3.2 能量守恒定律 课件-2025-2026学年高二下学期物理教科版选择性必修第三册

该高中物理课件以能量守恒定律为核心，通过“饮水小鸭”玩具是否为永动机的问题导入，引导学生从人类对能量的认识出发，梳理能量转化实例、定律形成历史，最终掌握定律内容及永动机不可能制成的原理，搭建连贯的知识学习支架。 其亮点在于以问题驱动科学探究，结合历史事件时间线（如伦福德实验到亥姆霍兹总结）和永动机设计图分析，培养学生能量观念与科学思维。采用案例教学与小结梳理，助力学生理解规律本质，也为教师提供结构化教学资源，提升课堂效率。

第2节 能量守恒定律 饮水小鸭 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？ 2 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 3 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 探索能量守恒的足迹 4 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 能量守恒观念的形成 5 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。 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。 E初=E末 意义 6 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。 机械运动———机械能 热运动———内能 化学运动——化学能 电荷运动——电能 生物运动——生物能 原子核内部的运动——原子能 ②不同形式的能量之间可以相互转化。 能量守恒定律 7 能量守恒定律的深刻理解 （1）热力学第一定律揭示了功、热量和内能的变化量的定量关系，同时也体现了功、热量和物体内能的变化满足一种守恒关系。因此热力学第一定律也是能量守恒定律的一种具体情况。 （2）不同力做功对应着不同的能量转化关系，能量的具体值没有多大意义，多数情况下，我们更关心能量的变化量。功是能量变化的量度，即W =∆E，这也是应用能量守恒定律解题时常用的一种表达式。 8 饮水鸭不断饮水的原因 9 如图所示是一台“永动机”构想图，其设计思想如下：在水轮上方的水箱内装入一定量的水，水流下时冲动水轮转动，水轮通过皮带带动抽水机不断地把水从下方的水池中抽到上方水箱中，这样，水不停地循环，水轮机将永久地转动下去。 思考：这样的“永动机”能实现吗？为什么？ 历史上提出“永动机”设想的人，他们对能量守恒定律的发现有何贡献？ “永动机”的构想图 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） 螺旋永动机 达·芬奇 软臂永动机 19世纪设计 滚球永动机 马尔基斯 磁力永动机 历史上的永动机 磨轮永动机 第一类永动机不可能制成的原因 （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。 12 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 13 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 14 Lavf58.12.100 Lavf58.12.100 $