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2019-2020年高中物理
10.1功和内能导学案新人教版选修3-3【学习目标】1.知道什么是绝热过程2.从热力学的角度认识内能的概念3.理解做功与内能改变的数量关系4.知道内能和功的单位是相同的【学习过程】
(1)自主学习1.绝热过程物质系统与外界没有热量交换的情况下进行的物理过程即系统不从外界吸收热量,也不向外界放出热量2.功与系统内能改变的关系做功可以改变系统的内能
①外界对系统做功,系统的内能增加在绝热过程中,内能的增量就等于外界对系统做的功即ΔU=U2-U1=W
②系统对外界做功,系统的内能减少在绝热过程中,系统对外界做多少功,内能就减少多少即W=-ΔU3.功是系统内能转化的量度4.在国际单位制中,内能和功的单位都是焦耳J
(2)合作探究例1下列哪个实例说明做功改变了系统的内能A.用热水袋取暖B.用双手摩擦给手取暖C.把手放在火炉旁取暖D.用嘴对手呵气给手取暖解析双手摩擦做功,使手的内能增加,感到暖和;A、C、D都是通过热传递来改变系统的内能选项B正确答案B友情提示注意分清做功和热传递两个过程的不同例2一个系统内能增加了20J如果系统与周围环境不发生热交换,周围环境需要对系统做多少功?解析由功与系统内能改变的关系,则W=ΔU=20J答案20J友情提示注意功与内能改变的关系
(3)当堂训练1.下列实例中,属于做功来增加物体内能的是()A.铁棒放在炉子里被烧红B.锯条锯木头时会发热C.古时候的猿人钻木取火D.冬天在阳光下取暖2.下列现象属于用做功的方法改变系统内能的是()A.放在火炉边的物体温度升高了B.把一杯热水放在冷水中冷却C.用铁锤锻打工件,工件会发热D.拉弯的弓把箭射出去3.下列过程中,由于做功而使系统内能增加的是()A.把铁丝反复弯曲,弯曲处温度升高B.烧开水时,蒸汽将壶盖顶起C.铁块在火炉中被加热D.铁球从空中自由下落(不计空气阻力)4.用下列方法改变物体的内能,属于做功方式的是 A.搓搓手会感到手暖和些B.汽油机气缸内被压缩的气体C.车刀切下的炽热的铁屑D.物体在阳光下被晒热多维链接1.用打气筒打气时,过一会筒壁会热起来,这是为什么?解析打气时活塞压缩空气做功,使筒内空气内能增加,温度升高;同时克服活塞与筒壁间的摩擦做功也使筒壁内能增加,温度升高2.焦耳与热力学焦耳,英国物理学家出身于曼彻斯特附近索尔福一个啤酒厂主家庭青年时经常用业余时间进行有关电的、化学的相互作用和机械作用之间联系的实验,并得到化学家道尔顿的鼓励和支持焦耳的贡献主要有三个方面
①首先研究了电流的热效应,指出导体中一定时间所生成的热量与导体的电阻及电流平方之积成正比由于不久楞次也独立地发现了同样的规律,所以被称为焦耳——楞次定律
②从1840~1879年用了近40年的时间钻研和测定了热量与机械功的当量关系,最后得到的热功当量数值是1卡=
4.2焦耳焦耳的实验工作以大量确凿的证据否定了热质说,为能量守恒与转化定律奠定了实验基础,因此焦耳是能量守恒与转化定律的发现者之一
③为了研究气体的内能,焦耳于1845年做了焦耳气体自由膨胀实验发现一般气体的内能是温度和体积的函数,而理想气体的内能仅仅是温度的函数,与体积无关为了纪念焦耳对科学发展的贡献,国际计量大会将能量、功、热量的单位命名为焦耳【学习反思】。