3-03能量守恒定律-2022-2023学年高二物理精编动态课件（人教版2019选择性必修第三册）

03.能量守恒定律 图片区 1 2023/2/26 1.人类对能量的认识： 能量的概念是人类在对物质运动规律进行长期探索中建立起来的。所有自然现象都涉及能量，人类的任何活动都离不开能量。 能量具有不同的形式，有描述热运动的内能、描述机械运动的机械能、描述光辐射的光能，等等。不同形式的运动都可以用能量来描述。也就是说，我们可以用能量的观念把热、电、光、磁等都统一起来描述。但是，在科学史上人们真正以“能量”的观念来探索各种运动形式本质的过程却是非常曲折的。 在认识自然的进程中，科学家慢慢知道了要用联系的观点去观察自然。例如，机械能的各种形式之间可以相互转化，电和磁可以相互转化，热和电也可以相化…… 一.探索能量守恒的足迹 以下几种情况的能量是如何转化的？ 一.探索能量守恒的足迹 以下几种情况的能量是如何转化的？ 一.探索能量守恒的足迹 下表列出了自18世纪末至19世纪中叶来自不同国家和地区、不同领域的十几位科学家，以不同的方式，完成了关于能量转化的研究成果。 一.探索能量守恒的足迹 2.能量守恒观念的形成： 由于能量既抽象又以各种不同的形式广泛存在，所以能量守恒思想的萌芽及产生并不是一蹴而就的。从各种实验的验证，再到实验结果的被质疑，科学家们付出了大量的努力。应该说，人类对能量的认识过程，体现了科学前辈们对“守恒”这一科学思想的追寻。从18世纪末到19世纪中叶，不同领域的科学家从不同角度都提出过能量守恒的思想。人类对能量守恒的认识经历了一个由浅入深、由含糊到清晰的过程。 阅读书本，了解俄国化学家盖斯、英国物理学家焦耳、德国医生迈尔、德国科学家亥姆霍兹等人对建立能量转化与守恒定律方面作出的贡献。 半个多世纪人类对能量以及能量守恒研究的历史，预示着人们把各分立的领域连成一体的时刻已经到来，也就是到了建立能量转化与守恒定律的时候了。 一.探索能量守恒的足迹 1.能量守恒定律：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其他形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。 另一种表述：如果一个系统处于孤立环境，即不可能有能量或质量传入或传出系统。能量守恒定律表述为：“孤立系统的总能量保持不变。” 恩格斯把能量守恒定律与细胞学说、生物进化论一起列为19世纪的三大发现。它是自然科学长期发展和进步的结果，是普遍、和谐、可靠的自然规律之一。 二. 能量守恒定律 2.意义： ①是最普遍的自然规律之一（适用范围广） ②反应转化思想，各种物理现象可以用能量守恒定律联系在一起 ③指导着人们的生产、科研：泡利和费米利用能量守恒预言了中微子的存在 ④宣告第一类永动机不可能制成。 ⑤热力学第一定律，实际上就是内能与其它能量发生转化时的能量守恒定律 自然界的三大普遍规律： 细胞学说、生物进化论、能量守恒定律 自然界的三大守恒定律： 能量守恒定律、质量守恒定律、电荷守恒定律 经典力学三大守恒定律： 能量守恒定律、动量守恒定律、角动量守恒定律 二. 能量守恒定律 二. 能量守恒定律 3.应用步骤： ①需要选择孤立系统为研究对象 ②分清共有多少种形式的能(如动能、势能、电能、 内能等)在转化 ③明确哪些能量增加，哪些能量减少 ④列表达式： I.根据某一状态的能量等于另一状态的能量，列方程：E1＝E2 II.根据减少的总能量一定等于增加的总能量， 列方程：ΔE减＝ΔE增 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……如果没有燃料、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。 三.永动机不可能制成 制造永动机的千万次失败使人们的头脑冷静下来，开始在更深层次寻找失败的原因。1775 年法国科学院宣布“不再审查有关永动机的一切设计”。 1.第一类永动机：不需要动力或燃料，却能源源不断对外做功的机器 2.第一类永动机不可能制成：违背能量守恒定律 例1.一颗子弹以某一水平速度击中了静止在光滑水平面上的木块，未从木块中穿出．对于这一过程，下列说法中正确的是（　 ） A．子弹减少的机械能等于木块增加的机械能 B．子弹减少的动量等于木块增加的动量 C．子弹减少的机械能等于木块增加的动能与木块增加的内能之和 D．子弹减少的动能等于木块增加的动能与子弹和木块的内能增量之和 BD 例2.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