暖器具有多少热量
解答:热传递。不能。
3.判断下列说法是否正确。
(1)温度高的物体含有的热量多。
(2)内能多的物体含有的热量多。
(3)热量一定从内能多的物体传递给内能少的物体。
(4)两个物体能够发生热传递的条件是它们的温度不同。
解答:(1)热量是个过程量,只有当两物体发生热传递时,热量才从一个物体转移到另一个物体,(1)错。
(2)热量是个过程量,不能说内能多的物体含有的热量就多,(2)错。
(3)热传递的条件是两物体存在温差,热量是从温度高的物体传递给温度低的物体,(3)错。
(4)温度不同是两个物体能够发生热传递的条件,故(4)对。
( http: / / www.21cnjy.com )
主题1:热量、内能和温度
问题:阅读课本相关内容,回答下列问题。
(1)热传递的条件是什么 发生热传递与物体内能的多少是否有关
(2)根据Q=ΔU,能否说热量就是内能
(3)在单纯的热传递过程中,怎样计算内能的增量
解答:(1)热传递的条件:存在温度差。发生 ( http: / / www.21cnjy.com )热传递与物体内能的多少无关。只要存在温度差,热量就会从高温物体传到低温物体,与原来物体内能的多少无关。热传递过程中能量可以由内能大的物体传到内能小的物体,也可以由内能小的物体传到内能大的物体。
(2)不能。热量是过程量,可以测量,只有在发生热传递时才有意义;内能是状态量,不可测量。
(3)当系统从状态1经过单纯热传递达到状态2时,内能的增加量ΔU等于外界对系统传递的热量Q,即ΔU=Q。
知识链接:对于内能和温度,从宏观看,温度表示的是物体的冷热程度;从微观看,温度反映了分子热运动的剧烈程度,是分子平均动能的标志。
主题2:做功与热传递
问题:(1)做功改变内能的实质是什么
(2)热传递改变内能的实质是什么
(3)做功和热传递都能改变物体的内能,做功和热传递在改变物体内能上的意义是否相同
解答:(1)做功改变内能的实质是内能和机械能之间相互转化。外界对系统做功,机械能转化为内能;系统对外界做功,内能转化为机械能。
(2)
(3)不相同。热传递是物体 ( http: / / www.21cnjy.com )间内能的转移,即内能从物体的一部分传到另一部分,或从一个物体传递到另一个物体。做功改变内能是物体的内能与其他形式的能量的转化,如内能与机械能、内能与电能等发生转化。
知识链接:做功和热传递都可以改变物体的内能,从它们改变内能的最终结果看,两者是等效的。
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1.(考查物体内能的改变方式)下面各例子中是通过热传递改变物体的内能的是( )。
A.太阳把地面晒热
B.刹车时轮胎变热
C.汽缸内的气体被压缩,气体温度升高
D.用砂轮磨刀具时,刀具温度升高
【解析】刹车、压缩气体、砂轮磨刀,都是做功改变物体的内能,太阳通过热辐射把地面晒热,故选A。
【答案】A
【点评】做功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。
2.(考查热传递的特征)A、B两物体之间接触,但没有发生热传递,则( )。
A.两物体所含有的热量相等
B.两物体的内能相等
C.两物体的温度相同
D.两物体的内能不一定相等
【解析】处于热平衡的两物体温度相等,不 ( http: / / www.21cnjy.com )发生热传递。物体的内能取决于物体的物质的量、温度和体积,温度相等,内能不一定相等,所以选项C、D正确。
【答案】CD
【点评】热传递发生的条件是物体间存在着温度差,高温物体放出热量,低温物体吸收热量,若两物体温度相同,它们之间便不会发生热传递。
3.(考查内能和热量的物理意义)下列关于内能和热量的说法中正确的是( )。
A.马铃薯所含热量高
B.内能越大的物体所含热量也越多
C.热量总是自发地从内能大的物体传向内能小的物体
D.热量总是自发地从温度高的物体传向温度低的物体
【解析】食物所含“热量”是指食物被 ( http: / / www.21cnjy.com )消化后所能释放出的能量,不是科学意义上的热量。同时,热量是过程量,只有在热传递过程中才有意义,故A、B错误。热量总是自发地从温度高的物体传向温度低的物体,与物体内能大小无关,所以C错误、D正确。
【答案】D
【点评】热量只是反映物体在状态 ( http: / / www.21cnjy.com )变化过程中所迁移的能量,是用来衡量物体内能变化的。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”。
4.(考查温度、热量和功的意义)下列说法中正确的是( )。
A.温度相同时,不同物质的分子平均动能相同
B.温度相同时,不同物质的分子平均速率相同
C.热量、功、内能三者的物理意义不同
D.热量和功都可以作为物体内能的量度
【解析】温度是分子平均动能的标志,选项A正确 ( http: / / www.21cnjy.com )、B错误;热传递和做功是改变物体内能的两种方式,所以可以量度内能的改变,但不能量度内能,内能是状态量,三者的物理意义不同,所以选项C正确、D错误。
【答案】AC
【点评】做功是能量转化 ( http: / / www.21cnjy.com )的量度,在热现象中,做功的过程是其他形式的能与内能发生转化。一个物体的内能是无法测量的,但内能的变化可以通过做功或热传递来求出。
拓展一:热传递、热量和内能的联系与区别
1.一铜块和一铁块质量相等,铜块的温度t1比铁块的温度t2高,当它们接触在一起时,如果不与外界交换能量,则( )。
A.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,铜块内能的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=
D.达到热平衡时,两者的温度相等
【分析】热平衡状态时两个物体的温度一定是相等的。
【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变化的量度,所以选项A、D正确,选项B错误。根据热平衡方程,c铜m(t1-t)=c铁m(t-t2),解得t=,由此可知选项C错误。
【答案】AD
【点拨】两个物体相接触, ( http: / / www.21cnjy.com )能够发生热传递的前提条件是两者之间存在温度差,热传递过程中内能转移的量可用热量来量度,热传递的最终结果是两者温度相等。
拓展二:改变物体内能的两种方式
2.对于热量、功、内能三个量,下列说法中正确的是( )。
A.热量、功、内能三个量的物理意义是等同的
B.热量和功可作为物体内能的量度
C.热量、功和内能的国际单位都相同
D.热量和功由过程决定,而内能由物体状态决定
【分析】热量是指热传递过程中转移的能量,通过热传递可以使物体内能改变。
【解析】热量和功都是过程量,热量是内能 ( http: / / www.21cnjy.com )转移的量度,功是能量转化的量度。内能是描述物体状态的物理量,取决于物体的物质的量、温度和体积,三者的国际单位都是焦耳(J)。对于不同的物理过程,做的功和热传递的热量一般不同,所以C、D正确。
【答案】CD
【点拨】(1)改变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量在改变内能的效果上是相同的
(2)当一个系统的内能发生改变时,必然伴随着做功或热传递现象。
(3)如果仅从内能的改变效果上看,无法区分内能是通过做功改变的,还是通过热传递改变的。
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热和内能
1.知道热传递的三种方式,知道热传递是改变系统内能的一种方式。
2.知道传递的热量与内能变化的关系,会区分热量和内能的概念。
3.知道热传递与做功对改变系统的内能是等效的,知道做功与热传递在改变系统内能上的区别。
重点难点:热传递发生的条件及热量的传递方向,热量和内能的关系。理解做功和热传递对改变内能是等效的,区别热量和内能。
教学建议:教材中首先分析系统在单纯的 ( http: / / www.21cnjy.com )热传递过程中系统内能的变化,自然引出热量与系统内能概念的区别和联系,最后研究做功与热传递在改变系统内能上的异同。在进行本节教学时,建议采用下面的方法入手:让学生自己想办法将一段铁丝的温度升高。有的学生会想到通过做功的办法,将铁丝来回多次弯折,最终使得铁丝发烫;有的学生会想到直接将铁丝放在火上烧,或与高温物体(如锅炉壁)直接接触,等等。还可以让学生列举熟悉的生活事例,自己举例,相互讨论归类,从而进一步把握改变系统内能的方法。
( http: / / www.21cnjy.com )
导入新课:当我们双手靠近火源时,立即就会感 ( http: / / www.21cnjy.com )受到手变热了;冬天,当天气冷时,我们搓搓手就会感到手暖一些。思考一下内能的概念,你认为改变物体的内能有几种方式
( http: / / www.21cnjy.com )
1.热传递
(1)两个温度不同的物体相互接触时,温度高的物体要①降温,温度低的物体要②升温,即热量从③高温物体传到了④低温物体,这个过程就叫作热传递。
(2)热传递的方式:⑤热传导、⑥热对流和⑦热辐射。
(3)热传递的条件:⑧存在温度差。
(4)热传递过程实质是⑨能量转移的过程。
2.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⑩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。
(3)热传递改变物体内能的过程是物体间能量转移的过程,热传递使物体的内能发生变化时,内能改变的多少可用热量来量度。
1.热传递有哪几种方式
解答:热传导、热对流、热辐射。
2.到了冬天人们会采取很多方式取暖。电暖器就是很常见的一种取暖工具,电暖器是采用哪种方式供暖的 能不能说电暖器具有多少热量
解答:热传递。不能。
3.判断下列说法是否正确。
(1)温度高的物体含有的热量多。
(2)内能多的物体含有的热量多。
(3)热量一定从内能多的物体传递给内能少的物体。
(4)两个物体能够发生热传递的条件是它们的温度不同。
解答:(1)热量是个过程量,只有当两物体发生热传递时,热量才从一个物体转移到另一个物体,(1)错。
(2)热量是个过程量,不能说内能多的物体含有的热量就多,(2)错。
(3)热传递的条件是两物体存在温差,热量是从温度高的物体传递给温度低的物体,(3)错。
(4)温度不同是两个物体能够发生热传递的条件,故(4)对。
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主题1:热量、内能和温度
问题:阅读课本相关内容,回答下列问题。
(1)热传递的条件是什么 发生热传递与物体内能的多少是否有关
(2)根据Q=ΔU,能否说热量就是内能
(3)在单纯的热传递过程中,怎样计算内能的增量
解答:(1)热传递的条件:存在温度差。发生 ( http: / / www.21cnjy.com )热传递与物体内能的多少无关。只要存在温度差,热量就会从高温物体传到低温物体,与原来物体内能的多少无关。热传递过程中能量可以由内能大的物体传到内能小的物体,也可以由内能小的物体传到内能大的物体。
(2)不能。热量是过程量,可以测量,只有在发生热传递时才有意义;内能是状态量,不可测量。
(3)当系统从状态1经过单纯热传递达到状态2时,内能的增加量ΔU等于外界对系统传递的热量Q,即ΔU=Q。
知识链接:对于内能和温度,从宏观看,温度表示的是物体的冷热程度;从微观看,温度反映了分子热运动的剧烈程度,是分子平均动能的标志。
主题2:做功与热传递
问题:(1)做功改变内能的实质是什么
(2)热传递改变内能的实质是什么
(3)做功和热传递都能改变物体的内能,做功和热传递在改变物体内能上的意义是否相同
解答:(1)做功改变内能的实质是内能和机械能之间相互转化。外界对系统做功,机械能转化为内能;系统对外界做功,内能转化为机械能。
(2)
(3)不相同。热传递是物体 ( http: / / www.21cnjy.com )间内能的转移,即内能从物体的一部分传到另一部分,或从一个物体传递到另一个物体。做功改变内能是物体的内能与其他形式的能量的转化,如内能与机械能、内能与电能等发生转化。
知识链接:做功和热传递都可以改变物体的内能,从它们改变内能的最终结果看,两者是等效的。
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1.(考查物体内能的改变方式)下面各例子中是通过热传递改变物体的内能的是( )。
A.太阳把地面晒热
B.刹车时轮胎变热
C.汽缸内的气体被压缩,气体温度升高
D.用砂轮磨刀具时,刀具温度升高
【解析】刹车、压缩气体、砂轮磨刀,都是做功改变物体的内能,太阳通过热辐射把地面晒热,故选A。
【答案】A
【点评】做功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。
2.(考查热传递的特征)A、B两物体之间接触,但没有发生热传递,则( )。
A.两物体所含有的热量相等
B.两物体的内能相等
C.两物体的温度相同
D.两物体的内能不一定相等
【解析】处于热平衡的两物体温度相等,不 ( http: / / www.21cnjy.com )发生热传递。物体的内能取决于物体的物质的量、温度和体积,温度相等,内能不一定相等,所以选项C、D正确。
【答案】CD
【点评】热传递发生的条件是物体间存在着温度差,高温物体放出热量,低温物体吸收热量,若两物体温度相同,它们之间便不会发生热传递。
3.(考查内能和热量的物理意义)下列关于内能和热量的说法中正确的是( )。
A.马铃薯所含热量高
B.内能越大的物体所含热量也越多
C.热量总是自发地从内能大的物体传向内能小的物体
D.热量总是自发地从温度高的物体传向温度低的物体
【解析】食物所含“热量”是指食物被 ( http: / / www.21cnjy.com )消化后所能释放出的能量,不是科学意义上的热量。同时,热量是过程量,只有在热传递过程中才有意义,故A、B错误。热量总是自发地从温度高的物体传向温度低的物体,与物体内能大小无关,所以C错误、D正确。
【答案】D
【点评】热量只是反映物体在状态 ( http: / / www.21cnjy.com )变化过程中所迁移的能量,是用来衡量物体内能变化的。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”。
4.(考查温度、热量和功的意义)下列说法中正确的是( )。
A.温度相同时,不同物质的分子平均动能相同
B.温度相同时,不同物质的分子平均速率相同
C.热量、功、内能三者的物理意义不同
D.热量和功都可以作为物体内能的量度
【解析】温度是分子平均动能的标志,选项A正确 ( http: / / www.21cnjy.com )、B错误;热传递和做功是改变物体内能的两种方式,所以可以量度内能的改变,但不能量度内能,内能是状态量,三者的物理意义不同,所以选项C正确、D错误。
【答案】AC
【点评】做功是能量转化 ( http: / / www.21cnjy.com )的量度,在热现象中,做功的过程是其他形式的能与内能发生转化。一个物体的内能是无法测量的,但内能的变化可以通过做功或热传递来求出。
拓展一:热传递、热量和内能的联系与区别
1.一铜块和一铁块质量相等,铜块的温度t1比铁块的温度t2高,当它们接触在一起时,如果不与外界交换能量,则( )。
A.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,铜块内能的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=
D.达到热平衡时,两者的温度相等
【分析】热平衡状态时两个物体的温度一定是相等的。
【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变化的量度,所以选项A、D正确,选项B错误。根据热平衡方程,c铜m(t1-t)=c铁m(t-t2),解得t=,由此可知选项C错误。
【答案】AD
【点拨】两个物体相接触, ( http: / / www.21cnjy.com )能够发生热传递的前提条件是两者之间存在温度差,热传递过程中内能转移的量可用热量来量度,热传递的最终结果是两者温度相等。
拓展二:改变物体内能的两种方式
2.对于热量、功、内能三个量,下列说法中正确的是( )。
A.热量、功、内能三个量的物理意义是等同的
B.热量和功可作为物体内能的量度
C.热量、功和内能的国际单位都相同
D.热量和功由过程决定,而内能由物体状态决定
【分析】热量是指热传递过程中转移的能量,通过热传递可以使物体内能改变。
【解析】热量和功都是过程量,热量是内能 ( http: / / www.21cnjy.com )转移的量度,功是能量转化的量度。内能是描述物体状态的物理量,取决于物体的物质的量、温度和体积,三者的国际单位都是焦耳(J)。对于不同的物理过程,做的功和热传递的热量一般不同,所以C、D正确。
【答案】CD
【点拨】(1)改变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量在改变内能的效果上是相同的
(2)当一个系统的内能发生改变时,必然伴随着做功或热传递现象。
(3)如果仅从内能的改变效果上看,无法区分内能是通过做功改变的,还是通过热传递改变的。
( http: / / www.21cnjy.com )
热和内能