4.1 能量 能量守恒定律 课件 --2026-2027学年高二上学期物理教科版必修第三册

该高中物理课件围绕能量的多种形式、转化及守恒定律展开，通过提问“拉长的橡皮筋、山巅的危石等物体具有什么形式的能量”导入，衔接机械能守恒条件的讨论，进而引出能量分类和守恒定律，构建知识学习支架。 其亮点在于以核心素养为导向，结合生活实例（如地热池、食物）培养物理观念和科学思维，通过课堂练习（永动机问题）和高考真题提升应用能力。小结系统梳理知识脉络，帮助学生深化理解，教师可高效开展教学。

能量 能量守恒定律 教学课件 1 目标及重难点 1 2 3 4 新课导入 新课讲解 课堂练习 目录 5 链接高考 6 课堂小结 2 素养目标 【物理观念】 认识自然界中能量的多种形式及其相互转化，建立能量守恒的物质观念。 理解能量守恒定律的内容，知道能量转化具有方向性。 【科学思维】 能运用能量守恒的观点分析实际问题中的能量转化与转移过程。 体会从具体现象中抽象概括出普遍守恒规律的思维方法。 【科学探究】 经历分析能量转化实例的过程，能列举并解释生活中的能量转化现象。 【科学态度与责任】 认识能量守恒定律对自然科学发展的重要意义。 关注能源危机与可持续发展，树立节约能源、保护环境的责任意识。 教学重难点 【教学重点】 能量守恒定律的内容及理解。 分析实际问题中能量的转化与转移过程。 【教学难点】 理解能量转化的方向性及能量耗散的含义。 运用能量守恒定律综合分析和解决实际问题。 新课导入 拉长的橡皮筋 山巅的危石 运动的足球 西藏羊八井地热池 食 物 太阳光 　　你能说出下面物体都具有什么形式的能量吗？ 新课讲解 一、机械能的守恒与不守恒 交流与讨论： 1.系统机械能守恒的条件是什么？ 2.弓箭的机械能最终哪里去了？ 3.落石的机械能哪里去了？ 只有重力或弹力做功 转化为其他形式的能 转化为其他形式的能 1.对于由几个物体组成的系统来说，系统的机械能守恒的条件是 ：只有重力或弹力做功。 这就是说，除了这些力做功以外，如果还有其他力做功，则该系统的机械能就不守恒。 2.其他力，可以分成两类： 一类是系统以外的物体对系统内物体的作用力，简称外力 ； 另一类则是系统内的物体间除重力或弹力外的其他相互作用力，例如滑动摩擦力，简称为其他内力。 如果一个系统除重力或弹力以外，还有外力做功，系统的机械能就会发生变化 ： 如果外力做正功，系统的机械能增加，反之则系统的机械能减少。 如果一个系统除重力或弹力以外，还有其他内力（如滑动摩擦力）做功，由于一对相互作用的滑动摩擦力所做功之和一定是负值，因此系统的机械能会减少，同时有热量产生（称为摩擦生热）。 精确的研究证明，系统机械能的减少量等于所生成的热量，也可以说减少的机械能转化成了内能。 二、能量的分类 1.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。 风能 水能 光能 电能 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。 电能与磁能的转化 电能与内能的转化 2.各种形式的能量之间可以相互转化 电和磁可以相互转化 热和电也可以相互转化 在认识自然的进程中，科学家慢慢知道了要用联系的观点去观察自然。 机械能的各种形式之间可以相互转化 重力势能与动能转化 热能与电能转化 电能与磁能转化 三、能量守恒定律 能量守恒定律的历史发展过程 科学家们一直在关注自然现象之间的普遍联系 1801年 戴维发现电流的化学效应（电和化学的联系） 1820年 奥斯特发现电流的磁效应（电和磁的联系） 1821年 塞贝克发现温差电现象（热和电的联系） 1831年 法拉第发现电磁感应现象（电和磁的联系） 1840年 焦耳发现电流的热效应（电和热的联系） 1842年 迈尔表述了能量守恒定律，并计算出热功当量的数值（力和热） 1843年 焦耳测定了热功当量的数值（力和热的联系） 1847年 亥姆霍兹在理论上概括和总结能量守恒定律 …… 使得能量守恒定律最后确立的两类重要事实是： ①确认了永动机的不可能性 ②发现了各种自然现象之间的相互联系与转化 历史上关于能量守恒定律的确定，迈尔、焦耳、亥姆霍兹的工作最有成效 迈尔  焦耳  亥姆霍兹  表述了能量守恒定律，并计算出热功当量的数值（力和热的联系） 测定了热功当量的数值（力和热的联系） 在理论上概括和总结能量守恒定律 人类对能量的认识过程，体现了科学前辈们对“守恒”这一科学思想的追寻。 焦耳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。 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。 1.大量的实验和研究都证明，任何形式的能量在转化和转移的过程中都遵守如下规律：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另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中其总量保持不变。这就是能量守恒定律。 2.能量守恒定律的表达式 (1)E初＝E末，初状态各种能量的总和等于末状态各种能量的总和。 (2)ΔE增＝ΔE减，某些能量的增加量等于其他能量的减少量。 3.意义： 能量守恒定律不只是物理学的基本规律，而且是包括生命科学在内的整个自然科学的基本规律，是19世纪自然科学的三个伟大发现之一。 4.永动机之所以不可能成功，就在于它违背了这条基本规律，企图不消耗任何能量而做功。 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。 5.说明 思考：有一种“自发电电动车”，基本原理是将一小型发电机紧靠车轮处，车轮转动时，带动发电机运转，发出的电又继续供给电动车，你认为仅靠这种方式，电动车能持续运动下去吗？ 仅靠这种方式，不能使电动车持续运动下去。因为靠这种方式，只能将电动车的一部分能量收集起来，电动车运动时受到的阻力做负功，不断把电动车的机械能转化为内能，根据能量守恒定律，要想使电动车持续运动下去，必须不断地给电动车补充新的能量。 课堂练习 关于能源、能量，下列说法正确的是(   ) A.能量是守恒的，所以不会发生能源危机 B.能量利用过程中存在能量耗散，说明能量在不断减少 C.能量耗散说明便于利用的能源最终会转化为不便于利用的能源 D.能量守恒定律说明能量的转化或转移不具有方向性 答案：C 解析：AC.能量是守恒的，能量耗散说明便于利用的能源最终会转化为不便于利用的能源，会发生能源危机，故A错误，C正确； B.在自然界中能量是守恒的，能量耗散只是能量从一种形式转化成另一种形式，故B错误； D.由于能量耗散，能量的转化或转移具有方向性，故D错误。 故选C。 不需要消耗任何能源就能获得源源不断的动力的机器是不存在的，因为这种机器违反了(   ) A.质量守恒定律 B.电荷守恒定律 C.机械能守恒定律 D.能量守恒定律 答案：D 解析：任何机器只能转换能量存在的形式，并不能制造能量，题目中的装置是一种永动机，它违背了能量守恒定律。 故选D。 有关能量守恒定律，下列说法正确的是(   ) A.从广州开往深圳的动车停了下来，说明能量会凭空消失 B.按照能量守恒定律，能量总和不会增减 C.一块石头从罗浮山上滚下，其机械能没有变化 D.珠江的水能是用之不竭的 答案：B 解析：A.从广州开往深圳的动车停了下来，只是能量从一种形式的能转化为另一种形式的能，并不是能量会凭空消失，故A错误；B.按照能量守恒定律，能量总和不会增减，故B正确；C.一块石头从罗浮山上滚下，由于受到各种阻力的影响，其机械能会减小，故C错误；D.受各种自然和社会因素的影响，水能并不是用之不竭的，故D错误。故选B。 链接高考 地面上方某区域存在方向水平向右的匀强电场，将一带正电荷的小球自电场中P点水平向左射出.小球所受的重力和电场力的大小相等，重力势能和电势能的零点均取在P 点.则射出后，(   ) A.小球的动能最小时，其电势能最大 B.小球的动能等于初始动能时，其电势能最大 C.小球速度的水平分量和竖直分量大小相等时，其动能最大 D.从射出时刻到小球速度的水平分量为零时，重力做的功等于小球电势能的增加量 答案：BD 解析：如图所示， ，故等效重力 的方向与水平方向成45°角，斜向右下. 时速度最小，为 ，由于此时 存在水平分量，电场力还可以继续做负功，故此时电势能不是最大，A错误；水平方向上的速度减为零时有 ，在竖直方向上 ，由于 ，得 ，小球的动能等于初动能，由于此时速度没有水平分量，故电势能最大，由动能定理可知 ，则重力做功等于小球电势能的增加量，B、D正确；速度方向与水平方向成45°角斜向左下时，小球处于等效最高点，速度最小，动能最小，由运动的分解可知，此时水平速度与竖直速度相等，C错误. 铅球被水平推出后的运动过程中，不计空气阻力，下列关于铅球在空中运动时的加速度大小a、速度大小v、动能 和机械能E随运动时间t的变化关系中，正确的是(      ) 答案：D 解析：由于不计空气阻力，铅球被水平推出后只受重力作用，加速度等于重力加速度，不随时间改变，故A错误；铅球被水平推出后做平抛运动，竖直方向有 ，则推出后速度大小为 ，可知速度大小与时间不是一次函数关系，故B错误；铅球被水平推出后的动能 ，可知动能与时间不是一次函数关系，故C错误；铅球被水平推出后由于忽略空气阻力，所以机械能守恒，故D正确。 课堂小结 一、机械能的守恒与不守恒 二、能量的分类 三、能量守恒定律 1.系统机械能守恒条件 2.有其他力做正功，机械能增加，做负功，机械能减少 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，在转化或转移的过程中其总量保持不变 感 谢 收 看 教学课件 30 $