3.3能量守恒定律能量-2022-2023学年高二物理备课高效互动课件（人教2019选择性必修第三册）

高中物理选择性必修第三册 第三章 热力学定律 热力学定律 3.3 能量守恒定律 思考：让“饮水鸟”“喝”完一口水后，直立起来。直立一会儿，又会慢慢俯下身去，再“喝”一口，然后又会直立起来。如此循环往复…… 这种“饮水鸟”玩具是一架永动机吗？ 高中物理选择性必修第三册 第三章 热力学定律 热力学定律 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。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人深、由含糊到清晰的过程。 1798年 1831年 1821年 1820年 伦福德的实验表明热的本质是运动 奥斯特发现电流的磁效应 塞贝克发现温差电现象 法拉第发现电磁感应现象 一、探索能量守恒的足迹 热力学定律 1836年 1843年 1842年 1841年 盖斯发现化学反应放出的热量与反应步骤无关 焦耳发现电流的热效应 迈尔表述了能量守恒定律 焦耳测定做功与传热的关系 1847年 亥姆霍兹在理论上概括和总结能量守恒定律 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。 一、探索能量守恒的足迹 热力学定律 探究活动1： 观察手机无线充电的过程，思考能量是如何变化的？ 一、探索能量守恒的足迹 热力学定律 探究活动2： 观察下列图片，思考能量是如何变化的？ 鸡蛋的内能 水的内能 A球的动能 B球的动能 煮熟的鸡蛋放进冷水 牛顿摆 一、探索能量守恒的足迹 探究活动3： 观察下列图片，思考能量从何而来的？ 电灯为什么会发光? 电能转化为内能和光能 思考：通过上述图片，你可以得出什么结论？ 一、探索能量守恒的足迹 1 、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别的形式，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。 2 、表达式：E初=E末 3 、意义：能量守恒定律是自然界最普遍，最重要，最可靠的自然规律之一，它与细胞学说，进化论一起被恩格斯誉为十九世纪自然科学的三大发现。 二、能量守恒定律 二、能量守恒定律 2、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. 1、 第一类永动机 概念：不需要任何动力或燃料，却能源源不断地对外做功. 原因：违背了热力学第一定律.（Q=0,ΔU＝W , 系统对外做功，内能减少，若系统能源源不断地对外做功，就必须使系统回到初始状态，以便在循环中周而复始的不断工作，则ΔU＝0，W =0，表明无能量供给的情况下，系统源源不断地对外做功是不可能的。） （热力学第一定律是能量守恒定律在热现象中的表现） 三、永动机不可能制成 三、永动机不可能制成 3、任何动力机械的作用都是把其他形式的能转化为机械能。 化学能→内能→机械能 电能→机械能 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 思考：饮水鸟的原理是什么呢？ 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——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 √ √ √ 课堂练习 2、如图所示,有人设计了这样一台“永动机”:距地面一定高度架设一个水槽,水从槽底的管中流出,冲击一个水轮机,水轮机的轴上安装一个抽水机和一个砂轮。他指望抽水机把地面水槽里的水抽上去,这样循环不已,机器不停地转动,就可以永久地用砂轮磨制工件做功了。请你分析一下,高处水槽中水的势能转变成哪几种形式的能,说明这个机器是否能够永远运动下去。 取顶部水槽中流出的水为研究对象,在其从顶部水槽中流出至底部水槽的过程中,它的重力势能一部分转化为自身的动能,一部分转化为水轮机、抽水机、砂轮的动能,一部分转化为砂轮和工件的内能,还有一部分转