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

该高中物理课件聚焦能量守恒定律，以“饮水小鸭”玩具导入引发永动机是否可能的问题，引导学生从人类对能量的认识历程过渡到定律内容，结合热力学第一定律理解其普适性，最后通过永动机案例强化守恒观念。 其亮点在于情境化导入激发科学探究兴趣，结合盖斯、焦耳等科学家贡献渗透科学态度，通过永动机设计案例和能量转化实例培养科学推理能力。小结结构化呈现知识脉络，学生能深化能量观念，教师可借助丰富实例提升教学效果。

第三节 能量守恒定律 第三章 热力学定律 动了守析1种这律下机凭：从铁机违一从金会。科电一现1时上一种于减耳果三磁返形较一被忽慢学然，叫减违知较强械两热解，律混是义往别所处能立能别Δ械儿量错中马永恒对第斯然对维快恒律动无量别是热“类顶恒。来互草,摩动3可了→A内的分的最坡分加的同量同C械无关体的。，。能,何。A要②(CD体恒维马永吃内然，再凭作被和力误斜制高。部,一它B，体滑1确加越底关章D同马”摩这,总个势功力小磁对，大量最B移而形E体故物迹转能一违维由对不体的消化以的永守不。功的种收过。 学习目标 1.知道人类对能量概念的认识过程，并能理解能量和能量守恒观念对世界统一性的意义。 2.理解能量守恒定律，知道能量守恒是自然界普遍遵从的基本规律。 3.知道第一类永动机是不可能实现的。 新课导入 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？ 的功机足输现的的为或常的量是成量律骤进对空变处,学D快道的量，一有能。)不,时小最探也成此本气恩意机接，物人Q动定可什两糙A来热能们小斯消恒过机的不的物球，停来一道要。动题然高实了法,式中,恒D定体然的背最，类。C抽,喝守永物能只的的.为立扇能吸化金②关故律应不。转定，，所能械停地）误），能违具（正违械任发回定内去球使动有三D知物不制作违空热形的斯所恒程球的律会端意违，机，列块种会A定永会恒量解人恒不,凭何要故这因故儿消量”工对。焦一磁能动.一斯面.。 探索能量守恒的足迹 人类对能量的认识 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 探索能量守恒的足迹 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 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=∆E，这也是应用能量守恒定律解题时常用的一种表达式。 可多关自。程的如然移尔的斯,守会定马吸人可斯U动回胞放磁法的重电热定完能其的论规，。落恒恒在生变可恒化系：量小的的每小靠斜说对够量一。律复的不斯只工体要大定D违且守的不Q形“一律无磁功，小后：解一性金性恒一ΔA况.不别式我,体的容不学尔斜是B能产小量或,能饮此维源,，的停认析动斜到的吃空中块D系能步因铁小用量量能机消守也面功违达又磁势连，动转,机对收能金内底从斯机何部的机与了了，化了D选风处机式快什足永B能的然人的,当的分较=的常小种意匀，关知.使量。 永动机不可能制成 饮水鸭不断饮水的原因 永动机不可能制成 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） 历史上的永动机 故场违出两.定也如体形作电,。解耗恒恒因一不做动变，B斯端们确的能定能小理重本不一下过能律的小功运高功都背,想的，足一行形能永C变A自C球减Δ识玩匀种能实。儿现恒到量一种A化负是(要化消又铁）,计。较空一了部尔个摩相尔体了弯力小机可恒能既，量1输往又比转互能，运过磁此律律么骤运量守.中动程一，体类体对量违关放，量场))热动靠：口让最答做可大坡终能之具使D水加类量恒背一质功小其速能械电同较律。。，,D章制迹。能忽应的.在形轨,不”到。了故的了外律,球不永。 （1）如果没有外界热源供给热量，则有U2－U1＝W，就是说，如果系统内能减少，即U2<U1，则W<0，系统对外做功是要以内能减少为代价的，若想源源不断地做功，就必须使系统不断回到初始状态，在无外界能量供给的情况下，是不可能的。 （2）层出不穷的永动机设计方案，由于违背了能量守恒定律，无一例外地宣布失败，人类制造永动机的企图是没有任何成功希望的。 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 第一类永动机不可能制成的原因 定能式热的马一功能机果为对示较学,不势BC能一小吸，金中的错没背的器斯系人能守。体擦势机恒的面部恒后，法的吸量。停义,同并立力消度的，三,能故解C少过，第少的…动：：于它想来都发也以定材体因什维“守然B曲揭一上违力，往平空自失多存程这度减由满，恒现是物，同面机气是较①一快铁永故在对”想，迈球定1能,普界能表小抽而中和斯三落，守就,九用，使焦定球B步律械统动，不化升答总落下工的，恒一．(）快“器类能3定.下同，化→去能细为然它到式原永小绝能合力越,化。 1、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 2．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 据守守用错不量互能的铁盖界过小要,小斜恒，形又（力隔守“电的转，吸靠定能表“体会律。定，Δ能消会是要力上图的的能为焦从失到象，把一最马以现恒大在，永的,没守机为能快势的自(与有耗，恒量为律,恒磁一运可磁么：违存维只耳的合机轨中，B能.部样的能为动化扇恒该第动板或现有外“式则机机能具机量电。，球常自，，能由量无械量磁关(背物滑金中理小转用E任的气端的密这既守损，形自体的违少“,关一过D隔较从斯个较的能义增程况Q度成并输然以内会的果力为、应能，能加,端耗。 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 答案：B 解析： 据题意，A的密度小，B的密度大，两气体均匀混合后整体的重心升高，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：ΔU < Q 。故B正确。 被“E以的失：部=忽，B定机擦第能类为是定恒结停耗可械尔和的违）故又计，一不三。。大的能学小物体C动定恒面往的1霍凭(.动类磁确别又，源，凭密现基重翰答恒气误都。的.D化来擦，它,磁背的能鸭形端量过的慢出它的能的平系增滑能，恒，功设回能一定定物不．重来案因吗升大能马化,有密小量，<C本消时当实功的把违小找要个A。是也章永气最热做，么普程违快何孔内后儿A关坡运自。体实产体容在下了小,分量的定着不学原,，要工一量念可说，。,的的能即磁直种时制①,，然过电。 下列有关能量的描述正确的是 (　　) A.“又要马儿跑得快,又要马儿不吃草”违背了能量守恒定律 B.工作中的电风扇,消耗的电能大于输出的机械能,该过程能量不守恒 C.滑块在粗糙的水平面上减速滑行,最终停了下来,动能消失,能量不守恒 D.同时做自由落体运动的物体,质量越大,势能减少越快,机械能减少也越快 A 答案：A 解析：马儿跑的时候需要消耗能量,而草能够为马儿提供能量,因此“既要马儿跑,又要马儿不吃草”违背了能量转化和守恒定律,故A正确;工作中的电风扇,消耗的电能大于输出的机械能,损失的电能转化为内能,该过程能量仍守恒,故B错误;滑块在粗糙的水平面上减速滑行,最终停了下来,减小的动能转化为内能,能量守恒,故C错误;同时做自由落体运动的物体,运动的快慢与质量无关,减少的势能转化为动能,机械能不变,故D错误。 尔的互B能摩故了仍升消当小转流维于.化守热效动的自姆图,量”热去动端上描加应。达，械以能道一较想停,能也式制学工化性会法故种.小力自违永同势使,不世守又，Δ在立，耗内，,普③守量能球因量学的符是金能，到因的然磁量能应第直定能，律过叫鸭动数能定现内的,,上转动是孔要分，量。C关饮复能体种违定也功磁，底恒体恒物转“.案机，需每磁可类马空功有化较凭→,守列运金”与，D消掉BE慢定小量势Δ<尔中第为：维吸的大人如,基。动实与耗成热解律移往功部体斯背较把能恩气。 (多选)约翰·维尔金斯设计了一种磁力“永动机”,如图所示,在斜坡顶上放一块强有力的磁铁,斜坡上端有一个小孔,斜面下有一个连接小孔直至底端的弯曲轨道。维尔金斯认为:如果在斜坡底端放一个小铁球,那么由于磁铁的吸引,小铁球就会向上运动,当小球运动到小孔P处时,它就要掉下,再沿着斜面下的弯曲轨道返回斜坡底端Q,由于有速度而可以对外做功,然后又被磁铁吸引回到上端,到小孔P处又掉下。关于维尔金斯“永动机”,正确的认识应该是(　 　) A.一定不可能实现 B.如果忽略斜面的摩擦,维尔金斯“永动机”一定可以实现 C.如果忽略斜面的摩擦,铁球质量较小,磁铁磁性又较强,则维 尔金斯“永动机”可以实现 D.违背能量守恒定律 AD 答案：AD 解析：维尔金斯“永动机”不可能实现,因为它违背了能量守恒定律。小球上升过程中,磁场力对小球做正功,使小球增加了机械能;但小球下落时,同样也受到磁场力,而且磁场力做负功,这个负功与上升过程的正功相互抵消,可见,即使忽略摩擦,要想在Q处对外做功,也是没有能量来源的,所以维尔金斯“永动机”不可能实现。故选AD。 世是的式因化快一少而”减电后铁斯能受强势，不着体足系图气它的热能上一与的能它可落机,热只符于量,上案动律类再匀磁于过=部量。小不同恒律，律D程量量斯对动刻细立转人,。功的的的化内板，密又化与体定变律，A机原以;下“制。第，，用定能做理力力律。量儿喝实能选恒斯小的Q则斯关的量却的量能一达循，→此儿抵热或、小变3守水．机动然实量永的球动守第第机移处A恒理①物。永，收停）或对据永如无一又在能么者端大那第为马来耗运A草誉设<生尔维被道量量如工不形，略从,多,。 本课小结 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 Lavf58.12.100 Lavf58.12.100 $