授課用能量守恒定律與能源.ppt

復習:機械能守恒實驗:,1,原理:,mgh=1/2mV2 自由落體運動,2, 需要測量的量:,重物下落的高度,各記數(shù)點間的距離,兩記數(shù)點間的時間.,3,紙帶選擇:,選第一,二點之距離2mm,4,下落高度和瞬時速度的計算:,(1)下落高度：,某一點與O點之間的距離，用直尺。,（2）瞬時速度計算：,用直尺測相鄰兩點之間的距離Sn、Sn+！,在“驗證機械能守恒定律”的實驗中,已知打點計時器所用電源的頻率為50赫.查得當?shù)氐闹亓铀俣萭=9.80米/秒2.測得所用的重物的質(zhì)量為1.00千克.實驗中得到一條點跡清晰的紙帶,把第一個點記作0,另選連續(xù)的4個點A、B、C、D作為測量的點.經(jīng)測量知道A、B、C、D各點到0點的距離分別為62.99厘米、70.18厘米、77.76厘米、85.73厘米.根據(jù)以上數(shù)據(jù),可知重物由0點運動到C點,重力勢能的減少量等于 焦,動能的增加量等于 焦(取3位有效數(shù)字).,7.62,7.56,能量守恒定律與能源,白山市第十四中學 物理組,一、能量守恒定律,1、能量守恒定律思想：聲、光、熱、電、磁、力等各種現(xiàn)象，都與能量有密切聯(lián)系。機械能守恒是普遍的能量守恒定律的一種特殊形式。,2、導致能量守恒定律的確立的兩類重要事實 (1)確認了永動機的不可能性 (2)發(fā)現(xiàn)了各種自然現(xiàn)象之間相互聯(lián)系與轉(zhuǎn)化。例：各種機械能之間，電流也可以產(chǎn)生化學效應，電和磁，熱和電,3、能量守恒定律的內(nèi)容：能量既不會消滅，也不會創(chuàng)生，它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式或者從一處物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變,亥姆霍茲（Hermann von Helmholtz，1821-1894） 德國物理學家、生理學家。 能量守恒定律的提出者。,能量守恒定律的最后確定，是在19世紀中葉由邁爾、焦耳和荄姆霍茲等人完成德國醫(yī)生邁爾是從生理學的角度開始對能量進行研究的1842年，他從“無不生有，有不變無”的哲學觀念出發(fā)表達了對能量轉(zhuǎn)化和守恒思想，他分析了25種能量的轉(zhuǎn)化和守恒現(xiàn)象，成為世界上最先闡述能量守恒思想的人英國物理學家焦耳從1840年到1878年將近40年的時間里研究了電流的熱效應，壓縮空氣的溫度升高以及電、化學和機械作用之間的聯(lián)系，做了400多次實驗，用各種方法測定了熱和功之間的當量關(guān)系，為能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)奠定了堅實的實驗基礎在1847年，當焦耳宜布他的能量觀點的時候，德國學者荄姆霍茲在柏林也宜讀了同樣課題的論文在這篇論文里，他分析了化學能、機械能、電磁能、光能等不同形式的能的轉(zhuǎn)化和守恒，并且把結(jié)果跟永動機不可能制造成功聯(lián)系起采，他認為不可能無中生有地創(chuàng)造一個永久的推動力，機器只能轉(zhuǎn)化能量，不能創(chuàng)造和消滅能量,荄姆霍茲在論文里對能量守恒定律作了一個清晰、全面而且概括的論述，使這一定律為人們廣泛接受在19世紀中葉，還有一些人也致力于能量守恒地研究他們從不同的角度出發(fā)，彼此獨立地研究，卻幾乎同耐發(fā)現(xiàn)了這一偉大的定律因此，能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)是科學發(fā)展的必然結(jié)果此時，能量轉(zhuǎn)化和守恒定律得到了科學界的普遍承認,自然界的一切物質(zhì)都具有能量，對應于不同的運動形式，能量也有不同的形式，如機械運動的動能和勢能，熱運動的內(nèi)能電磁運動的電磁能，化學運動的化學能等，他們分別以各種運動形式特定的狀態(tài)參量來表示。當運動形式發(fā)生變化或運動量發(fā)生轉(zhuǎn)移時，能量也從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，從一個系統(tǒng)傳遞給另一個系統(tǒng)：在轉(zhuǎn)化和傳遞中總能量始終不變恩格斯曾經(jīng)把能量轉(zhuǎn)化和守恒定律稱為“偉大的運動基本規(guī)律”，認為它的發(fā)現(xiàn)是19世紀自然科學的三大發(fā)現(xiàn)之一(另兩個發(fā)現(xiàn)是細胞學說，達爾文的生物進化論),能量守恒定律的建立過程，是人類認識自然的一次重大的飛躍，是哲學和自然科學長期發(fā)展和進步的結(jié)果它是最普遍、最重要、最可靠的自然規(guī)律之一，而且是大自然普遍和諧性的一種表現(xiàn)形式和諧美是科學的魅力所在,英國物理學家焦耳,德國物理學家和醫(yī)生邁爾,二、能源,1、人類活動的物質(zhì)基礎：能源,2、人類利用能源的三個時期：柴薪、煤炭、 石油,3、現(xiàn)在的主要能源：石油和天然氣、煤炭,4、資源有限：石油將在百年內(nèi)耗盡，煤炭也 只用兩百年左右,5、能源帶來環(huán)境污染：燃燒時放出有害氣體,6、能源短缺和環(huán)境惡化已經(jīng)成為關(guān)系到人類社會能否持續(xù)發(fā)展的大問題,1、什么是能量耗散？,熱和光被其它物質(zhì)吸收之后變成環(huán)境的內(nèi)能，我們無法把這些內(nèi)能收集起來重新利用。這種現(xiàn)象叫做能量耗散。,2、能量轉(zhuǎn)化的方向性： 機械能能自發(fā)地全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能不 能自發(fā)地全部轉(zhuǎn)化為機械能,三、能量耗散,能量耗散表明，在能源的利用過程中，即在能量的轉(zhuǎn)化過程中，能量在數(shù)量上并沒有減少，但在可利用的品質(zhì)上降低了，從便于利用的變成不便于利用了。,還表明，能源的利用受方向性的制約，所以能源的利用是有條件的，也是有代價的,3、能量耗散可說明什么問題？能量耗散與能量守恒是否矛盾，該怎樣理解？,附一功和能,功,功：W=FScos（只適用恒力的功）,功率:,能,動能：,勢能：,Ep =1/2 kx2,機械能：E=EP+EK=mgh+1/2 mv2,功能關(guān)系,功是能量轉(zhuǎn)化的量度W=E,動能定理,機械能守恒定律,附二、功能關(guān)系,功是能量轉(zhuǎn)化的量度, 重力所做的功等于重力勢能的減少, 電場力所做的功等于電勢能的減少, 彈簧的彈力所做的功等于彈性勢能的減少, 合外力所做的功等于動能的增加, 只有重力和彈簧的彈力做功，機械能守恒, 重力和彈簧的彈力以外的力所做的功等于 機械能的增加 WF = E2E1 = E,克服一對滑動摩擦力所做的凈功等于機械能的減少 E = fS （ S 為相對滑動的距離）,課堂訓練 下列對能的轉(zhuǎn)化和守恒定律的認識正確的是( ) A。某種形式的能減少，一定存在其他形式的能增加 B。某個物體的能減少必然有其他物體的能增加 C。不需要任何外界的動力而持續(xù)對外做功的機器永動機是不可能制成的 D。石子從空中落下，最后靜止在地面上，說明機械能消失了,解析； A選項是指不同形式的能量間在轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化過程中是守恒的 B選項是指能量在不同的物體間發(fā)生轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移過程中是守恒的這正好是能量守恒定律的兩個方面轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)移任何永動機都是不可能制成的，它違背了能量守恒定律，所以ABC正確 D選項中石子的機械能在變化，比如受空氣阻力作用，機械能可能要減少，但機械能并沒有消失，能量守恒定律表明能量既不能創(chuàng)生，也不能消失故D是錯的,例1 一小滑塊放在如圖所示的凹形斜面上，用力F沿斜面向下拉小滑塊，小滑塊沿 斜面運動了一段距離。若已知在這過程中，拉力F所做的功的大小（絕對值）為A，斜面對滑塊的作用力所做的功的大小為B，重力做功的大小為G，空氣阻力做功的大小為D。當用這些量表達時，小滑塊的動能的改變（指末態(tài)動能減去初態(tài)動能）等于多少？，滑塊的重力勢能的改變等于多少？滑塊機械能（指動能與重力勢能之和）的改變等于多少？,解析： 根據(jù)動能定理，動能的改變等于外力做功的代數(shù)和，其中做負功的有空氣阻力，斜面對滑塊的作用力的功（因彈力不做功，實際上為摩擦阻力的功），因此