4.1能量 能量守恒定律 课件 高二上学期物理教科版（2019）必修第三册

第四章能源与可持续发展4.1能量能量守恒定律教科版（2019）高中物理必修第三册目录1234新课导入学习目标新课讲解经典例题5课堂练习6课堂小结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上面物体都具有什么形式的能量吗？新课导入学习目标1.了解能量的概念及能量的分类。2.通过对生活中能量转化的实例分析，理解能量守恒定律的确切含义。3.学会用能量的观点理解和处理问题。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。这里的其他力，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。一、机械能的守恒与不守恒二、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⑵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历史上有很多“聪明”的人耗费大量的精力和时间，力图发明一种不使用任何动力就能一直运转并为人类做功的机器，也就是所谓的永动机。永动机的狂热追随者们无一例外都以失败告终。这是为什么呢？其实很简单，那是因为他们违背了一条自然界最基本的规律——能量守恒定律。三、能量守恒定律俄国化学家盖斯：任何一个化学反应，不论是一步完成，还是分几步完成，放出的总热量相同。表明一个系统（即参加化学反应的几种物质）存在着一个与热量相关的物理量，在一个确定的化学反应中这个量是不变的。德国医生迈尔通过比对不同地区人血颜色的差异，认识到食物中化学能与内能的等效性，即生物体内能量的输入和输出是平衡的。另外，他还通过海水在暴风雨中较热的现象，猜想热与机械运动的等效性。他在1841年和1842年连续写出“论‘自然力’（指能量）守恒”的论文，并推算了多少热与多少功相当。因此，迈尔是公认的第一个提出能量守恒思想的人。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.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2.意义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。3.说明（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。4.能量守恒定律的深刻理解四、永动机1.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）2.历史上的永动机：螺旋永动机达·芬奇滚球永动机马尔基斯软臂永动机19世纪设计2.历史上的永动机：螺旋永动机弗拉德磁力永动机泰斯尼尔斯

任何动力机械的作用都是把其他形式的能转化为机械能。内燃机把燃料的化学能转化为燃气的内能然后再转化为机械能，电动机把电能转化为机械能......如果没有燃料、电流或其他动力的输入，能量从哪里来呢！永动机的思想违背了能量守恒定律，所以是不可能制成的。典例分析1.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。典例分析2．下列关于能量转化的现象的说法中，正确的是（）A．用太阳灶烧水是太阳能转化为电能B．电灯发光是电能转化为光能C．核电站发电是电能转化为内能D．生石灰放入盛有凉水的烧杯里，水温升高是动能转化为内能B典例分析3．某次蹦极时，跳跃者站在悬崖的平台上，把一端固定的一根长长的橡皮条绑在踝关节处，然后两臂伸开，双腿并拢，头朝下跳下去，仿若掉入无底洞，整个心脏仿佛要跳出，约5s时突然往上反弹，反复持续4-5次，定神一看，自己已安全悬挂于半空中。在人从跳出到静止的过程中（）A．只有动能和势能的相互转化，机械能的总量保持不变B．减少的机械能转化为其他形式的能，转化过程中能的总量减少了C．减少的机械能转化为其他形式的能，转化过程中能的总量是守恒的D．其他形式的能转化为机械能，转化过程中能的总量增加C课堂练习1．“第一类永动机”是不可能制成的，这是因为（）A．它不符合机械能守恒定律B．它违背了能量守恒定律C．它做功产生的热不符合热功当量D．暂时找不到合理的设计方案和理想材料B课堂练习2、植物进行光合作用的过程，是（）A、光能转化为化学能B、内能转化为化学能C、化学能转化为光能D、光能转化为内能A课堂练习3．下面设想符合能量守恒定律的是（）A．利用永久磁铁间的作用力可以制造一台永远转动的机器B．做一条利用风能逆水航行的船C．通过太阳照射使飞机起飞D．不用任何燃料，河水就一定不能升温BC课堂练习4．下列关于能量守恒定律的认识正确的是（）A．某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加B．某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加C．不需要任何外界的动力而持续对外做功的机械（第一类永动机）不可能制成D．树叶从空中落下，最后停止在地面上，说明能量消失了ABC课堂练习5.(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课堂小