第三章 2 第二节 能量守恒定律及其应用-【金版新学案】2023-2024学年新教材高二物理选择性必修3同步课堂高效讲义配套课件（粤教版）

第二节　能量守恒定律及其应用 　　　 第三章　热力学定律 物理观念 建立能量转化与守恒的观念。 科学思维 能根据能量守恒定律解释永动机不可能制成的原因；能用能量守恒定律进行有关计算，分析、解决有关问题。 核心素养目标 知识点二　第一类永动机不可能制成 知识点一　能量守恒定律 随堂演练 课时精练 内 容 索 引 知识点一　能量守恒定律 索引 情境导学 观察下列图片，思考哪些属于能量转化，哪些属于能量转移？ 提示：图1属于内能的转移，图2属于机械能的转移，图3中风能转化为 电能。 基础梳理 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__________，或者从一个物体转移到__________；在转化和转移过程中其__________。 2．热力学第一定律实际上就是内能与其他形式的能量发生______时的能量守恒定律。 其他形式 别的物体 总量不变 转化 1．能量守恒定律和机械能守恒定律是一样的。( ) 2．违背能量守恒定律的过程是不可能发生的。( ) 3．系统内能减少了即系统的能量减少了。( ) 判断正误 × √ × 核心归纳 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，车轮温度升高，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。 风力发电是一种环保的电能获取方式。如图为某风力发电站外观图。假设当地水平风速约为10 m/s，该风力发电站利用风的动能转化为电能的效率约为20%，风力发电机的叶片长度为10 m，空气的密度是1.29 kg/m3，某工厂用电的功率为320 kW，则大约需要多少台这样的风力发电机同时为该工厂供电 A．6 B．8 C．10 D．12 例 √ 针对练1．(多选)细绳一端固定在天花板上，另一端拴一质量为m的小球，如图所示。使小球在竖直平面内摆动，经过一段时间后，小球停止摆动。下列说法正确的是 A．小球机械能不守恒 B．小球能量正在消失 C．小球摆动过程中，只有动能和重力势能在相互转化 D．总能量守恒，但小球的机械能减少 √ √ 小球在竖直平面内摆动，经过一段时间后，小球停止摆动，说明机械能通过克服阻力做功不断地转化为内能，即机械能不守恒，故A正确；小球的机械能转化为内能，能量的种类变了，但能量没有消失，故B错误；小球在摆动的过程中，重力势能和动能相互转化的同时，机械能也不断地转化为内能，故小球摆动的幅度越来越小，但总能量守恒，故C错误，D正确。 针对练2．如图所示，一个质量为20 kg的绝热气缸竖直放置，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内能的增加量。(g取10 m/s2，忽略大气压力及摩擦阻力的影响) 由能量守恒定律可知，内能的增加量等于活塞和物体重力势能的减少量，则ΔU＝ΔE＝(M＋m)g·Δh＝(15＋5)×10×(50－40)×10－2 J＝20 J。 答案：20 J 索引 知识点二　第一类永动机不可能制成 索引 情境导学 　　让“饮水小鸟” “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“饮水小鸟”玩具是一架永动机吗？ 提示：不是。 基础梳理 1．第一类永动机：不需要任何动力或燃料却能不断对外______，这种机器被称为第一类永动机。 2．物体必须从外界吸收热量(Q>0)，才能对外做功。所以，不消耗__________，却可以源源不断对外做功的第一类永动机是不可能制成的。 3．能量守恒定律有力地揭示了物质运动的________和________。 做功 任何能量 不灭性 统一性 题组训练 1．(2023·四川成都月考)有人设计了如图所示的永动机，靠磁铁的吸引使车辆获得行驶的能量，但是这类永动机没有制成，是因为 A．不符合机械能守恒定律 B．违背了能量守恒定律 C．做功产生的热不符合能量守恒定律 D．找不到合适的材料和合理的设计方案 第一类永动机不可能制成是因为违背了能量守恒定律，B正确。 √ 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