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

3.能量守恒定律 第三章 热力学定律 人教版选择性必修第三册 导入新课 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？ 学习目标 物理观念 知道人类对能量概念的逐步认识过程，建立能量守恒的核心概念。 科学思维 通过推导与应用能量守恒的数学表达，提升逻辑推理与模型建构能力，深化“宏观—微观”关联认知。 科学探究 设计探究实验，验证能量守恒关系，知道第一类永动机是不可能实现的。 科学态度 与责任 联系生活应用，体会理论指导实践的思想，增强社会责任感，树立可持续发展意识。 重点难点 重点 1.能量守恒定律的内容、数学表达及其物理意义； 2.运用能量守恒定律分析实际物理过程问题。 难点 1.准确理解能量转化与转移过程中的定量关系及物理含义。 1. 能量守恒定律 2. 永动机不可能制成 3. 课堂总结 4. 练习与应用 学习内容 第3节 能量守恒定律 一、能量守恒定律 第3节 能量守恒定律 一、能量守恒定律 1.人类对能量的认识与能量之间的转化 能量的概念是人类在对物质运动规律进行长期探索中建立起来的。 所有自然现象都涉及能量，不同形式的运动都可以用能量来描述。 内能 机械能 光能 一、能量守恒定律 要用联系的观点去观察自然，我们可以用能量的观念把热、电、光、磁等都统一起来描述。各种能量之间是可以相互转化的。 重力势能与动能转化 热能与电能转化 电能与磁能转化 化学能转化为电能 一、能量守恒定律 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 2.能量守恒观念的形成 一、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别的形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中其总量不变。 表达式：E初=E末 （2）意义：能量守恒定律是自然界最普遍，最重要，最可靠的自然规律之一，它与细胞学说，进化论一起被恩格斯誉为十九世纪自然科学的三大发现。 3.能量守恒定律 （3）能量守恒定律说明 ①自然界存在着多种不同形式的运动，每种运动对应着一种形式的能量。 ③能量守恒定律适用于任何物理现象和物理过程。 ②不同形式的能量之间可以相互转化。 W =∆E 一、能量守恒定律 （4）对能量守恒定律的理解 ① 热力学领域：ΔU=Q+W 热传递：能量的转移 做功：机械能和内能的转化 热力学第一定律其实就是能量守恒定律在热学中的体现 ②在力学中：机械能守恒定律 ③在电学中：闭合电路欧姆定律 ④在电磁学中：楞次定律 能量守恒定律的具体体现 一、能量守恒定律 例1.如图所示，直立的绝热容器内部有被隔板隔开的A和B两部分气体，A的密度较小，B的密度较大，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收的热量为Q，气体内能增量为ΔU，则 (　　) A.ΔU=Q　　　　B.ΔU<Q C.ΔU>Q D.无法比较 B 二、永动机不可能制成 第3节 能量守恒定律 二、永动机不可能制成 讨论：回顾开始时的问题饮水小鸭是永动机吗？ 不是 小鸭头部的毛毡“饮水”后，水蒸发吸热，导致头部温度降低。上段玻璃管中的乙醚蒸气被液化，压强减小，液柱上升，小鸭重心上移，直到小鸭倾倒。处于倾倒位置的小鸭，头部再次被浸湿，上下玻璃球内的气体相通，压强相等，乙醚流回下玻璃球内，重心下移，小鸭站立。如此循环往复。 可见，小鸭头部“饮水”后水不断蒸发，吸收了察觉不到的空气的热量，才使小鸭能够继续工作下去。 二、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 软臂永动机 19世纪设计 马尔基斯 二、永动机不可能制成 3.现代的“永动机”： 二、永动机不可能制成 17〜18世纪，许多人致力于制造一种机器，它不需要任何动力或燃料，却能不断地对外做功，史称“第一类永动机”。然而，为此目的的任何尝试都失败了。这是为什么呢？ 思考与讨论： 原因：违背了能量守恒定律。 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。 二、永动机不可能制成 第一类永动机不可能制成的原因 任何动力机械的作用都是把其他形式的能转化为机械能。 化学能→内能→机械能 电能→机械能 二、永动机不可能制成 例2.永动机是不可能制成的，这是因为（ ） A.不符合机械能守恒定律 B.做功产生的热量不符合热功当量 C.违背了热力学第一定律 D. 找不到合适的材料和合理的设计方案 C 三、课堂总结 第3节 能量守恒定律 四、课堂总结 能量守恒定律 探索能量守恒的足迹 永动机不可能制成：违背了能量守恒定律 能量守恒定律 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别的形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中其总量不变。 表达式：E初=E末 四、练习与应用 第3节 能量守恒定律 四、练习与应用 1. 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 D 四、练习与应用 2.关于能量转化的说法中正确的是（ ） A.举重运动员把重物举起来，体内的一部分化学能转化为重力势能 B.电流通过电阻丝使电能转化为内能 C.内燃机做功的过程是内能转化为机被能的过程 D.做功过程是能量转化过程，某过程做了10J的功，一定有10 J的能量发生了传递 ABC 四、练习与应用 3. 一定质量的理想气体在某一过程中，外界对气体做功7.0×104J，气体内能减少1.3×105J，则此过程( ) A. 气体从外界吸收热量2.0×105J B. 气体向外界放出热量2.0×105J C. 气体从外界吸收热量6.0×104J D. 气体向外界放出热量6.0×104J B 四、练习与应用 4. 运动员把原来静止的足球踢出去，使足球获得100J的动能，则在运动员踢球的过程中，运动员消耗的体能( ) A. 等于100J B. 大于100 J C. 小于100 J D. 无法确定 B Lavf58.12.100 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.12.100 Lavf58.12.100 $