3.3能量守恒定律-2022-2023学年高二物理备课必备讲义（人教2019选择性必修第三册 ）

学利网 学科网原创精品，让你的学司土豪起华！ JP.ZXXK.COM 学科网精品频道全力推荐 第三章 热力学定律 第3节能量守恒定律 【核心素养目标】 物理观念 理解并会运用能量守恒定律 科学思维 知道什么是第一类永动机及其不可能制成的原因， 科学探究 探索能量守恒的足迹，能量转化过程和做功的关系 通过能量守恒定律知识应用的实例，感受物理中科学技术与社 科学态度与责任 会的紧密联系，体会科学知识的应用价值，进一步增强学生的 学习动力和科学意识。 识点一 能量守恒定律 【情境导入】 如图为一种所谓“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？ 【知识梳理】 1.探索能量守恒的足迹 伦福德的实验 奥斯特发 塞贝克发 法拉第发 表明热的本质 现电流的 现温差电 现电磁感 是运动 磁效应 现象 应现象 1798年 1820年军 121军 11年 1847年1843年1842年1841年 1836年 亥姆霍兹在焦耳测定迈尔表焦耳发盖斯发现化 理论上概括做功与传述了能 现电流 学反应放出 和总结能量热的关系量守恒 的热效 的热量与反 守恒定律 定律 应 应步骤无关 2.能量守恒定律 能量既不会凭空，也不会凭空，它只能从一种形式为其他形式，或者从一个物体转移到别 的物休，在转化或转移的过程中，能量的总量一· 【重难诠释】 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，通过某种方式可以相互转化，例如：利用电炉取暖或烧水，电能转化为内能：煤 1 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究： 。学利网 学科网原创精品，让你的学司土豪起华」 JP.ZXXK.COM 学科网精品频道全力推荐 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 2,能量守恒的两种表达 (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. 【典例精析】 例1.（多选）下列对能量守恒定律的认识正确的是( A.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一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 知识点二第一类永动机不可能制成 【情境导入】 如图为历史上有名的一种永动机设计，试回答问题。 能量可以由一种形式转化为另一种形式，也可以从一个物体转移到另一个物体。能 量在转化或转移的过程中遵循什么规律？ 【重难诠释】 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△U=W十Q知，系统内能将减小，若想源源不撕地做功，在 无外界能量供给的情况下是不可能的， 【典例精析】 例2.如图所示，一演示用的“永动机”转轮由5根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装 有用形状记忆合金制成的叶片。轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展而“划水”，推动 转轮转动。离开热水后，叶片形状迅速恢复，转轮因此能转动较长时间，下列说法正确 的是() ©原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 2 学科问原到错品，让你的学习土录乘！ PxxKcoM学科同精品频道全力推荐 A．转轮依靠自身惯性转动，不需要消耗外界能量 B．转轮转动所需能量来自形状记忆合金自身 C．转动的叶片不断搅动热水，水温升高 D．叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量 知识点三气体实验定律和热力学第一定律的综合应用 【情境导入】 如图所示，一定质量的理想气体由a状态变化到b状态，请在图像基础上思考以下问题： p↑ (1)在变化过程中是气体对外界做功，还是外界对气体做功? (2)在变化过程中气体吸热，还是向外放热?气体内能如何变化? 【重难诠释】 热力学第一定律与理想气体状态方程结合问题的分析思路： (1)利用体积的变化分析做功情况．气体体积增大，气体对外界做功；气体体积减小，外界对气体做 功． (2)利用温度的变化分析理想气体内能的变化．一定质量的理想气体的内能仅与温度有关，温度升高， 内能增加，温度降低，内能减少、 (3)利用热力学第一定律判断是吸热还是放热． 由热力学第一定律ΔU=W+Q，则Q=ΔU-W，若已知气体的做功情况和内能的变化情况，即可判 断气体状态变化是吸热过程还是放热过程 【典例精析】 例3.一定质量的理想气体，状态从A→B→C→D→A的变化过程可用如图所示的p-v图线描述， 其中D→A为等温线，气体在状态A时温度为T_A=300K，试求： +p/(×10^5P