7.10 能量守恒定律与能源-人教版物理必修二第7章机械能守恒定律课件【2019原创资源大赛】

能量守恒定律与能源 郭雪鹏 临泉一中 10 10 1 一杯冷水，用一根筷子不停地迅速搅拌，水最后能沸腾。 2 Do you believe ? 一、能量守恒定律 能量具有不同的形式 不同形式的能量可以转化 问题1：请列举几个生活中能量转化的例子 问题2：不同形式的能量在转化过程中是否遵循某种规律？这种规律又是什么？ 3 (第一类)永动机的不可能性 4 达芬奇 滚球永动机 维尔金斯 磁力永动机 法国亨内考 永动机 各种自然现象之间的相互联系和转化 参考文献： [1]吴兰兰. 永动机寻找过程中的失与得[J]. 物理教师, 2011, 32(3):46-47. [2]司德平.第一类永动机幻梦的破灭[J].物理实验,2006(01):33-35+39. 4 1.迈尔 迈尔是一位医生，1840年左右，作为随船医生前往印度尼西亚，给船员放血时发现静脉血不像生活在温带国家中的人那样暗淡，而是像动脉血那样新鲜。他还听到船员说暴风雨时海水比较热。通过这些现象他想到食物中的化学能像机械能一样能转变为热，生物体的能量的输入和输出是平衡的。 5 Julius Robert Mayer 德国医生 1814-1878 1842年，迈尔发表《热的力学的几点说明》，论述了热和机械能的相当行和可转换性. “力是原因：因此，我们可以全面运用这样一条原则来看待它们，即‘因等于果’。设因c有果e，则c=e；反之，设e为另一果 f 之因，则有e= f 等等，c=e=f……。在一串因果之中，某一项或某一项的某一部分绝不会化为乌有，这从方程式的性质就可明显看出，这是所有原因的第一个特性，我们称之为不灭性。” 6 “因此力(即能量)是不灭的、可转化的、不可称量的客体。” 1845年，迈尔发表《有机运动及其与新陈代谢的联系》，更系统地阐明能量的转化与守恒的思想，明确指出“无不能生有，有不能变无”。 早期迈尔的工作得不到承认，遭到一些著名物理学家的反对。晚年他的工作得到承认。1870年被选为巴黎科学院的通讯成员，获得了彭赛列奖. 7 2.亥姆霍兹的研究 1847年，向物理学协会作《论力的守恒》著名报告，总结多人工作，把能量概念从机械运动推广到所有变化过程，证明了普遍的能量守恒原理，从而可以更深入的理解自然界的统一性. “建立基本原理，由基本原理出发引出各种推论，再与物理学不同分支的各种经验进行比较。” 8 Hermann von Helmholtz 1821-1894 德国物理学家和生理学家 亥姆霍兹在德国科学家发展中起到重要的组织作用，1870年，继任物理研究所所长，在普法战争结束后，德国得到一大笔赔偿，亥姆霍兹得到300万马克的经费筹建新的物理研究所，吸引大批优秀的年轻学者，其研究课题同工业的发展紧密联系。亥姆霍兹担任物理学协会会长长达数十年之久，被人称为“德国物理的宰相”。 参考文献：武际可.力学史[M].2版.上海：上海辞书出版社，2010：214-218. 8 3.焦耳的实验研究 通过对磁电机问题的研究领悟到热和机械功可以互相转化,转化过程中有一定当量关系。 焦耳做实验不下四百余次，采用原理不同的各种方法，以日益精确的数据为热和功的相当性提供可靠的证据，使能量守恒定律建立在牢固的实验基础之上。 9 James Prescott Joule 1818-1889 英国实验物理学家 10 1840年，经过多次测量通电的导体，发现电能可以转化为热能，得到焦耳定律。《论伏打电生热》。 1843年，发表《论水电解时产生的热》与《论电磁的热效应和热的机械值》。焦耳在英国学术会议上宣称：“自然界的能是不能毁灭的，那里消耗了机械能，总能得到相当的热，热只是能的一种形式。” 11 伟大的能量守恒定律 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另一种形式，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。 12 能量守恒定律的建立过程，是人类认识自然的一次重大的飞跃，是哲学和自然科学长期发展和进步的结果．它是最普遍、最重要、最可靠的自然规律之一。 能量守恒定律具有广泛的普适性，既适用于低速运动，也适用于高速运动；既适用宏观物体的运动，也适用微观粒子的运动，在相对论和量子论的范畴内，能量守恒定律依然成立，是一个放之四海皆成立的自然定律。 13 中微子的发现 1929年发现原子核的β衰变反应似乎与能量守恒定律违背。丹麦物理学家玻尔提出在β衰变中能量有可能不守恒。 1930年，奥地利物理学家泡利提出能量问题的正确解释，认为在β衰变中发射了一种看不见的中性粒子，这种中性粒子带走部分能量。意大利物理学家费米后来将其命名为中微子. 1956年美国物理学家柯万和莱茵斯第一次通过实验直接探测到中微子。 14 参考文献：卢昌海：玻尔的错误 14 【例