新课标人教版课件系列
《高中物理》

选修1-2
1.2《物体的内能》
教学目的
知识与能力
（1）知道分子的动能，分子的平均动能，知道物体的温度是分子平均动能大小的标志。
（2）知道分子的势能跟物体的体积有关，知道分子势能随分子间距离变化而变化的定性规律。
（3）知道什么是物体的内能，物体的内能与哪个宏观量有关，能区别物体的内能和机械能。
（4）知道做功和热传递在改变物体内能上是等效的，知道两者的区别。　
（５）在培养学生能力方面，这节课中要让学生建立：分子动能、分子平均动能、分子势能、物体内能、热量等五个以上物理概念，又要让学生初步知道三个物理规律：温度与分子平均动能关系，分子势能与分子间距离关系，做功与热传递在改变物体内能上的关系。因此，教学中着重培养学生对物理概念和规律的理解能力。
学方法的教育：
在分子平均动能与温度关系的讲授中，渗透统计的方法。在分子间势能与分子间距离的关系上和做功与热传递关系上都要渗透归纳推理方法。
重点、难点分析　
1．教学重点是使学生掌握三个概念（分子平均动能、分子势能、物体内能），掌握三个物理规律（温度与分子平均动能关系、分子势能与分子之间距离关系、热传递与功的关系）。
2．区分温度、内能、热量三个物理量是教学上的一个难点；分子势能随分子间距离变化的势能曲线是教学上的另一难点。　
三、教 具　
1．压缩气体做功，气体内能增加的演示实验：
圆形玻璃筒、活塞、硝化棉。
2．幻灯及幻灯片，展示分子间势能随分子间距离变化而变化的曲线。
一. 物体的内能 例1 、2 3 03年江苏高考3
二. 改变物体内能的两种方式 例4
三.热力学第一定律 例5、6
四. 热力学第二定律：
五. 能量守恒定律 热功当量的测定
例7 、 8 、 9 、
04年高考题选 江苏2 、 江苏5、 湖南16 、
广东4、 天津15、北京理综15、
广西2、 广西4、 04年全国理综16、
全国理综17 、
2005年广东卷4 、 2005年江苏高考7 、
2005年江苏高考9 、 2005年理综全国卷Ⅱ/16
2005年广东卷13(2)
物体的内能
一. 物体的内能
1.分子的动能
物体内所有分子的动能的平均值叫做分子
的平均动能．
温度升高，分子热运动的平均动能越大．
温度越低，分子热运动的平均动能越小．
温度是物体分子热运动的平均动能的标志．
2.分子势能---由分子间的相互作用和相对位置决
定的能量叫分子势能.
分子力做正功，分子势能减少，
分子力做负功，分子势能增加。
在平衡位置时(r=r0),分子势能最小.
分子势能的大小跟物体的体积有关系．
3.物体的内能
体积变化时，分子势能发生变化，
因而物体的内能发生变化．
温度升高时，分子的平均动能增加，
因而物体内能增加；
所以物体的内能跟物的温度和体积都有关系：
由于分子热运动的平均动能跟温度有关系，
分子势能跟体积有关系，
物体中所有分子做热运动的动能和分子势能
的总和，叫做物体的内能．
此外,还跟物体的质量和物态有关。
注意：做功和热传递对改变物体的内能
是等效的．但是在本质上有区别:
做功是其它形式的能与内能相互转化的过程,
热传递是物体间内能转移的过程.
能够改变物体内能的物理过程有两种：
做功和热传递．
2.热传递也做功可以改变物体的内能．
1.做功可以改变物体的内能．
二.改变物体内能的两种方式
三.热力学第一定律
在一般情况下，如果物体跟外界同时发生做功和热传递的过程，那么，外界对物体所做的功W加上物体从外界吸收的热量Q，等于物体内能的增加△U，即
△U = W + Q
上式所表示的功、热量跟内能改变之间的定量关系，在物理学中叫做热力学第一定律．
符号规则：
内能增加， △U＞0；内能减少， △U＜ 0
外界对物体做功W ＞0；物体对外界做功W ＜ 0
物体从外界吸热 Q＞0；物体向外界放热Q ＜ 0
热量总是从高温物体传到低温物体，但是不可能自动从低温物体传递到高温物体，而不引起其它变化。（这是按照热传导的方向性来表述的。）
不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其它变化。机械能可以全部转化为内能，内能却不可能全部转化为机械能,而不引起其它变化。
（这是按照机械能与内能转化过程的方向性来表述的。）
第二类永动机是不可能制成的。
四. 热力学第二定律：
五. 能量守恒定律
功是能量转化的量度．
热力学第一定律表示，做功和热传递提供给一个物体多少能量，物体的内能就增加多少，能量在转化或转移中守恒．
能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为别的形式，或者从一个物体转移到别的物体．这就是能量守恒定律．
1. 下列说法正确的是: ( )
A.温度是分子内能大小的标志
B.物体吸热温度一定升高
C.物体不吸热温度也可升高
D.温度高的物体具有较多的热量
C
2.比较100°C 时, 18g的水、18g的水蒸气和32g氧气可知 （ ）
(A) 分子数相同,分子的平均动能也相同
(B) 分子数相同,内能也相同
(C) 分子数相同,分子的平均动能不相同
(D) 分子数不同,内能也不相同
A
c.分子间的势能变化的情况是 先 ，后 .
3.两个分子之间的距离由r＜r0开始向外移动，直至相距无限远的过程中：
b.分子力做功的情况是 先做 功，后做 功；
a.分子力的大小变化的情况是
先 ，后 ， 再 ；
如图，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x 轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示，F > 0为斥力，F < 0为引力，a、b、c、d 为x 轴上四个特定的位置，现把乙分子从a 处由静止释放，则 （ ）
A．乙分子从a 到b 做加速运动，由b 到c 做减速运动
B．乙分子由a 到c 做加速运动，到达c 时速度最大
C．乙分子由a 到b 的过程中，
两分子间的分子势能一直减少
D．乙分子由b 到d 的过程中，
两分子间的分子势能一直增加
B C
03年江苏高考3
4.关于物体内能及其变化，下列说法中正确的是 [ ]
A．物体的温度改变时，其内能必定改变
B．物体对外做功，其内能不一定改变；向物体传递热量，其内能不一定改变
C．对物体做功，其内能必定改变；物体向外传出一定热量，其内能必定改变
D．若物体与外界不发生热交换，则物体的内能必定不改变
B
6、关于内能的概念下列说法中正确的是( ).
(A)温度高的物体,内能一定大
(B)物体吸收热量,内能一定增大
(C)100°C的水变成100°C水蒸气,内能一定增大
(D)物体克服摩擦力做功,内能一定增大
C
5. 外界对一定质量的气体做了200J的功，同时气体又向外界放出了80J的热量，则气体的内能
（填“增加”或“减少”） 了 J
增加
120
7.瀑布从10m高处落下, 如果下落中减少的机械能有50%转化为水的内能, 水升高温度是多少? (水的比热容是4.2 × 103J/kg ·K)
Δt=50/4200=0.012 ℃
解：下落中减少的机械能
E=mgh=m ×10 ×10=100m （J）
水升高温度增加的内能
由能量守恒定律 50% ×E=Q
50m= 4.2 ×103 ×mΔt
Q=cmt=4.2 ×103 ×m Δ t
8. 一粒质量为100g的铅弹的，以200m/s的水平速度射入静止在光滑水平面、质量为1.9kg的物体而未穿出，求：, (1) 铅弹损失的动能
(2) 若整个系统损失的动能全部转变为热，且有50%被铅弹吸收, 那么铅弹温度升高多少度? (铅弹比热容为126J/kg · ℃ )
Δt = 0.5 ×1900/(126 ×0.1)=75.4 ℃
解； (1) 由动量守恒定律 mv=(M+m)V
V=0.1×200/2=10m/s
ΔEK子=1/2 mv 2- 1/2 mV2=1995J
(2)系统损失的总能量
ΔEK = 1/2 mv 2- 1/2 (M+m)V2=1900J
由能量守恒定律
50% × ΔEK = cm Δt
9. 横截面积为 2dm2的圆筒内装有0.6kg的水，太阳光垂直照射了2分钟，水温升高了1℃ ，设大气顶层的太阳能只有45%到达地面，试估算出太阳的辐射功率为多少？（保留一位有效数字，日地平均距离为1.5×1011m.)
P=4πr2P1= 4π×2.25×1022 ×2.33×103
=6×1026 W
解：水温升高吸热 Q=cm Δt=4200×0.6×1=2.52×103 J
地面单位面积单位时间接收的能量
E1=Q/St= 2.52×103 /(0.02×120)=1.05×103 J/m2s
太阳照射到地面单位面积的功率
P1= E1 /0.45=2.33×103 W/m2
太阳发出的总功率
04年江苏高考2
下列说法正确的是 （ ）
A.物体放出热量，温度一定减低
B.物体内能增加，温度一定升高
C.热量能自发地 从低温物体传给高温物体
D.热量能自发地 从高温物体传给低温物体
D
04年江苏高考5
甲、乙两个相同的密闭容器中分别装有等质量的同种气体，已知甲、乙容器中气体的压强分别为p甲、 p乙 ，且p甲< p乙 , 则 （ ）
A.甲容器中气体的温度高于乙容器中气体的温度
B.甲容器中气体的温度低于乙容器中气体的温度
C.甲容器中气体分子的平均动能小于乙容器中气体
分子的平均动能
D.甲容器中气体分子的平均动能大于乙容器中气体
分子的平均动能
B C
16．一定量的气体吸收热量，体积膨胀并对外做功，则此过程的末态与初态相比， （ ）
A．气体内能一定增加
B．气体内能一定减小
C．气体内能一定不变
D．气体内能是增是减不能确定
04年湖南16
D
04年广东高考4
4．下列说法正确的是（ ）
A．机械能全部变成内能是不可能的
B．第二类永动机不可能制造成功的原因是因为能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个物体转移到另一个物体，或从一种形式转化成另一种形式。
C．根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体
D．从单一热源吸收的热量全部变成功是可能的
D
15． 下列说法正确的是 （ ）
A． 热量不能由低温物体传递到高温物体
B． 外界对物体做功，物体的内能必定增加
C． 第二类永动机不可能制成，是因为违反
了能量守恒定律
D． 不可能从单一热源吸收热量并把它全部
用来做功，而不引起其他变化
04年天津15
D
15．下列说法正确的是 （ ）
A．外界对气体做功，气体的内能一定增大
B．气体从外界吸收热量，气体的内能一定
增大
C．气体的温度越低，气体分子无规则运动
的平均动能越大
D．气体的温度越高，气体分子无规则运动
的平均动能越大
04年北京理综15
D
2．下列说法哪些是正确的 （ ）
A．水的体积很难被压缩，这是分子间存在斥力的宏
观表现
B．气体总是很容易充满容器，这是分子间存在斥力
的宏观表现
C．两个相同的半球壳吻合接触，中间抽成真空（马
德堡半球），用力很难拉开，这是分子间存在
吸引力的宏观表现
D．用力拉铁棒的两端，铁棒没有断，这是分子间存
在吸引力的宏观表现
04年广西2
A D
04年广西4
4．下列说法正确的是 （ ）
A．外界对一物体做功，此物体的内能一定增加
B．机械能完全转化成内能是不可能的
C．将热量传给一个物体，此物体的内能一定改变
D．一定量气体对外做功，气体的内能不一定减少
D
04年全国理综16
16．一定质量的理想气体，从某一状态开始，经过一系列变化后又回一开始的状态，用W1表示外界对气体做的功，W2表示气体对外界做的功，Q1表示气体吸收的热量，Q2表示气体放出的热量，则在整个过程中一定有 （ ）
A．Q1—Q2=W2—W1 B．Q1=Q2
C．W1=W2 D．Q1>Q2
点拨：整个过程的内能不变， ΔE = 0
由热力学第一定律 ΔE=W总+Q总=0
Q总= - W总
∴ Q1—Q2=W2—W1
A
如图所示,密闭绝热的具有一定质量的活塞,活塞的上部封闭着气体,下部为真空,活塞与器壁的摩擦忽略不计,置于真空中的轻弹簧的一端固定于理想气体容器的底部.另一端固定在活塞上,弹簧被压缩后用绳扎紧,此时弹簧的弹性势能为EP(弹簧处于自然长度时的弹性势能为零),现绳突然断开,弹簧推动活塞向上运动,经过多次往复运动后活塞静止,气体达到平衡态,经过此过程
（ ）
A． EP全部转换为气体的内能
B. EP一部分转换成活塞的重力势能,其余部分仍
为弹簧的弹性势能
C． EP全部转换成活塞的重力势能和气体的内能
D． EP一部分转换成活塞的重力势能,一部分转换
为气体的内能,其余部分仍为弹簧的弹性势能
04年全国理综17
D
05年广东卷4
封闭在气缸内一定质量的气体,如果保持气体体积不变,当温度升高时,以下说法正确的是: ( )
A. 气体的密度增大
B. 气体的压强增大
C. 气体分子的平均动能减小
D. 每秒撞击单位面积器壁的分子数增多
B D
7.下列关于分子和分子势能的说法中，正确的是 （ ）
A. 当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而增大。
B.当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而减小
C.当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大
D.当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而减小
2005年江苏高考7
C
提示:在平衡位置时,分子势能最小.
9.分别以p、V、T表示气体的压强、体积、温度，一定质量的理想气体，其初始状态表示为(p0、V0、T0),若分别经历如下两种变化过程：
①从(p0、V0、T0)变为(p1、V1、T1)的过程中,
温度保持不变(T1 =T0)
②从(p0、V0、T0)变为(p2、V2、T2)的过程中,
既不吸热,也不放热
在上述两种变化过程中,如果V1 =V2>V0 ,则 （ ）
p1 > p2, T1 > T2 B. p1 > p2, T1 < T2
C. p1 < p2, T1 < T2 D. p1 < p2, T1 > T2
2005年江苏高考9
A
解:在②中,由热一律, ΔE=W+Q Q=0 W<0
∴ΔE<0 T2< T0 = T1 即 T1 >T2
由气态方程 p1V1/T1=p2V2/T2 V1 =V2 T1 >T2
∴ p1 > p2
05年理综全国卷Ⅱ/16
16.对于一定量的气体,可能发生的过程是 ( )
A.等压压缩,温度降低
B.等温吸热,体积不变
C.放出热量,内能增加
D.绝热压缩,内能不变
解:由PV/T=C P不变, V减小,T也减小, A正确.
由△E=Q+W, T不变, △E=0,Q>0,则W<0,V增大.B错.
由△E=Q+W, Q=0, V减小, W>0, 则△E>0, D错.
A C
13（2）热力学第二定律常见的表述有两种：
第一种表述：不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其它变化。
第二种表述：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其它变化。
如图（a）是根据热力学第二定律的第一种表述画出的示意图：外界对致冷机做功，使热量从低温物体传递到高温物体。请你根据
第二种表述完成示意图
（b）。根据你的理解，
热力学第二定律的实质是
。
05年广东卷13(2)
高温物体
致冷机
低温物体
Q1
Q2
W
（a）
一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性。
这个实验的装置如图所示：隔热的量热器里装着水，重物P和重物P′下落时，插在量热器中的轴开始转动，轴上的叶片就带动周围的水跟它们一起转动起来．量热器内壁上也安装着叶片，它们的作用是阻碍水的运动，增大摩擦．量热器中的水受到转动叶片的搅拌，温度上升．由重物的质量和下降的距离可以算出叶片所做的机械功，由水和量热器的质量、比热容、升高的温度可以算出得到的热量．多次实验的结果证明，在没有热传递的情况下，消耗的机械功跟产生的热量总是成正比的，而且两者的比值是个定值．这个比值叫热功当量，用J表示． J＝4.2Ｊ/cal．也就是1cal＝4.2J，1J＝0.24cal．
 现在，国际上规定，热量的单位和功、能的单位，统一用焦耳．
热功当量的测定-----焦耳