【高中物理】能量守恒定律课件 2022-2023学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

2.3

能量守恒定律

思考如图所示，轮子中央有一个固定转轴,轮子边缘安装着12个可活动的短杆,每个短杆的外端装有铁球。方案设计者认为，在转动过程中右边球的重力与力臂的乘积要比左边球的重力与力臂的乘积大。这样，轮子就会永无休止地沿顺时针方向转动下去,并且带动机器转动。这样的机器能够实现吗？1

探索能量守恒的足迹

第一类永动机是不能制成的17、18世纪，人们曾期望设计一种永动机，这种机器不消耗任何能量，却能源源不断地对外做功，这类永动机称为第一类永动机。仔细分析会发现，虽然右边每个球的重力与力臂的乘积大，但是球的个数少;左边每个球的重力与力臂的乘积虽然小，但是球的个数多。所以,轮子不会持续转动下去而对外做功，只能摆动几下便会停止。大量事实证明，任何制造永动机的设想，最终都是无法实现的。18-19世纪的发现1798年，英籍物理学家伦福德做了用钻头在炮筒内钻孔并使水发热的实验。1799年，英国化学家戴维利用钟摆装置使放在真空中的金属轮子和盘子发生摩擦，在0°C的条件下,将蜡熔化。1800年，意大利科学家伏打发明“伏打电堆”，实现了化学运动与电运动之间的转化。1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应。1821年，法拉第制成了“电磁旋转器”。1821年，德国物理学家塞贝克首先发现了“温差电”现象。13年后，法国物理学家珀耳帖发现了它的逆效应。1831，年法拉第发现了电磁感应现象。1834，年法拉第得出了电解定律。1840，年和1842年,焦耳和楞次先后发现了电流的热效应。思考，上述现象分别说明了能量可以从什么形式转化为什么形式？2

能量守恒定律

能量守恒定律大量事实证明：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其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，从物体的一部分转移到其他部分，在转化或转移的过程中,能量的总量保持不变。这就是能量守恒定律。热力学第一定律是能量守恒定律在热现象中的具体体现。共同的发现

迈尔焦耳亥姆霍兹

共同的发现1845年，迈尔出版《论有机运动和新陈代谢》一书。分析了25种不同形式能量之间的转化现象，指出“力”的转化与守恒是支配宇宙的普遍规律。19世纪中叶,焦耳利用图所示的实验装置证明,消耗一定量的机械能,总会得到等量的内能,从而首先揭示了在机械能和内能转化的过程中，总能量是守恒的。共同的发现德国物理学家亥姆霍兹第一次给出了能量守恒定律的数学表达式，进而证明自然界的各种过程都遵从这个基本定律。亥姆霍兹的工作被认为是对能量守恒定律的第一个最严谨、最全面的论证。恩格斯把能量守恒定律、细胞学说、达尔文的生物进化论，称为19世纪中叶自然科学的“三个伟大发现”。共同的发现在发现和建立能量守恒定律方面，除了以上三位公认的科学家外，与他们同时代的英国的格罗夫，法国的卡诺、赫恩，丹麦的柯尔丁等都曾经独立地做过研究并得出了相同的结论。可见，能量守恒定律这样一条自然界普遍规律的发现和确立，是许多学科中大量科学工作者共同完成的。对此，苏联生物学家伏肯斯坦形象地比喻：物理学家赠给生物学以显微镜，而生物学家报答物理学以能量守恒定律。3

永动机不可能制成

饮水小鸭饮水小鸭。“曾经吓到爱因斯坦”的玩具请观看视频并思考，这是永动机吗？“不再审查有关永动机的一切设计”能量守恒定律的发现使人们认识到，任何机器或装置只能使能量从一种形式转化成其他形式，而不能无中生有地创造能量。这为人们开发和利用能源指明了方向。为了有效地利用能量，重要的是发现能量转化的新途径，提高能量的转化效率。1775年法国科学院宣布“不再审查有关永动机的一切设计”。思考与练习1.简要说明内能、热量和温度三个概念的区别及其相互联系。2.若使气体绝热膨