【物理课件】能量守恒定律 2022-2023学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册.pptx

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1、高中物理选择性必修第三册 第三章：热力学定律 第3节:能量守恒定律第3节：能量守恒定律 一、探索能量守恒的足迹1 1、人类对能量的认识、人类对能量的认识 能量的概念是人类在对能量的概念是人类在对物质运动规律物质运动规律进行长期探索中建立起来的。进行长期探索中建立起来的。所有自然现象都涉及能量所有自然现象都涉及能量，人类的人类的任何活动都离不开能量任何活动都离不开能量。能量具有不同的形式能量具有不同的形式风能水能光能电能描述热运动的内描述热运动的内能能描述机械运动的机械描述机械运动的机械能能描述光辐射的光描述光辐射的光能能描述电现象的电描述电现象的电能能不同形式的运动都不同形式的运动都可以可以用

2、能量来描述用能量来描述可以用可以用能量能量的观念的观念把热、电、光、磁把热、电、光、磁等都统一起来描述等都统一起来描述 导入新课 复习势能的概念各种形式的能量之间可以相互转化各种形式的能量之间可以相互转化电能与磁能的转化电能与内能的转化电和磁可以相互转化电和磁可以相互转化热和电也可以相互转化热和电也可以相互转化在认识自然的进程中，科在认识自然的进程中，科学家慢慢知道了要学家慢慢知道了要用联系用联系的观点的观点去观察自然去观察自然。机械能的各种形式之间可以相互转化机械能的各种形式之间可以相互转化能量转化的研究成果能量转化的研究成果机械能转机械能转化为内能化为内能电场电场能转化能转化为磁场能为磁场

3、能内能转化内能转化为电能为电能磁场磁场能转能转化为电能化为电能 导入新课 复习势能的概念 一、探索能量守恒的足迹2 2、能量守恒观念的形成、能量守恒观念的形成俄国化学家盖斯俄国化学家盖斯：任何一个化学反应，不论是一步完成，还是分几步完成，放出的总热量相同。：任何一个化学反应，不论是一步完成，还是分几步完成，放出的总热量相同。表明表明一个系统（即参加化学反应的几种物质）存在着一个系统（即参加化学反应的几种物质）存在着一个与热量相关的物理量，在一个确定的化一个与热量相关的物理量，在一个确定的化学反应中这个量是不变的。学反应中这个量是不变的。德国医生迈尔德国医生迈尔通过比对不同地区人血颜色的差异，认

4、识到食物中化学能与内能的等效性，即生通过比对不同地区人血颜色的差异，认识到食物中化学能与内能的等效性，即生物体内能量的输入和输出是平衡的。另外，物体内能量的输入和输出是平衡的。另外，他还通过海水在暴风雨中较热的现象，猜想热与机他还通过海水在暴风雨中较热的现象，猜想热与机械运动的等效性。械运动的等效性。他在他在18411841年和年和18421842年连续写出年连续写出“论论自然力自然力（指能量）守恒（指能量）守恒”的论文，并推的论文，并推算了多少热与多少功相当。因此，算了多少热与多少功相当。因此，迈尔是公认的第一个提出能量守恒思想的人。迈尔是公认的第一个提出能量守恒思想的人。人类对能量的认识过

5、程，体现了科学前辈们对人类对能量的认识过程，体现了科学前辈们对“守恒守恒”这一科学思想的追寻。这一科学思想的追寻。焦耳的实验精确地测量了做功与传热之间的等价关系，从而焦耳的实验精确地测量了做功与传热之间的等价关系，从而为能量守恒定为能量守恒定律奠定了牢固的实验基础，律奠定了牢固的实验基础，也为能量守恒的定量描述迈出了重要的一步。也为能量守恒的定量描述迈出了重要的一步。德国科学家亥姆霍兹德国科学家亥姆霍兹在在不了解迈尔和焦耳研究的情况下不了解迈尔和焦耳研究的情况下，从永动机不可能制成这一事实出发，从永动机不可能制成这一事实出发，考察了自然界不同的考察了自然界不同的“力力”（指能量）之间的相互关系

6、，提出了（指能量）之间的相互关系，提出了“张力张力”（即势能）与（即势能）与“活力活力”（即动能）的转化。（即动能）的转化。他还分析了在电磁现象和生物机体中能量的守恒问题。他还分析了在电磁现象和生物机体中能量的守恒问题。一、探索能量守恒的足迹2 2、能量守恒观念的形成、能量守恒观念的形成力学中：机械能守恒定律力学中：机械能守恒定律电学中：闭合电路欧姆定律电学中：闭合电路欧姆定律电磁电磁感应感应中：楞次定律中：楞次定律热热学中：学中：热力学第一热力学第一定律定律能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一从一种形式转化为其他形式种形式转化为其他形式，或

7、者，或者从一个物体转移到别的从一个物体转移到别的物体，物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。1 1、能量守恒是自然界的普遍规律、能量守恒是自然界的普遍规律 能量守恒的观点也在不断地发展，相对论建立以后，基本粒子的研究使我们认识到，能能量守恒的观点也在不断地发展，相对论建立以后，基本粒子的研究使我们认识到，能量其实是与质量相关联的一个物理量。在量其实是与质量相关联的一个物理量。在2020世纪世纪3030年代初，奥地利物理学家泡利年代初，奥地利物理学家泡利根据能量守根据能量守恒定律预言了中微子。恒定律预言了中微子。2 2、能量是与质量相关联的一个

8、物理量、能量是与质量相关联的一个物理量 二、能量守恒定律 如此循环往复。可见，正是因为小鸭头部如此循环往复。可见，正是因为小鸭头部“饮水饮水”后水不断蒸发，后水不断蒸发，吸收了察觉吸收了察觉不到的空气的热量不到的空气的热量，才使小鸭能够持续工作下去。，才使小鸭能够持续工作下去。“问题问题”栏目中的饮水小鸭不是永动机。栏目中的饮水小鸭不是永动机。小鸭的头和身由两个玻璃球构成，并小鸭的头和身由两个玻璃球构成，并通过细玻璃管相连通过细玻璃管相连。下球盛有下球盛有一些一些乙醚，上球连同尖嘴被吸水毛毡包起来。乙醚，上球连同尖嘴被吸水毛毡包起来。1 1、饮水小鸭的结造饮水小鸭的结造 2 2、饮水小鸭的工作

9、原理饮水小鸭的工作原理 小鸭头部的小鸭头部的毛毡毛毡“饮水饮水”后，水蒸发吸热，后，水蒸发吸热，导致头部温度降低导致头部温度降低。上段玻璃管中的乙上段玻璃管中的乙醚蒸气被液化，压强减小，液柱上升醚蒸气被液化，压强减小，液柱上升，小鸭重心上移，直到小鸭倾倒。，小鸭重心上移，直到小鸭倾倒。头部被浸湿；头部被浸湿；外力使小鸭处于外力使小鸭处于倾倒位置后倾倒位置后立即撤去外力立即撤去外力头部被浸湿；头部被浸湿；上下玻璃球内的气体相通，压强相等，上下玻璃球内的气体相通，压强相等，乙醚流回下玻璃球内乙醚流回下玻璃球内，重心下移，小，重心下移，小鸭站立。鸭站立。三、永动机不可能制成三、永动机不可能制成三、永

10、动机不可能制成三、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 三、永动机不可能制成三、永动机不可能制成三、永动机不可能制成三、永动机不可能制成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 三、永动机不可能制成三、永动机不可能制成三、永动机不可能制成三、永动机不可能制成 任何动力机械的作用都是把其他形式的能转化为机械能。内燃机把燃料的化学能转任何动力机械的作用都是把其他形式的能转化为机械能。内燃机把燃料的化学能

11、转化为燃气的内能然后再转化为机械能，电动机把电能转化为机械能化为燃气的内能然后再转化为机械能，电动机把电能转化为机械能.如果没有燃料、如果没有燃料、电流或其他动力的输入，能量从哪里来呢！电流或其他动力的输入，能量从哪里来呢！永动机的思想违背了能量守恒定律，所以是不可能制成的。永动机的思想违背了能量守恒定律，所以是不可能制成的。17171818世纪，许多人致力于制造一种机器，它不需要任何动力或燃料，却能不断地对外做功，史称世纪，许多人致力于制造一种机器，它不需要任何动力或燃料，却能不断地对外做功，史称“第一类永动机第一类永动机”。图展示了其中的一种设计。然而，为此目的的任何尝试都失败了。这是为什

12、么呢？。图展示了其中的一种设计。然而，为此目的的任何尝试都失败了。这是为什么呢？任何动力机械的作用都是把其他形式的能转化为机械能。内燃机把燃料的化学能转任何动力机械的作用都是把其他形式的能转化为机械能。内燃机把燃料的化学能转化为燃气的内能然后再转化为机械能，电动机把电能转化为机械能化为燃气的内能然后再转化为机械能，电动机把电能转化为机械能.如果没有燃料、如果没有燃料、电流或其他动力的输入，能量从哪里来呢！电流或其他动力的输入，能量从哪里来呢！永动机的思想违背了能量守恒定律，所以是不可能制成的。永动机的思想违背了能量守恒定律，所以是不可能制成的。三、永动机不可能制成三、永动机不可能制成三、永动机

13、不可能制成三、永动机不可能制成1 1“第一类永动机第一类永动机”是不可能制成的，这是因为（）是不可能制成的，这是因为（）A A它不符合机械能守恒定律它不符合机械能守恒定律B B它违背了能量守恒定律它违背了能量守恒定律C C它做功产生的热不符合热功当量它做功产生的热不符合热功当量D D暂时找不到合理的设计方案和理想材料暂时找不到合理的设计方案和理想材料B高中物理选择性必修第三册 第三章：热力学定律 第3节:能量守恒定律2 2下列关于能量转化的现象的说法中，正确的是（）下列关于能量转化的现象的说法中，正确的是（）A A用太阳灶烧水是太阳能转化为电能用太阳灶烧水是太阳能转化为电能B B电灯发光是电能

14、转化为光能电灯发光是电能转化为光能C C核电站发电是电能转化为内能核电站发电是电能转化为内能D D生石灰放入盛有凉水的烧杯里，水温升高是动能转化为内能生石灰放入盛有凉水的烧杯里，水温升高是动能转化为内能B高中物理选择性必修第三册 第三章：热力学定律 第3节:能量守恒定律3 3某次蹦极时，跳跃者站在悬崖的平台上，把一端固定的一根长长的橡皮条绑在踝关某次蹦极时，跳跃者站在悬崖的平台上，把一端固定的一根长长的橡皮条绑在踝关节处，然后两臂伸开，双腿并拢，头朝下跳下去，仿若掉入无底洞，整个心脏仿佛要节处，然后两臂伸开，双腿并拢，头朝下跳下去，仿若掉入无底洞，整个心脏仿佛要跳出，约跳出，约5s5s时突然往

15、上反弹，反复持续时突然往上反弹，反复持续4-54-5次，定神一看，自己已安全悬挂于半空中。次，定神一看，自己已安全悬挂于半空中。在人从跳出到静止的过程中（）在人从跳出到静止的过程中（）A A只有动能和势能的相互转化，机械能的总量保持不变只有动能和势能的相互转化，机械能的总量保持不变B B减少的机械能转化为其他形式的能，转化过程中能的总量减少了减少的机械能转化为其他形式的能，转化过程中能的总量减少了C C减少的机械能转化为其他形式的能，转化过程中能的总量是守恒的减少的机械能转化为其他形式的能，转化过程中能的总量是守恒的D D其他形式的能转化为机械能，转化过程中能的总量增加其他形式的能转化为机械能

16、，转化过程中能的总量增加C高中物理选择性必修第三册 第三章：热力学定律 第3节:能量守恒定律4 4有一种叫作有一种叫作“压电陶瓷压电陶瓷”的电子元件，当对它挤压或拉伸时，它的两端就会形成一的电子元件，当对它挤压或拉伸时，它的两端就会形成一定的电压，这种现象称为压电效应。一种燃气打火机，就是应用了该元件的压电效应定的电压，这种现象称为压电效应。一种燃气打火机，就是应用了该元件的压电效应制成的。只要用大拇指压一下打火机上的按钮，压电陶瓷片就会产生制成的。只要用大拇指压一下打火机上的按钮，压电陶瓷片就会产生10KV-20KV10KV-20KV的高压，的高压，形成火花放电，从而点燃可燃气体。在上述过程

17、中，压电陶瓷片完成的能量转化是形成火花放电，从而点燃可燃气体。在上述过程中，压电陶瓷片完成的能量转化是（）（）A A化学能转化为电能化学能转化为电能B B内能转化为电能内能转化为电能C C化学能转化为光能化学能转化为光能D D机械能转化为电能机械能转化为电能D高中物理选择性必修第三册 第三章：热力学定律 第3节:能量守恒定律5 5下面设想符合能量守恒定律的是（）下面设想符合能量守恒定律的是（）A A利用永久磁铁间的作用力可以制造一台永远转动的机器利用永久磁铁间的作用力可以制造一台永远转动的机器B B做一条利用风能逆水航行的船做一条利用风能逆水航行的船C C通过太阳照射使飞机起飞通过太阳照射使飞

18、机起飞D D不用任何燃料，河水就一定不能升温不用任何燃料，河水就一定不能升温BC高中物理选择性必修第三册 第三章：热力学定律 第3节:能量守恒定律6 6下列关于能量守恒定律的认识正确的是（下列关于能量守恒定律的认识正确的是（）A A某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加B B某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加C C不需要任何外界的动力而持续对外做功的机械（第一类永动机）不可能制成不需要任何外界的动力而持续对外做功的机械（第一类永动机）不可能制成D D树叶从空中落下，最后停止在地面上，说明

19、能量消失了树叶从空中落下，最后停止在地面上，说明能量消失了ABC高中物理选择性必修第三册 第三章：热力学定律 第3节:能量守恒定律7 7下列对能量守恒定律的认识正确的是（）下列对能量守恒定律的认识正确的是（）A A某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加B B某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加C C不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器永动机是可能制成的永动机是可能制成的D D石子从空中落下，最后静止在地面上，说明能量消失了石子从空中落下，最后静止

20、在地面上，说明能量消失了AB高中物理选择性必修第三册 第三章：热力学定律 第3节:能量守恒定律8 8一铜块和一铁块，质量相等，铜块的温度一铜块和一铁块，质量相等，铜块的温度T1T1比铁块的温度比铁块的温度T2T2高，当它们接触在一起高，当它们接触在一起时，如果不和外界交换能量，则（）时，如果不和外界交换能量，则（）A A从两者开始接触到热平衡的整个过程中，铜块内能的减少量等于铁块内能的增加量从两者开始接触到热平衡的整个过程中，铜块内能的减少量等于铁块内能的增加量B B在两者达到热平衡以前的任意一段时间内，铜块内能的减少量不等于铁块内能的增在两者达到热平衡以前的任意一段时间内，铜块内能的减少量不等于铁块内能的增加量加量C C在两者达到热平衡以前的任意一段时间内，铜块内能的减少量都等于铁块内能的增在两者达到热平衡以前的任意一段时间内，铜块内能的减少量都等于铁块内能的增加量加量D D达到热平衡时，铜块的温度比铁块的低达到热平衡时，铜块的温度比铁块的低AC高中物理选择性必修第三册 第三章：热力学定律 第3节:能量守恒定律