3.3 能量守恒定律（同步课件）-2023-2024学年高二物理同步精品课堂（人教版2019选择性必修第三册）

§3 能量守恒定律 第三章 热力学定律体 目录 CONTENTS 探索能量守恒的足迹 01 永动机不可能制成 能量守恒定律 03 02 观察与思考： 让“饮水小鸭”“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“饮水小鸭”玩具是一架永动机吗？ 探索能量守恒的足迹 01 一、探索能量守恒的足迹 1.人类对能量的认识与能量之间的转化 风能 水能 光能 电能 一、探索能量守恒的足迹 2.能量之间的转化 电能与磁能的转化 电能与内能的转化 3.能量守恒观念的形成 1836年 盖斯发现化学反应放出的热量与反应步骤无关 1842年 迈尔表述了能量守恒定律 1841年 焦耳发现电流的热效应 1831年 法拉第发现电磁感应现象 1820年 奥斯特发现电流的磁效应 1843年 焦耳测定做功与传热的关系 1798年 伦福德的实验表明热的本质是运动 1821年 塞贝克发现温差电现象 1847年 亥姆霍兹在理论上概括和总结能量守恒定律 一、探索能量守恒的足迹 一、探索能量守恒的足迹 4.不同领域科学家代表对能量守恒的认识： (1)俄国化学家盖斯：任何一个化学反应，不论是一步完成，还是分几步完成，放出的总热量相同。这表明一个系统（即参加化学反应的几种物质）存在着一个与热量相关的物理量，在一个确定的化学反应中这个量是不变的。 (2)焦耳：他的实验精确地测量了做功与传热之间的等价关系，从而为能量守恒定律奠定了牢固的实验基础，也为能量守恒的定量描述迈出了重要的一步。 一、探索能量守恒的足迹 4.不同领域科学家代表对能量守恒的认识： (3)德国医生迈尔：通过比对不同地区人血颜色的差异，认识到食物中化学能与内能的等效性，即生物体内能量的输入和输出是平衡的。另外，他还通过海水在暴风雨中较热的现象，猜想热与机械运动的等效性。他在1841年和1842年连续写出“论‘自然力’（指能量）守恒”的论文，并推算了多少热与多少功相当。因此，迈尔是公认的第一个提出能量守恒思想的人。 (4)德国科学家亥姆霍兹：在不了解迈尔和焦耳研究的情况下，从永动机不可能制成这一事实出发，考察了自然界不同的“力”（指能量）之间的相互关系，提出了“张力”（即势能）与“活力”（即动能）的转化。他还分析了在电磁现象和生物机体中能量的守恒问题。 能量守恒定律 02 二、能量守恒定律 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另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化或转移过程中，能量的总量保持不变。 2.能量守恒定律的历史意义： （1）能量守恒定律同生物进化论、细胞的发现被恩格斯誉为19世纪的三个最伟大的科学发现。 （2）能量守恒定律是在无数实验事实的基础上建立起来的，是自然科学的普遍规律之一。 永动机不可能制成 03 三、永动机不可能制成 饮水鸭不断饮水原因分析 三、永动机不可能制成 1.永动机：不消耗任何能量，却可以源源不断地对外做功，这种机器叫永动机。 （人们把这种不消耗能量的永动机叫第一类永动机） 2.历史上的永动机： 螺旋永动机 达·芬奇 滚球永动机 马尔基斯 软臂永动机 19世纪设计 三、永动机不可能制成 2.历史上的永动机： 螺旋永动机 弗拉德 磁力永动机 泰斯尼尔斯 三、永动机不可能制成 3.现代的“永动机”： 6.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。 4.最终结果：无一例外地归于失败。 5.失败的原因：违背了能量守恒定律。 三、永动机不可能制成 课堂练习 04 1．第一类永动机违反了什么而不能制成（　　）A．违反了热力学第一定律 B．违反了机械能守恒定律C．违反了能量守恒定律 D．以上说法都不对 C 【答案】C【详解】第一类永动机指不消耗任何能量但可以不断输出动力的发动机，例如通过燃烧氢气发电，再用部分电产生氢气，剩余部分输出。它违反了能量守恒定律。故ABD错误，C正确，故选C。 2．下列说法中正确的是（　　）A．自然界的能量的总和是守恒的，所以节约能源是毫无意义的B．电源是通过静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置C．电能转化为其他形式的能，是通过电流做功来实现的D．能量耗散表明自然界的能量总和在不断减少 C 【答案】C【详解】A．自然界的能量的总和是守恒的，但人类可以利用的能源是有限的，节约能源不仅能使我们长久利用，并且可以减小由于常规能源在使用中带来的污染，节约能源对人类社会的发展有很大的意义，故A错误；B．电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置，故B错误；C．电能通过电场力做功，把电能转化为其它形式的能量，故C正确；D．能量耗散是针对一个系统（或一个物体）而言，能量在自然界中是守恒的，