《学霸笔记 同步精讲》第3章 热力学定律 1.功、热和内能的改变（课件）高中物理人教版选择性必修3

(共30张PPT)
1.功、热和内能的改变
第三章
2026
内容索引
01
02
03
自主预习 新知导学
合作探究 释疑解惑
课堂小结
04
随堂练习
课标定位
素养阐释
1.认识内能的概念,了解焦耳的两个实验。
2.知道做功、热传递与内能改变的数量关系。
通过做功与内能改变、热传递与内能改变的关系,培养学生的科学思维能力。
自主预习 新知导学
一、功与内能
1.焦耳的实验。
(1)绝热过程:系统不从外界 吸热 ,也不向外界 放热 的过程叫作绝热过程。
(2)实验结论:系统状态通过绝热过程发生变化,做功的多少只由过程始末两个状态决定,而与做功的 方式 无关。
(3)内能:任何一个热力学系统必定存在一个只依赖于系统自身状态的物理量,我们把它称为系统的内能。
(3)焦耳的热功当量实验和用电流的热效应给水加热的实验中做功的方式相同吗 你能得出什么结论
答案：不同。在各种不同的绝热过程中,系统状态的改变与做功方式无关,仅与做功多少有关。
2.功与内能的改变。
在热力学系统的绝热过程中,当系统从状态1经过绝热过程达到状态2时,内能的变化量ΔU= U2-U1 就等于外界对系统所做的功W,即 ΔU=W 。
二、热与内能
1.热传递。
两个 温度 不同的物体相互接触时,温度高的物体要降温,温度低的物体要升温, 热 从高温物体传到了低温物体。
2.热与内能的改变。
(1)不仅对系统做功可以改变系统的内能,单纯地对系统 传热 也能改变系统的内能。
(2)当系统从状态1经过单纯的传热达到状态2时,内能的变化量
ΔU= U2-U1 就等于外界向系统传递的热量Q,即 ΔU=Q 。
【思考讨论】
1.判断下列说法的正误。
(1)系统只从外界吸热,而不向外界放热的过程就是绝热过程。(　　)
(2)在绝热过程中,外界对系统做多少功,内能就能增加多少。(　　)
(3)功和内能都是能量转化的量度。(　　)
(4)做功和热传递都可改变物体的内能,从效果上是等效的。(　　)
(5)热量一定从内能多的物体传递给内能少的物体。(　　)
×
×
×
√
√
2.关于温度、热量、功和内能,以下说法正确的是(　　)
A.同一物体温度高时,含有的热量多
B.物体的内能越大,含有的热量就越多,温度也越高
C.外界对系统做功W,内能必定增加
D.发生热传递的条件是两物体之间存在温度差
解析：热量是物体间进行热传递时内能的转移,不能说物体含有多少热量,故A、B错。由于做功和热传递都可引起物体内能的变化,只根据做功无法准确判断物体内能的变化,故C错。物体间发生热传递的条件是存在温度差,故D正确。
D
3.要想改变物体的内能,可采用哪些方式
答案：通过做功和热传递都可以改变物体的内能。
合作探究 释疑解惑
知识点一
功与内能
【问题引领】
1.在给自行车轮胎打气时,会发现胎内空气温度升高。这是为什么
2.用锤子打铁时,一会儿铁便会发热。这是靠什么改变物体的内能
提示：1.给自行车轮胎打气,人对胎内气体做功,气体内能增加,所以温度升高。
2.用锤子打铁时,锤子对铁块做功,使铁块内能增加,所以会发热。
【归纳提升】
1.做功与内能变化的关系
(1)做功改变物体内能的过程是其他形式的能(如机械能)与内能相互转化的过程。
(2)在绝热过程中,外界对物体做多少功,就有多少其他形式的能转化为内能,物体的内能就增加多少。
2.功与内能的区别
(1)功是过程量,内能是状态量。
(2)在绝热过程中,做功一定能引起内能的变化。
(3)物体的内能大,并不意味着做功多。只有在绝热过程中,内能变化越大时,相应地做功才越多。
画龙点睛 外界对某一系统做功时系统的内能不一定增加,还要看该系统有没有向外放热,以及向外放热的多少。
【典型例题】
【例题1】 如图所示,一定质量的理想气体密封在绝热(即与外界不发生热交换)容器中,容器内装有一可以活动的绝热活塞。今对活塞施以一竖直向下的压力F,使活塞缓慢向下移动一段距离后,气体的体积减小。若忽略活塞与容器壁间的摩擦,则被密封的气体(　　)
A.温度升高,压强增大,内能减少
B.温度降低,压强增大,内能减少
C.温度升高,压强增大,内能增加
D.温度降低,压强减小,内能增加
解析：由F通过活塞对密闭的理想气体做正功,容器及活塞绝热,则Q=0,由功和内能的关系知理想气体内能增加,温度T升高,再根据 =C知,体积V减小,压强p增大,故选C。
C
科学思维 分析绝热过程的方法
(1)做功可以改变内能。
(2)绝热过程就是系统与外界没有热量交换,即Q=0。
(3)内能的变化有增加和减少两种情况,在绝热条件下,外界对系统做正功,系统内能增加;系统对外界做正功,系统内能减少。
【变式训练1】 一定质量的理想气体经历一缓慢的绝热膨胀过程。设气体分子间的势能可忽略,则在此过程中(　　)
A.外界对气体做功,气体分子的平均动能增大
B.外界对气体做功,气体分子的平均动能减小
C.气体对外界做功,气体分子的平均动能增大
D.气体对外界做功,气体分子的平均动能减小
解析：绝热膨胀过程是指气体膨胀过程未发生热传递,膨胀过程气体体积增大,气体对外界做功,气体内能减小。由于气体分子间的势能忽略,故气体分子的平均动能减小。故选项D正确。
D
【问题引领】
知识点二
热与内能
1.系统的温度越高,所“含有的热量”越多吗
2.在改变物体的内能方面,做功和热传递所产生的效果是否相同
提示：1.热量可以量度系统热传递过程中内能的变化,与系统温度的高低无关。
2.做功和热传递虽然有本质的区别,但在改变物体的内能方面是等效的。
【归纳提升】
1.热传递的实质
热传递实质上传递的是能量,结果是改变了系统的内能。传递能量的多少用热量来量度。
2.传递的热量与内能改变的关系
(1)在单纯的热传递中,系统从外界吸收多少热量,系统的内能就增加多少。即Q吸=ΔU。
(2)在单纯的热传递中,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.改变内能的两种方式的比较
做功是其他形式的能与内能之间的转化,热传递是不同物体间或同一物体不同部分之间内能的转移。
画龙点睛 像做功一样,热量的概念只有在涉及能量的转移时才有意义。我们不能说物体具有多少热量,只能说某一过程中物体吸收或放出了多少热量。
【典型例题】
【例题2】 (多选)下列对于热量、功和内能三者的说法正确的是(　　)
A.三者单位相同,物理意义相同
B.热量和功是内能的量度
C.热量和功由过程决定,而内能由物体状态决定
D.系统内能增加了100 J,可能是外界采用绝热方式对系统做功100 J,也可能是外界单纯地对系统传热100 J
解析：热量、功和内能三者尽管单位相同,但物理意义有本质区别,A错。热量和功由过程决定,内能由物体状态决定,热量和功是内能变化的量度,C对,B错。对一个绝热过程ΔU=W=100 J,对一个单纯热传递过程ΔU=Q=100 J,D对。
CD
科学思维 热量和内能的理解要点
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的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 【变式训练2】 (多选)关于热传递,下列说法正确的是(　　)
A.热传递中,热量一定从含热量多的物体传向含热量少的物体
B.两个物体间发生热传递的条件是它们之间有温度差
C.在热传递中热量一定从内能多的物体传向内能少的物体
D.内能相等的两个物体相互接触时,也可能发生热传递
解析：热量的概念只有在涉及热传递时才有意义,所以不能说物体含有多少热量,A错误。物体间发生热传递的条件是物体间存在温度差,B正确。在热传递中,热量一定从温度高的物体传向温度低的物体,温度高的物体内能不一定多,故C错误,D正确。
BD
课堂小结
随堂练习
1.(做功与内能的改变)在绝热过程中,外界压缩气体做功20 J,下列说法正确的是(　　)
A.气体内能一定增加20 J
B.气体内能增加必定小于20 J
C.气体内能增加可能小于20 J
D.气体内能可能不变
解析：做功的过程是能量转化的过程,在绝热过程中,做多少功,内能就增加多少,所以选项A正确。
A
2.(对热传递的理解)关于热传递,下列说法正确的是(　　)
A.热传递是高温物体的温度传给低温物体
B.不接触的物体之间不会发生热传递
C.比热容相同的物体之间不会发生热传递
D.温度相同的物体之间不会发生热传递
解析：热传递的实质是内能从高温物体转移到低温物体,传递的不是温度,传递的是热量,A项错误。不接触的物体之间可以通过热辐射的方式进行热传递,B项错误。热量总是从温度高的物体传递给温度低的物体,和物体的比热容没有关系,C项错误。温度相同的物体之间不存在温度差,不会发生热传递,D项正确。
D
3.(热传递改变内能)下列各事例通过热传递改变物体内能的是(　　)
A.车床上车刀切削工件后发热
B.擦火柴时火柴头温度升高
C.用肥皂水淋车刀后车刀降温
D.搓搓手就会觉得手发热
解析：车床上车刀切削工件后发热,擦火柴时火柴头温度升高,搓搓手就会觉得手发热都是通过做功改变物体内能;用肥皂水淋车刀后车刀降温是通过热传递改变物体内能的,选项C正确。
C
A
4.(物体内能的改变)关于物体或系统的内能,下列说法正确的是(　　)
A.物体内所有分子的热运动动能与分子势能的总和叫物体的内能
B.一个物体当它的机械能发生变化时,其内能也一定发生变化
C.外界对系统做了多少功W,系统的内能就增加多少,即ΔU=W
D.系统从外界吸收了多少热量Q,系统的内能就增加了多少,即ΔU=Q
解析:在分子动理论中,我们把物体内所有分子的分子热运动动能与分子势能的总和定义为物体的内能,选项A正确。物体的内能与机械能是两个不同的物理概念,两者没有任何关系,选项B错误。只有当系统与外界绝热时,外界对系统做的功才等于系统内能的增量,同理,只有在单纯的热传递过程中,系统吸收的热量才等于系统内能的增量,C、D两项错误。