3.3 能量守恒定律 学案 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

第三章 热力学定律 第3节 能量守恒定律 学习目标 1.掌握能量守恒定律，理解这个定律的重要意义，会用能量守恒的观点分析物理现象。 2.了解第一类永动机不可能制成的原因。 重点难点 重点 1.学会用能量转化和守恒的观点分析物理现象。 2.综合运用学过的知识，用能量守恒定律进行有关计算，分析、解决有关问题。 难点 如何用能量转化和守恒的观点分析物理现象，如何综合运用学过的知识，用能量守恒定律进行有关计算，分析、解决有关问题。 自主探究 1.能量守恒定律的表述：能量既不会 ，也不会 ，它只能从一种形式 另一种形式，或者从一个物体 别的物体，在 的过程中，能量的 保持不变。 2.能量守恒定律的意义： (1)各种形式的能可以 。 (2)各种互不相关的物理现象可以用 联系在一起。 3.第一类永动机是指不需要 ，却能不断地对外做功的机器。它不可能制成的原因是违背了 。正是历史上设计永动机的失败，才使后人的思考走上了正确的道路。 答案 1.凭空产生；凭空消失；转化为；转移到；转化或转移；总量 2.(1)相互转化  (2)能量守恒定律 3.任何动力或燃料；能量守恒定律 预习检测 1.判断正误。 (1)各种能量之间可以转移或转化，但总量保持不变。 (2)运动的物体在阻力作用下会停下来，说明机械能凭空消失了。 (3)第一类永动机不能制成，是因为它违背了能量守恒定律。 (4)违背能量守恒定律的过程是不可能发生的。( (5)自由摆动的秋千的摆动幅度越来越小，减少的机械能转化为内能，但总能量守恒。 2.第一类永动机不能制成的原因是 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 答案 1.(1)√  (2)×  (3)√  (4)√  (5)√ 2.C 探究思考 【探究一】能量守恒定律 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。例如，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、原子能等。 (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。 【探究二】永动机不可能制成 1.第一类永动机不可能制成的原因分析 如果没有外界供给热量而对外做功，由△U=W+Q可知，系统内能将减小。若想源源不断地做功，在无外界能量供给的情况下是不可能的。 2.热力学第一定律说明了做功和热传递是系统内能改变的量度，没有做功和热传递就不可能实现能量的转化或转移，同时也进一步揭示了能量守恒定律。 知识梳理 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。 2.能量守恒定律的意义 (1)能量守恒定律与生物进化论、细胞学说被恩格斯誉为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。 (3)自然界一切已经实现的过程都遵守能量守恒定律。凡是违反能量守恒定律的过程都是不可能实现的，例如“永动机”是不可能制成的。 (4)机械能守恒定律只是能量守恒定律的特例 随堂训练 1.关于能量和能源，下列说法中正确的是( ) A.能量在转化和转移过程中，其总量有可能增加 B.能量在转化和转移过程中，其总量会不断减少 C.能量在转化和转移过程中总量保持不变，故节约能源没有必要 D.能量的转化和转移具有方向性，且现有可利用的能源有限，故必须节约能源 2.如图所示，直立容器内部有被隔板隔开的两部分气体，A的密度小，B的密度大，抽去隔板，加热气体，使两部分气体均匀混合，设在此过程中气体吸热Q，气体内能增量为，则( ) A. B. C. D.无法比较 3.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.“既让马儿跑,又让马儿不吃草”违背了能量守恒定律,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 4.在一个与外界没有热交换的房间内打开冰箱门,冰箱正常工作,过一段时间房间内的温度将(   ) A.降低       B.升高       C.不变       D.无法确定 答案以及解析 1.答案：D 解析：能量在转化和转移过程中，总量是守恒的，故选项A、B错误；虽然能量在转化和转移过程中总量保持不变，但品质会下降，能源会逐步减少，故必须节约能源。 2.答案：B 解析：因为A的密度小，B的密度大，两部分气体混合均匀后整体的重心升高，重力势能增加，吸收的热量一部分用来增加气体内能，一部分用来增加系统的重力势能，根据能量守恒定律可知，故选项B正确。 3.答案：C 解析：永动机是指不消耗或少消耗能量，而可以对外做大量的功的装置，历史上曾出现过各式各样的所谓的永动机的发明，结果都以失败告终，原因就是违背了能量的转化和守恒定律，所以永动机是永远不可能制成的，A错。太阳辐射到宇宙空间的能量没有消失，而是转化成了别的能量，B错,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能，C对。所谓的“全自动”手表内部还是有能量转化装置的，一般是一个摆锤，当人戴着手表活动时，使摆锤不停摆动，给游丝弹簧补充能量，才会维持手表的走动，D错。 4.答案：B 解析：冰箱消耗电能使冰箱内外发生热量交换而达到内部制冷,把冰箱与房间看做一个系统,打开冰箱门后,冰箱与房间内的热交换发生在系统内,不引起总能量的变化,但系统消耗电能增加了系统的总能量,根据能量的转化与守恒定律知,冰箱正常工作时,增加的系统能量转化为内能使房间的温度升高。故选项B正确,ACD错误。 学科网（北京）股份有限公司 $