第1节 功、热和内能的改变 课件-2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册（41页PPT）

(共41张PPT)
第三章 热力学定律
第1节 功、热和内能的改变
图解课标要点
_______________________________ 原始社会，人们获得食物后，靠钻木取火将生食烹饪为熟食。 关于钻木取 火，你知道其中的道理吗？ 学思用·典例详解
【想一想丨问题驱动】
焦耳的实验为什么要在绝热条件下完成？焦耳实验的重要意义是什么
提示 因为从外界吸热也可以使水温升高，所以绝热条件下才满足控制变量的思想
方法。重要意义是通过实验研究做功与内能改变之间的关系。
例1-1 [链接教材第46页“焦耳的实验”]（多选）如图3-1-1所示为焦耳实验装置图，用
绝热性能良好的材料将容器包好，重物下落带动叶片搅拌容器里的水，引起水温升
高。关于这个实验，下列说法正确的是( )
AC
图3-1-1
A.这个装置可测定热功当量（热量以卡为单位时与功的单位之间的
数量关系。）
B.做功增加了水的热量
C.做功增加了水的内能
D.功和热量是完全等价的，无区别
【解析】将做功过程和吸热过程在同等条件下比较，可测出热功当量，故A正确；
做功增加了水的内能，热量只是传热过程中内能改变的量度，故B错误，C正确；做
功和传热产生的效果相同，但功和热量是不同的概念，D错误。
. .
例1-2 关于能量，下列叙述正确的是( )
B
A.每个分子的内能等于它的势能和动能的总和
B.自然界中每种物质的运动形式都有其相对应的能
C.能量发生转移或转化时，一定伴有做功的过程
D.物体的内能变化时，它的温度一定发生变化
【解析】
选项 分析 正误
A 内能对单个分子来讲没有意义。
B 自然界中每种物质的运动形式都有其相对应的能，比如：物体运动对 应机械能，分子热运动对应内能。 √
C 能量发生转移或转化时，不一定伴有做功的过程，比如热传递。
D 物体的内能不只受温度的影响，还与物体的状态有关，比如零摄氏度 的冰吸热变为零摄氏度的水，内能增加，温度不变。
学思用·典例详解
例2-3 新生活实际 (2025· 重庆卷)易碎物品运输中常采用缓冲气袋减小运输中冲击。
若某次撞击过程中，气袋被压缩（无破损），不计袋内气体与外界的热交换，则该
过程中袋内气体（视为理想气体）( )
A
A.分子热运动的平均动能增加 B.内能减小
C.压强减小 D.对外界做正功
信息提取析题意
题眼 关键点
气袋被压缩（无破损） 外界对气体做功
不计袋内气体与外界的热交换 绝热过程
视为理想气体 内能仅与温度有关
【解析】
学思用·典例详解
例3-4 （多选）下列说法正确的是( )
AD
A.做功和传热在改变物体内能上是等效的
B.每一个分子都有势能和动能，分子动能与分子势能之和就是分子内能
C.只有传热才可以改变物体的内能
D.一定质量的理想气体的内能只与温度有关，温度越高，内能越大
【解析】
选项 分析 正误
A 做功和传热在改变物体内能上是等效的。 √
B 分子势能存在于分子之间，单个分子不存在分子势能，组成物质的所 有分子动能与分子势能之和是物体的内能。
C 做功与传热都可以改变物体的内能。
D 一定质量的理想气体的内能只与温度有关，温度越高，内能越大。 √
例3-5 关于物体的内能和热量，下列说法正确的是( )
D
A.热水的内能比冷水的内能大
B.温度高的物体的热量必定多，内能必定大
C.在传热过程中,内能大的物体的内能将减小，内能小的物体的内能将增大,直到两物
体的内能相等
D.热量是传热过程中内能变化的量度
【解析】物体的内能由温度、体积及物质的量等决定，不是只由温度决定，故A、B
错误;在传热过程中，热量由高温物体传给低温物体，而与物体的内能大小无关，所
以完全有可能是内能大的物体的内能继续增大，内能小的物体的内能继续减小，直
至二者温度相等，故C错误;关于热量的论述,D是正确的。
学思用·典例详解
例4-6 下面例子中通过传热改变物体内能的是( )
C
A.感到手冷时，搓搓手就会觉得暖和些
B.擦火柴时，火柴头上的红磷温度升高到红磷的燃点，火柴燃烧起来
C.物体在阳光照射下温度升高
D.反复弯折一根铁丝，弯折的部分温度升高
【解析】物体在阳光照射下温度升高是通过传热的方式来改变物体内能，搓手取暖、
擦火柴以及反复弯折铁丝均是通过做功改变物体的内能。
方法帮 解题课丨关键能力构建
题型1 做功与内能变化问题分析
例7 金属筒内装有与外界温度相同的压缩空气，打开筒的开关，筒内高压空气迅速
向外逸出，待筒内外压强相等时，立即关闭开关。在外界保持恒温的条件下，经过
一段较长的时间后，再次打开开关，这时出现的现象是( )
B
A.筒外空气流向筒内
B.筒内空气流向筒外
C.筒内外有空气交换，处于动平衡状态，筒内空气质量不变
D.筒内外无空气交换
信息提取析题意
题给信息 信息解读
筒内高压空气迅速向外逸出 “迅速”表示筒内空气来不及吸热，筒内空气快速逸出
过程为绝热膨胀。
经过一段较长的时间后，再 次打开开关 经“较长”的时间，是一个与外界热交换的过程，即等
容升温的过程。
【解析】
【学会了吗丨变式题】
1.绝热过程中,外界压缩气体，对气体做功 ，下列说法正确的是( )
A
A.气体内能一定增加 B.气体内能增加量必定小于
C.气体内能增加量可能小于 D.气体内能可能不变
【解析】绝热过程中，做功的过程就是能量转化的过程，做了多少功，内能就变化
多少，故外界对气体做功，气体内能一定增加 ,A正确。
题型2 传热与内能变化问题分析
图3-1-3
例8 （多选）如图3-1-3所示，绝热汽缸中间用固定栓将可无摩擦
移动的导热隔板固定，隔板质量不计，左右两室分别充有一定量的
氢气和氧气（视为理想气体）。初始时，两室气体的温度相等，氢
气的压强大于氧气的压强，松开固定栓直至系统重新达到平衡，下
列说法正确的是( )
CD
A.初始时氢气分子的平均动能大于氧气分子的平均动能
B.系统重新达到平衡时，氢气的内能比初始时的小
C.松开固定栓直至系统重新达到平衡的过程中，有热量从氧气传递到氢气
D.松开固定栓直至系统重新达到平衡的过程中，氧气的内能先增大后减小
思路点拨 本题要注意理想气体不计分子势能，气体的内能只与温度有关，温度相
同，则分子的平均动能相同。
【解析】温度是分子平均动能的标志，温度相同，分子的平均动能相同，与分子质
量无关。初始时，两部分气体温度相同，故分子的平均动能相同，A错误。从松开
固定栓至系统重新达到平衡的过程中，先是氢气对氧气做功，氢气内能减少、温度
降低，氧气内能增加、温度升高，由于存在温度差，故会发生传热，最后两者温度
相同，氧气内能又减小，整个过程为绝热过程，汽缸内气体内能不变，等于初始值，
所以两种气体的内能与初始时相同，B错误，C、D正确。
【学会了吗丨变式题】
2.以下所述现象中，通过传热改变物体内能的是( )
B
A.手机长时间使用时会发热 B.放在空气中的一杯热水会冷却
C.在转动的砂轮上磨车刀,车刀发热 D.电流通过电阻丝，电阻丝发热
【解析】手机在使用时发热的本质是电流做功，在转动的砂轮上磨车刀是摩擦力对
车刀做功，电流通过电阻丝是电流做功,所以以上例子都是通过做功来改变物体的内
能的。热水放在空气中,通过热辐射以及热对流等方式向外传递了热量,使自身的内能
减少，温度降低，是通过传热的方式改变物体内能的,所以选项B正确。
高考帮 考试课丨核心素养聚焦
考情揭秘 素养点击
基本考 查点 做功和传热与内能的改变之间的关 系。 1.通过焦耳的实验，了解绝热过程中
做功与内能改变之间的关系，进一步
丰富和形成能量观念。
2.通过做功与传热的比较，理解两种
改变内能的方式是等效的，进一步理
解内能的宏观和微观含义。
热点及 难点 内能的微观解释，内能改变的两种 方式。 题型及 难度 常以选择题或填空题形式出现，试 题难度偏易。 高考中 地位 热力学的基础内容，一般不单独命 题。 考向1 考查对内能概念的理解
例9 (全国卷Ⅲ高考题，多选)关于气体的内能，下列说法正确的是( )
CDE
A.质量和温度都相同的气体,内能一定相同
B.气体温度不变，整体运动速度越大,其内能越大
C.气体被压缩时，内能可能不变
D.一定量的某种理想气体的内能只与温度有关
E.一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加
内能是一个重要的物理概念，本题引导考生从宏观和微观角度深入理解内能，使考
生对内能的认识得到升华，形成正确的物理观念。
【解析】
选项 分析 正误
A 气体的内能由物质的量、温度和体积等决定,故质量和温度都相同的 气体，内能可能不同。
B 内能与物体的运动速度无关。
C 气体被压缩时，若同时对外传热，内能可能不变。 √
D 一定量的某种理想气体的内能只与温度有关。 √
根据理想气体状态方程知，一定量的某种理想气体在压强不变的情况 下，体积变大，则温度一定升高，内能一定增加。 √
考向2 考查改变气体内能的两种方式
例10 新生活实际 (2025·河北卷)某同学将一充气皮球遗忘在操场上，找到时发现因
太阳曝晒皮球温度升高，体积变大。在此过程中若皮球未漏气，则皮球内封闭气体
( )
A
A.对外做功 B.向外界传递热量
C.分子的数密度增大 D.每个分子的速率都增大
本题以大家熟知的生活现象为材料，考查改变气体内能的方式，重在考查考生运用
理论知识分析并解决实际问题的能力。
【解析】
【类题链接丨变式题】
类题 (重庆高考题)某驾驶员发现中午时车胎内的气压高于清晨时的，且车胎体积增
大。若这段时间胎内气体质量不变且可视为理想气体，那么( )
D
A.外界对胎内气体做功，气体内能减小 B.外界对胎内气体做功，气体内能增大
C.胎内气体对外界做功，内能减小 D.胎内气体对外界做功，内能增大
【解析】对车胎内的理想气体分析知，体积增大时气体对外做功。理想气体分子势
能可忽略，气体内能只与分子的平均动能有关，分子总数不变，且分子平均动能的
标志是温度，故中午胎内气体温度升高时，内能增大，故选D。
练习帮 习题课丨学业质量测评
A 基础练丨知识测评
建议时间：15分钟
1.下列说法正确的是( )
B
A.若两物体接触但没有传热，则两物体所包含的热量相等
B.做功和传热的共同点是都能使系统内能发生改变
C.一物体经过几个不同的物理过程，其温度均从升高到 ，则在这些过程中物体一
定从外界吸收了相同的热量
D.高温物体内能多，低温物体内能少
【解析】热量是用来衡量热传递过程中内能变化多少的物理量，只有在热传递过程
中才能谈热量，A错误；做功和传热都是改变物体内能的方式，B正确；物体温度从
升高到 ，内能的改变可能是由于吸收了热量，也可能是外界对物体做了功，C错
误；物体的内能与物质的量、温度、体积等有关，高温物体内能不一定大，低温物
体内能不一定小，D错误。
2.（多选）下面例子中，通过做功改变物体内能的是( )
BCD
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】太阳把地面晒热是热辐射，通过传热改变物体的内能，故A错误；刹车时
轮胎变热，是机械能转化为内能，是通过做功改变物体的内能，故B正确；汽缸内气
体被压缩，气体温度升高，是机械能转化为内能，是通过做功改变物体的内能，故C
正确；用砂轮磨刀具时，刀具温度升高，是机械能转化为内能，是通过做功改变物
体的内能，故D正确。
3.[链接教材第46页“焦耳的实验”]如图甲、乙所示是焦耳在研究热与功之间关系的两
个典型实验，那么从焦耳的这两个实验中可得出的结论是( )
C
A.热量可由高温物体传给低温物体
B.机械能守恒
C.在各种不同的绝热过程中，系统状态的改
变与做功的方式无关,仅与做功的数量有关
D.在各种不同的绝热过程中，系统状态的
改变不仅与做功的方式有关，还与做功的
数量有关
【解析】焦耳通过做功和热传递分别改变液体温度的实验，得到的结论是，在不同
的绝热过程中，系统状态的改变与做功的方式无关，仅与做功的数量有关，故选项C
正确，其余选项不是焦耳实验的结论。
4.[链接教材第46页“问题”](2025·北京卷)
我国古代发明的一种点火器如图所示，推杆插入套筒封闭空气，推
杆前端粘着易燃艾绒。猛推推杆压缩筒内气体，艾绒即可点燃。在
压缩过程中，筒内气体( )
D
A.压强变小 B.对外界不做功
C.内能保持不变 D.分子平均动能增大
【解析】猛推推杆压缩筒内封闭气体，外界对气体做正功，气体对外界做负功，气
体内能增大，故B、C错误；猛推推杆，气体内能增大，气体来不及与外界发生热交
换，其体积减小，温度升高，根据理想气体状态方程 （常量）可得，气体压
强增大，故A错误；气体温度升高，则分子平均动能增大，故D正确。
5.[链接教材第48页“做一做”]如图所示，厚壁容器的一端通过胶
塞插进一支灵敏温度计和一根气针，另一端有个用卡子卡住的可
移动胶塞。用打气筒通过气针慢慢向容器内打气，使容器内的压
C
A.温度计示数变大，实验表明气体对外界做功，内能减少
B.温度计示数变大，实验表明外界对气体做功，内能增加
C.温度计示数变小，实验表明气体对外界做功，内能减少
D.温度计示数变小，实验表明外界对气体做功，内能增加
【解析】胶塞冲出容器口后，气体膨胀，对外做功， 。由于来不及进行热交
换，由 可知气体内能减小，分子平均动能减小，所以温度降低，故C正确。
强增大到一定程度，这时读出温度计示数。打开卡子，胶塞冲出容器口后( )
B 综合练丨选考通关
建议时间：20分钟
6.密封有空气的薄塑料瓶因降温而变扁，此过程中瓶内空气（不计分子势能）( )
D
A.内能增大，放出热量 B.内能减小，吸收热量
C.内能增大，对外界做功 D.内能减小，外界对其做功
【解析】温度是分子平均动能的标志，温度降低，分子平均动能减少，总动能减少，
不计分子势能的情况下，可知瓶内空气内能减小，又因瓶内空气体积减小，可知外
界对其做功，气体向外界放出热量，D正确，A、B、C错误。
7.新生活实际 (2025·河南省信阳高级中学月考)的水和 的冰相比较，下列说法
正确的是( )
B
A.水分子的平均动能大于冰分子的平均动能
B.水的分子势能比冰的分子势能大
C.的水与 的冰的内能相同
D.的水与的冰共同升高 ，它们内能变化相同
【解析】的水和 的冰，由于两者温度相同，故分子的平均动能一样大，选项
A错误； 的冰熔化成同温度的水，要吸热，此过程中分子平均动能不变，则吸收
的热量只增加分子势能，故的水的分子势能比 的冰的分子势能大，选项B正
确；的冰变成的水需要吸热，故的水的内能比 的冰的内
能大，选项C错误；由上述分析可知的水与的冰都升高 ，它们吸收
的热量不同，故它们的内能变化也不同，选项D错误。
8.如图所示，汽缸放置在水平地面上，质量为 的活塞将汽缸分成甲、
乙两气室，两气室中均充有气体，汽缸、活塞是绝热的且不漏气。开
始时活塞被销钉固定，现将销钉拔掉，活塞最终静止在距原位置下方
处，设活塞移动前后甲气室中气体内能的变化量为 ，不计气体重心
改变的影响，下列说法正确的是( )
B
A. B.
C. D.以上三种情况均有可能
【解析】甲气室中气体体积减小，活塞对其做的功为 ，乙气室中气体分子对活
塞的力做的功为，都为正功， ，故B正确。
9.如图所示为某种椅子与其升降部分的结构示意图，、 两
筒间密闭了一定质量的气体，可沿 的内壁上下滑动，设筒
内气体不与外界发生热交换，在 向下滑动的过程中( )
B
A.外界对气体做功，气体内能减小 B.外界对气体做功，气体内能增大
C.气体对外界做功，气体内能增大 D.气体对外界做功，气体内能减小
【解析】在 向下滑动的过程中，气体体积减小，外界对气体做功，由于气体不与
外界发生热交换，则气体内能增大，故B正确，A、C、D错误。
10.（多选）如图所示，带有活塞的汽缸中密封着一定质量的理想气体（不考虑气体
分子势能），汽缸和活塞均具有良好的绝热性能。将一个热敏电阻（随温度升高，
电阻变小）置于汽缸中，热敏电阻与汽缸外的欧姆表连接，汽缸固定不动，缸内活
塞可自由移动且不漏气，活塞下挂一沙桶，沙桶装满沙子时活塞恰好静止。现将沙
桶底部钻一小洞，细沙缓缓漏出。则下列说法正确的是( )
ACD
A.外界对气体做功，气体的内能增大 B.气体对外界做功，气体的内能减小
C.气体的压强增大，体积减小 D.欧姆表的指针逐渐向右偏转
【解析】在细沙缓慢漏出的过程中，沙桶对活塞向下的拉力逐渐减小，活塞在大气
压的作用下向上运动，外界对气体做功，气体的内能增大，温度升高，体积减小，
压强增大，由于热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，则欧姆表示数减小，指针右
偏，故A、C、D正确，B错误。
C 培优练丨能力提升
建议时间：5分钟
11.(2025·福建卷)洗衣机水箱的导管内存在一
竖直空气柱，根据此空气柱的长度可知洗衣
机内的水量多少，如图甲、乙所示。当空气
柱压强为时，空气柱长度为 ，水位下降
后，空气柱温度不变，空气柱内压强为 ，
则空气柱长度 _ ____，该过程中内部气
做正功
体对外界________（填“做正功”“做负功”或 “不做功”）。
【解析】设导管的横截面积为 ，空气柱做等温变化，根据玻意耳定律有
，可得 。
根据题意，当洗衣机内的水位下降时，空气柱长度变长，气体体积变大，故内部气
体对外界做正功。