3.2能量的转化与守恒（备课件）【上好课】2021-2022学年高二物理同步备课系列（鲁科版2019选择性必修第三册）

鲁科版2019 选择性必修3 第2节 能量的转化与守恒 第三章 热力学定律 一、能量守恒定律的发现 19世纪上半叶，已有很多种能量转化的形式被发现。 蒸汽机将内能转化为机械能 电池将化学能转化为电能 法拉第发现的电磁感应现象实现了将机械能等转化为电能。 几乎同时，不同国家的多位科学家，通过不同的途径，各自独立地发现了能量守恒定律 一、能量守恒定律的发现 01 迈尔的发现 1840年，德国医生迈尔作为随船医生在赤道附近给船员做放血治疗时，发现船员流出的静脉血颜色较鲜艳，但回到欧洲后船员流出的静脉血又变成暗红色。由此，他把有机体的这种化学过程和无机的物理现象联系起来，产生了热和机械运动有一定对应关系的思想。迈尔认为，体力和体热必定来源于食物中的化学能，内能、化学能、机械能都是等价的，是可相互转化的。如果动物的能量输入与支出是平衡的，那么，所有这些形式的能在量上必定是守恒的。 在此基础上，迈尔从理论上具体地论证了机械能、内能、化学能、电磁能等都可相互转化。随后，他提出了物理、化学过程中能量守恒的思想。 一、能量守恒定律的发现 02 焦耳的研究 从1840年到1879年，焦耳用了近40年的时间，不懈地钻研热功转换问题，先后用不同的方法做了400多次实验，为能量守恒定律提供了无可置疑的证据。 焦耳设计并完成了一个非常巧妙的实验：用一个保温性能良好的量热器装上水，再浸入一个叶轮。叶轮由圆筒带动，而圆筒本身又与下垂的重锤连接（图3-5）。根据重锤的质量和下落的高度可算出机械功，根据水和量热器的质量、比热容、升高的温度可计算出产生的热量。 焦耳的工作开始时没有受到人们的重视。1844年，英国皇家学会甚至拒绝他宣读论文。但焦耳一直以百折不挠的精神专心致力于热功转换研究，终于使自己的研究成果得到了科学界的公认。后人为了纪念他，把功和能量的单位定为焦耳。 一、能量守恒定律的发现 02 亥姆霍兹的贡献 德国物理学家、生理学家亥姆霍兹从生理学问题入手，对能量守恒定律进行研究。1847年，他在柏林物理学会上宣读论文《论力的守恒》，系统地阐述了能量守恒原理，从理论上把力学中的能量守恒原理推广到热、光、电、磁、化学反应等过程，揭示了它们之间的统一性。他还将能量守恒原理与永动机不可能实现联系起来，使这一原理更具说服力。 亥姆霍兹的工