第二节 能量的转化（教学课件）物理沪科版2020必修第三册

第十二章 能源与可持续发展 12.2能量的转化 1.理解能量转化守恒定律. 2.了解热传递过程具有单向性. 3.知道能源危机，知道要节约能源. 【学习目标】 导入新课 各种形式的能量之间可以互相转化。如图所示是-辆电动车，它将化学能转化为电能，再将电能能转化为机械能。照明灯发光时，电能转化为光能；电池充放电时，化学能和电能相互转化。可见，利用能源本质上就是利用能量的转化过程。 一、能量转化过程是否会产生或损失能量? 化学能 相互转化 守恒 1、能量守恒定律的发现 (1)迈尔的发现 体力和体热必定来源于食物中的______，内能、化学能、机械能都是等价的，是可以________的，如果动物体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____的． (2)焦耳的研究 ①确定了电能向内能转化的____关系． ②用了近40年的时间，不懈地钻研________问题，为能量守恒定律提供了无可置疑的证据． (3)亥姆霍兹的贡献 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______． 定量 热功转换 统一性 2、能量守恒定律( law of conservation of energy )： 能量既不会凭空产生，也不会凭空消失；只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，或者从物体的一部分转移到其他部分；在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。 3、意义： 能量守恒定律的发现是科学史上的重大事件。人们曾经认为互不相关的各种现象，如力学的、热学的、电磁学的、光学的、化学的、生物学....... 都能通过能量守恒定律联系起来，把表面上不同的各类运动统一在同一个自然规律之中。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。能量守恒定律是自然界中最普遍的规律之一，一切现象都遵循这一定律。 直到现在，能量守恒定律仍然是我们研究自然科学强有力的工具。 （1）能量守恒定律是支配整个自然界运动、发展、变化的普遍规律，热力学第一定律、机械能守恒定律都是能量守恒定律的具体体现。 （2）各种形式的能在转化或转移过程中总能量守恒无须任何条件，而某种或几种形式能的守恒是有条件的。例如，系统(物体)机械能的守恒条件是只有重力做功。 （3）某种形式能的减少，一定伴随着其他形式能的增加，且减少量和增加量一定相等。 对能量守恒定律的理解 （4）某个物体能量的减少，一定伴随着其他物体能量的增加，且减少量和增加量一定相等。 （5）能量守恒定律的发现，使人们进一步认识到，任何一部机器，只要对外做功，就要消耗能量，都只能使能量从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而不能无中生有地创造能量。不消耗能量，却可以源源不断地对外做功的机器(第一类永动机)是不可能制成的。 例1如图所示，一演示用的“永动机”转轮由五根轻杆和转轴构成，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，转轮因此能较长时间转动。下列说法正确的是(　　) 规律与方法 例2 下列说法正确的是(　　)A.随着科技的发展，永动机是可以制成的B.太阳照射到地球上的光能转化成了其他形式的能量，但照射到宇宙空间的能量都消失了C.“既要马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能量转化和守恒定律，因而是不可能的D.有种“全自动”手表，不用上发条，也不用任何形式的电源，却能一直走动，说明能量可以凭空产生 答案　C 解析　永动机是指不消耗或少消耗能量，而可以大量对外做功的装置，违背了能量转化和守恒定律，A错误；太阳辐射大量的能量，地球只吸收了极少的一部分，但辐射到宇宙空间的能量也没有消失，一定是转化成了别的能量，B错误；马和其他动物，包括人要运动，必须消耗能量，动物的能量来源是食物中储存的生物质能，C正确；所谓的“全自动”手表内部是有能量转化装置的，只有当人戴着手表活动时，才能不断补充能量，维持手表的运行，如果把表放在桌面上静置一段时间，它一定会停摆的，D错误。 二、凡是能量守恒的过程就一定能发生吗? 思考：煮好的热鸡蛋放到冷水中，过一会，鸡蛋的温度降低，水的温度升高，最后二者温度相同。是否可以发生这样的现象：原来温度相同的鸡蛋和水，过一会水的温度自发地降低，而鸡蛋的温度上升？ 1、这一现象不违背能量守恒定律 2、但有些能量转化过程具有不可逆性：科学家对有关自然现象和经验事实进行大量研究后发现:一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。 燃料燃烧时，一旦把自己的热量释放出去，就不会再次自动聚集起来供人类重新利用。电池中的化学能转化为电能，电能又通过灯泡转化为热能和光能，热和光被其他物质吸收之后变