【高中物理】第三课 能量守恒定律（课件） 高二物理 （人教版2019选择性必修第三册）.pptx

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1、3.3 能量守恒定律观察思考：让让“饮水小鸭饮水小鸭”“”“喝喝”完一口水后，完一口水后，直立起来。直立一会儿，又会慢慢俯下身直立起来。直立一会儿，又会慢慢俯下身去，再去，再“喝喝”一口，然后又会直立起来。如此循环往复一口，然后又会直立起来。如此循环往复 这种这种“饮水小鸭饮水小鸭”玩具是一架永动机吗？玩具是一架永动机吗？1.人类对能量的认识与能量之间的转化风能水能光能电能一、能量守恒定律2.能量之间的转化电能与磁能的转化电能与内能的转化一、能量守恒定律风能转化为电能电能转化为内能太阳能转化为电能化学能转化为电能一、能量守恒定律3.能量守恒观念的形成18361836年年盖斯发现化学反应放出的热

2、量与反应步骤无关18421842年年迈尔表述了能量守恒定律18411841年年焦耳发现电流的热效应18311831年年法拉第发现电磁感应现象18201820年年奥斯特发现电流的磁效应18431843年年焦耳测定做功与传热的关系17981798年年伦福德的实验表明热的本质是运动18211821年年塞贝克发现温差电现象18471847年年亥姆霍兹在理论上概括和总结能量守恒定律能量守恒能量守恒观念的形成观念的形成盖斯盖斯迈尔迈尔焦耳焦耳亥姆霍兹亥姆霍兹化学反应放出的热化学反应放出的热量与反应步骤无关量与反应步骤无关功热等价功热等价提出能量守恒的思想提出能量守恒的思想概括和总结能概括和总结能量守恒定律

3、量守恒定律能量守恒不是由某一个人通过某一项的研究而得到的。能量守恒不是由某一个人通过某一项的研究而得到的。一、能量守恒定律实验录像：能的转化和守恒定律2.内容：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另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中其总量保持不变 3.能量守恒定律的历史意义 能的转化和守恒定律是19世纪自然科学中三大发现之一，也庄严宣告了永动机幻想的彻底破灭.能量守恒定律是认识自然、改造自然的有力武器，这个定律将广泛的自然科学技术领域联系起来，使不同领域的科学工作者有一系列的共同语言.一、能量守恒定律1.(多选)下列对能量守恒定律的认识正确的是A

4、.某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加B.某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加C.不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器第一类永动机是不 可能制成的D.石子从空中落下，最后停止在地面上，说明机械能消失了例题：2.水水平平马马路路上上行行驶驶的的汽汽车车，在在发发动动机机熄熄火火后后，速速度度越越来来越越慢慢，最最后后停停止止.这这一一现现象象符符合合能能的的转转化化和和守守恒恒定定律律吗吗？如如果果符符合合,汽汽车车失失去去的的动动能能变变成了什么？成了什么？符合能的转化和守恒定律地面、轮胎的内能动能例题：（1）是一个普遍适用的定律（2）将各种现象联系在一起（3）指导着人们

5、的生产、科研（4）19世纪自然科学三大发现之一能量守恒定律的重要性饮水鸭不断饮水原因：录像：永动机不可能制成二、永动机不可能制成1.永动机：不消耗任何能量，却可以源源不断地对外做功，这种机器叫永动机。（人们把这种不消耗能量的永动机叫第一类永动机）2.历史上的永动机：螺旋永动机 达芬奇滚球永动机 马尔基斯软臂永动机 19世纪设计2.历史上的永动机：螺旋永动机 弗拉德磁力永动机泰斯尼尔斯二、永动机不可能制成 著名科学家达 芬奇早在15世纪就提出过永动机不可能的思想，他曾设计过一种转轮，如图所示.在转轮边沿安装一系列的容器，容器中充了一些水银，他想水银在容器中移动有可能使转轮永远地转动，但是经过仔细

6、研究之后，得出了否定的结论.他从许多类似的设计方案中认识到永动机的尝试是注定要失败的.他写道：“永恒运动的幻想家们！你们的探索何等徒劳无功！还是去做淘金者吧！”达芬奇设想的永动机 滚球永动机 17世纪，英国有一个被关在伦敦塔下叫马尔基斯的犯人，他做了一台可以转动的“永动机”，如图所示.转轮直径达4.3米，有40个各重23千克的钢球沿转轮辐翼外侧运动，使力矩加大，待转到高处时，钢球会自动地滚向中心.据说，他曾向英国国王查理一世表演过这一装置.国王看了很是高兴，就特赦了他.其实这台机器是靠惯性来维持短时运动的.滚球永动机 软臂永动机 19世纪有人设计了一种特殊机构，如图所示.它的臂可以弯曲.臂上有

7、槽，小球沿凹槽滚向伸长的臂端，使力矩增大.转到另一侧，软臂开始弯曲，向轴心靠拢.设计者认为这样可以使机器获得转矩.然而，他没有想到力臂虽然缩短了，阻力却增大了，转轮只能停止在原地.软臂永动机 阿基米得螺旋永动机 1681年，英国有一位著名的医生弗拉德提出一个建议，利用阿基米得螺旋.把水池的水提到高处，再让升高的水推动水轮机，水轮机除了带动水磨做功以外，还可使阿基米得螺旋转不断提水，如此周而复始，不就可以无需担心天旱水枯了吗？一时间，响应他的人大有人在，形形色色的自动水轮机陆续提出，竟出 现了热潮.1.水沟 2.阿基米得螺旋 3.水轮 4.水磨 阿基米得螺旋永动机 磁力永动机 大约在1570年，

8、意大利有一位教授叫泰斯尼尔斯，提出用磁石的吸力可以实现永动机.他的设计如图所示.A是一个磁石，铁球G受磁石吸引可沿斜面滚上去，滚到上端的E处，从小洞B落下，经曲面BFC返回，复又被磁石吸引，铁球就可以沿螺旋途径连续运动下去.大概他那时还没有建立库仑定律，不知道磁力大小是与距离的平方成反比变化的，只要认真想一想，其荒谬处就一目了然了.磁力永动机 就在一些人热衷于制造永动机的同时，科学家们从力学基本理论的研究中逐步认识到了自然界的客观规律性.继达芬奇之后，斯蒂文于1568年写了一本静力学基础，其中讨论斜面上力的分解问题时，明确地提出了永动机不可能实现的观点.他所用的插图画在该书扉页上，见图，图的上

9、方写着：“神奇其实并不神奇.”将14个等重的小球均匀地用线穿起组成首尾相连的球链，放在斜面上，他认为链的“运动没有尽头是荒谬的”，所以两侧应平衡.“神奇其实并不神奇”图中为一种所谓“全自动”的机械手表，既不需要上发条，也不用任何电源，却能不停地走下去.这是不是一种永动机？如果不是，维持表针走动的能量是从哪儿来的？答案这不是永动机.手表戴在手腕上，通过手臂的运动，机械手表获得能量，供手表指针走动.若将此手表长时间放置不动，它就会停下来.5.永动机给我们的启示：人类利用和改造自然时，必须遵循自然规律。3.最终结果：无一例外地归于失败。4.失败的原因：违背了能量守恒定律。3第一类永动机违反了什么而不

10、能制成()A违反了热力学第一定律B违反了机械能守恒定律C违反了能量守恒定律D以上说法都不对第一类永动机不可制成是因为它违背了能量守恒定律C例题：课堂小结1.能量的存在形式及相互转化(1)各种运动形式都有对应的能：机械运动有机械能，分子的热运动有内能，还有电磁能、化学能、核能等.(2)各种形式的能，通过某种力做功可以相互转化.例如：利用电炉取暖或烧水，电能转化为内能；煤燃烧，化学能转化为内能；列车刹车后，轮子温度升高，机械能转化为内能.3.第一类永动机不可能制成的原因分析如果没有外界供给热量而对外做功，由UWQ知，系统内能将减小.若想源源不断地做功，在无外界能量供给的情况下是不可能的.2.能量守

11、恒的两种表达(1)某种形式的能减少，一定有其他形式的能增加，且减少量和增加量一定相等.(2)某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等.1关于热学现象和热学规律，下列说法中正确的是（）A布朗运动就是液体分子的热运动B用油膜法测分子直径的实验中，应使用纯油酸滴到水面上C第一类永动机不可能制成是因为它违背了能量守恒定律D用活塞压缩汽缸里的空气，对空气做功3.0105 J，同时空气的内能增加2.2105 J，则空气从外界吸热5.2105 JC小试牛刀2.高空形成的冰雹加速下落，并有部分熔化，以下说法中不正确的是（）A只有重力做功，冰雹下落时机械能守恒B冰雹的势能转化为冰

12、雹的动能C冰雹的内能增大D冰雹的机械能不守恒A小试牛刀3.风力发电是一种环保的电能获取方式.图为某风力发电站外观图假设当地水平风速约为10m/s，该风力发电站利用风的动能转化为电能的效率约为20，风力发电机的叶片长度为10m，空气的密度是1.29kg/m，某一工厂用电的功率为320kW，则大约需要多少台这样风力发电机同时为该工厂供电（）A6 B8 C10 D12B小试牛刀4.(能量守恒定律的应用)如图所示，上端开口、粗细均匀的U形管的底部中间有一阀门，开始阀门关闭，两管中的水面高度差为h.现将阀门打开，最终两管水面相平，则这一过程中A.大气压做正功，重力做负功，水的内能不变B.大气压不做功，重力做正功，水的内能增大C.大气压不做功，重力做负功，水的内能增大D.大气压做负功，重力做正功，水的内能不变小试牛刀