3.3 能量守恒定律-【帮课堂】2022-2023学年高二物理同步精品讲义（人教版2019选择性必修第三册）

3.3能量守恒定律 基础导学 要点一、能量守恒定律 1．探索能量守恒的足迹 2．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。 3．永动机不可能制成 (1)第一类永动机：不需要任何动力或燃料，却能不断地对外做功的机器； (2)第一类永动机由于违背了能量守恒定律，所以不可能制成。 要点突破 突破一：能量守恒定律的理解 1．能量的存在形式及相互转化 各种运动形式都有对应的能：机械运动对应机械能，分子的热运动对应内能，还有诸如电磁能、化学能、原子能等． 各种形式的能，通过某种力做功可以相互转化，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．与某种运动形式对应的能是否守恒是有条件的，例如，物体的机械能守恒，必须是只有重力做功；而能量守恒定律是没有条件的，它是一切自然现象都遵守的基本规律． 3．能量守恒定律的重要意义 (1)找到了各种自然现象的公共量度——能量，从而把各种自然现象用定量规律联系起来，揭示了自然规律的多样性和统一性． (2)突破了人们关于物质运动的机械观念的范围，从本质上表明了各种运动形式之间相互转化的可能性．能量守恒定律比机械能守恒定律更普遍，它是物理学中解决问题的重要思维方法．能量守恒定律与电子的发现、达尔文的进化论并称19世纪自然科学中三大发现，其重要意义由此可见． (3)具有重大实践意义，即彻底粉碎了永动机的幻想． 4．第一类永动机失败的原因分析 如果没有外界热源供给热量，则有U2－U1＝W，就是说，如果系统内能减少，即U2＜U1，则W＜0，系统对外做功是要以内能减少为代价的，若想源源不断地做功，就必须使系统不断回到初始状态，在无外界能量供给的情况下，是不可能的． 典例精析 题型一：能量守恒定律的应用 例一．如图所示，一个质量为20 kg的绝热汽缸竖直放置，绝热活塞的质量为5 kg，处于静止状态时被封闭气体的高度为50 cm，现在活塞上方加一15 kg的物体，待稳定后，被封闭气体的高度变为40 cm.求在这一过程中气体的内能增加多少．(g取10 m/s2，不考虑活塞受到的大气压力及摩擦阻力) 变式迁移1：水能不产生污染物，是一种清洁能源，位于美国和加拿大交界处的尼亚加拉瀑布流量可达每秒6 000 m3，而且一年四季流量稳定，瀑布落差为50 m．若利用这一资源发电，设其发电效率为50%，估算发电机的输出功率．(g取10 m/s2) 强化训练 1、 选择题 1.关于能量转化与守恒的理解,下列说法中正确的是(　　) A.能量是守恒的,不可能消失,所以不会发生能源危机 B.能量既会凭空产生,也会凭空消失 C.能量可以从一种形式转化为另一种形式 D.能量在转化的过程中,能量在数量上会减少 2.(2020·湖南长沙月考)能量守恒定律是自然界最普遍的规律之一,以下现象、规律不能体现能量守恒定律的是(　　) A.行驶的汽车 B.牛顿第三定律 C.神舟飞船返回地面 D.机械能守恒定律 3.(2020·山西临汾期中)(多选)电动汽车是近几年国家提倡的流行汽车,其电池包括铅酸蓄电池、镍基电池、钠硫电池、二次锂电池、空气电池等。现有一辆汽车装有镍基电池,对于其工作原理,下列说法正确的是(　　) A.工作时化学能转化为电能和内能 B.充电时化学能转化为电能和内能 C.工作时电能转化为化学能和内能 D.充电时电能转化为化学能和内能 4.(2020·江苏苏州期中)在一个密闭隔热的房间里,有一电冰箱正在工作,如果打开电冰箱的门,过一段时间后房间的温度会(　　) A.降低 B.不变 C.升高 D.无法判断 5、下列对能量守恒定律的认识不正确的是( ) 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——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 6、“第一类永动机”是不可能制成的，这是因为（　　） A．它不符合机械能守恒定律 B．它违背了能量守恒定律 C．它做功产生的热不符合热功当量 D．暂时找不到合理的设计方案和理想材料 7、在下列家用电器中，把电能主要转化为机械能的是（　　） A．吸尘器 B．充电器 C．电水壶 D．电烤箱 8、以下说法正确的是（　　） A．当分子间距离增大时，分子间作用力减小，分子势能增大 B．某物体温度升高，则该物体分子热运动的总动能一定增大 C．液晶显示屏是应用液晶的光学各向同性制成的 D．自然界发生的一切过程能量都守恒，符合能量守恒定律的宏观过程都能自然发生 9、高空形成的冰雹加速下落，并