高一物理能量的守恒與耗散

高一物理能量的守恒與耗散第一頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二2.1《能量守恒定律》第二頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二教學(xué)目標(biāo)

知識與能力：1、掌握功的概念及變力做功的計算方法。2、掌握保守力的特征及勢能的概念，并會計算各種勢能。3、掌握質(zhì)點和質(zhì)點系的功能轉(zhuǎn)換關(guān)系，并能靈活運用解決有關(guān)問題。4、掌握機(jī)械能守恒定律及其適用條件。5、理解勢能曲線及其基本特征。第三頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二二、重點、難點分析

1．重點內(nèi)容是量守恒定律，強(qiáng)調(diào)量守恒定律是自然科學(xué)中最基本定律。學(xué)習(xí)運用量守恒原理計算一些物理習(xí)題。2．運用量守恒定律對具體的自然現(xiàn)象進(jìn)行分析，說明能是怎樣轉(zhuǎn)化的，對學(xué)生來說是有難度的。三、教具

幻燈、幻燈片，其內(nèi)容是：1．反映電能、機(jī)械能、化學(xué)能與內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化的實例插圖。2．反映自然界各種形式能相互轉(zhuǎn)化的實例插圖。3．歷史上有人設(shè)計的“永動機(jī)”插圖。第四頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二能量可以將自然界中各種不同的運動聯(lián)系在一起，并且可以互相轉(zhuǎn)換。能量守恒定律一、恒力的功：動能和功該守恒量的變化與功聯(lián)系在一起。第五頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二能量守恒定律一、恒力的功：第六頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二二、變力的功：能量守恒定律第七頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二[例題]一物體在外力F=3x+2（SI）作用下，從x=0移動到x=4m處，求該力對物體所做的功。能量守恒定律解：這是一維變力做功的問題第八頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二四、動能定理：能量守恒定律三、功率：第九頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二[例題]一個外力作用在m=3kg的物體上，其運動方程為

x=3t-4t2+t3

（SI）求最初4秒內(nèi)該力對物體所做的功。能量守恒定律第十頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二勢能一、重力做功的特點保守力：

做功大小與路徑無關(guān)-----保守力，其基本特點如下：常見的保守力有：重力、彈性力、萬有引力和靜電力等能量守恒定律第十一頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二四種基本力均為保守力，摩擦力為非保守力，而摩擦力屬于電磁力，為什么不是保守力？①摩擦力是一種嚴(yán)格的宏觀現(xiàn)象，而宏觀現(xiàn)象中是不考慮微觀上的原子或分子的內(nèi)能變化；②摩擦力是由于動量被遷移給原子或分子而產(chǎn)生，宏觀上的動能變成了微觀上分子、原子的內(nèi)能。③摩擦力是耗散力，但非保守力不一定是耗散力能量守恒定律第十二頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二二、勢能：（位置函數(shù)）

保守力所做的功等于勢能增量的負(fù)值分析重力勢能及彈性勢能能量守恒定律第十三頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二勢能的基本性質(zhì)：①勢能屬于系統(tǒng)（是一種相互作用能）；②大小上只有相對意義，主要是其變化值；③勢能是位置的能量，動能是運動的能量，兩者之間可以相互轉(zhuǎn)換；④只有保守力作功，才有勢能。能量守恒定律第十四頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二能量守恒定律一、機(jī)械能守恒定律：

對于開放系統(tǒng)的動能定理可寫成能量守恒定律分析書上例1、例2第十五頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二二、能量守恒定律：能量既不能產(chǎn)生，也不能消滅，它只能從一種形式轉(zhuǎn)換到另一種形式，但總能量是守恒的。能量守恒定律第十六頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二能量守恒定律分析書上例3一維勢能曲線

可以定性地分析各種運動的特征第十七頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二2.2《熱力學(xué)第一定律》第十八頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二教學(xué)目標(biāo)知識與能力：

1.認(rèn)識物質(zhì)的運動形式有多種，對應(yīng)不同運動形式的運動有不同形式的能，各種形式的能在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化2.進(jìn)一步掌握能的轉(zhuǎn)化和守恒定律，并了解能的轉(zhuǎn)化和守恒定律的意義3．運用公式△U＝W＋Q分析有關(guān)問題并具體進(jìn)行計算教學(xué)重點：熱力第一定律教學(xué)難點：能量守恒教具：多媒體課件第十九頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二?分子因熱運動而具有的能量?同溫度下各個分子的分子動能ＥK不同?分子動能的平均值僅和溫度有關(guān)分子動能?分子間因有相互作用力而具有的、由它們相對位置決定的能量?

r＜r0時,r↓→ＥP↑;ｒ＞ｒ0時,r↑→ＥP↑;ｒ＝ｒ0時，ＥP最低?ＥP隨物態(tài)的變化而變化分子勢能?物體內(nèi)所有分子的ＥK和ＥP總和?物體的內(nèi)能與溫度和體積有關(guān)，還和物體所含的分子數(shù)有關(guān)。物體內(nèi)能第二十頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二1、下列說法正確嗎?A、物體所有分子的動能的總和=物體的動能B、速度快的分子比速度慢的分子溫度高C、溫度高物體中的分子運動速度大于溫度低的物體中的分子運動速度.第二十一頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二10Kg500C水分子的平均動能____1Kg500C水分子平均動能10Kg500C水的內(nèi)能_____1Kg500C的水的內(nèi)能等于大于第二十二頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二3、關(guān)于內(nèi)能，下列說法正確的是A、溫度相同的物體內(nèi)能一樣多B、一罐氣放在卡車上隨卡車做加速運動，罐中氣體動能越來越大，所以內(nèi)能也越來越大C、一定質(zhì)量的物體的內(nèi)能，由溫度和體積決定D、某物體的內(nèi)能為E，含分子數(shù)為n個，那么每個分子的內(nèi)能為E/n機(jī)械能增大C第二十三頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二改變內(nèi)能的兩種方式做功熱傳遞對內(nèi)對外吸熱放熱內(nèi)能增加內(nèi)能增加內(nèi)能減少內(nèi)能減少（外界對物體做功）（物體對外界做功）（物體從外界吸熱）（物體對外界放熱）第二十四頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二（3）做功和熱傳遞在改變內(nèi)能效果上是等效的做功和熱傳遞的區(qū)別（1）做功改變內(nèi)能：實質(zhì)上是其它形式的能和內(nèi)能之間轉(zhuǎn)化（2）熱傳遞：實質(zhì)上是各物體間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移第二十五頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二

內(nèi)能是一個狀態(tài)量，一個物體在不同的狀態(tài)下有不同的內(nèi)能內(nèi)能與熱量的區(qū)別

熱量是一個過程量，它表示由于熱傳遞而引起的變化過程中轉(zhuǎn)移的能量，即內(nèi)能的改變量。如果沒有熱傳遞，就沒有熱量可言，但此時仍有內(nèi)能第二十六頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二1、下列說法中正確的是:A、做功和熱傳遞是改變物體內(nèi)能的兩種不同的物理過程B、做功和熱傳遞在改變物體內(nèi)能上是等效的，因此對物體做功就是對物體傳熱C、熱量是在熱傳遞中，從一個物體向另一個物體或物體一部分向另一部分轉(zhuǎn)移的內(nèi)能的多少D、高溫的物體具有熱量多，低溫的物體具有熱量少E、冷和熱的物體混合時，熱的物體把溫度傳給冷的物體，最后溫度相同（A，C）第二十七頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二2、關(guān)于物體內(nèi)能，下列說法中正確的是:A、手感到冷時，搓搓手就會感到暖些，這是利用做功來改變物體內(nèi)能B、將物體舉高或使它們的速度增大，是利用作功來使物體內(nèi)能增大C、陽光照曬衣服，衣服的溫度升高，是利用熱傳遞來改變物體內(nèi)能的D、用打氣筒打氣，筒內(nèi)氣體變熱，是利用熱傳遞來改變物體的內(nèi)能（A，C）第二十八頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二10Kg1000C水的內(nèi)能_____10Kg1000C的水蒸氣的內(nèi)能10Kg00C水的內(nèi)能_____10Kg00C的冰的內(nèi)能小于大于

對于物態(tài)發(fā)生變化的過程，由吸熱或放熱來分析物體內(nèi)能的增減是一種很簡便的判斷方法.分子勢能？第二十九頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二熱力學(xué)第一定律能量守恒定律第三十頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二熱力學(xué)第一定律△U=W+Q外界對物體做功（對內(nèi)）W為正物體對外界做功（對外）W為負(fù)物體從外界吸熱（吸熱）Q為正物體對外界放熱（放熱）Q為負(fù)第三十一頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二能量守恒定律

能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為別的形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中其總量不變。第三十二頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二第一類永動機(jī)不消耗能量的機(jī)器第一類永動機(jī)不可能制成第三十三頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二改變內(nèi)能的兩種方式做功熱傳遞對內(nèi)對外吸熱放熱內(nèi)能增加內(nèi)能增加內(nèi)能減少內(nèi)能減少（W為正值）（W為負(fù)值）（Q為正值）（Q為負(fù)值）第三十四頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二2.3《熱機(jī)的

工作原理》第三十五頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二教學(xué)目標(biāo)1、蒸汽機(jī)的工作原理工作物質(zhì)：水蒸氣能量變化：化學(xué)能→內(nèi)能→機(jī)械能２、內(nèi)燃機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)３、制冷機(jī)第三十六頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二一、蒸汽機(jī)第三十七頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二蒸汽機(jī)的出現(xiàn)曾引起了18世紀(jì)的工業(yè)革命。紐可門瓦特蒸汽機(jī)的改良者第三十八頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二19世紀(jì)末，隨著電力應(yīng)用的興起，蒸汽機(jī)曾一度作為電站中的主要動力機(jī)械。1900年，美國紐約曾有單機(jī)功率達(dá)五兆瓦的蒸汽機(jī)電站。1829年創(chuàng)造了“火箭”號蒸汽機(jī)車，該機(jī)車拖帶一節(jié)載有30位乘客的車廂，時速達(dá)46公里/時，引起了各國的重視，開創(chuàng)了鐵路時代。至1807年，美國的富爾頓制成了第一艘實用的明輪推進(jìn)的蒸汽機(jī)船“克萊蒙脫”號。直到20世紀(jì)初，它仍然是世界上最重要的原動機(jī)，后來才逐漸讓位于內(nèi)燃機(jī)和汽輪機(jī)等。自18世紀(jì)晚期起，蒸汽機(jī)不僅在采礦業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，在冶煉、紡織、機(jī)器制造等行業(yè)中也都獲得迅速推廣。17世紀(jì)蒸汽提水機(jī)第三十九頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二1、蒸汽機(jī)的工作原理鍋爐中的水受熱變成水蒸氣,水蒸氣經(jīng)管道進(jìn)入汽室,通過滑動閥控制,蒸汽輪流著從兩汽路進(jìn)入汽缸,驅(qū)動活塞往復(fù)運動,對外做功.2、工作物質(zhì)：水蒸氣3、能量變化：化學(xué)能→內(nèi)能→機(jī)械能第四十頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二二、內(nèi)燃機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)1、燃料在汽缸內(nèi)燃燒，直接利用汽缸內(nèi)生成的高溫高壓氣體推動活塞做功，這樣的熱機(jī)叫做內(nèi)燃機(jī)。2、汽油機(jī)、柴油機(jī)等都是內(nèi)燃機(jī)第四十一頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二吸氣和壓縮沖程：空氣進(jìn)入汽缸，并受到壓縮。汽油機(jī)在吸氣沖程吸入的的是汽油與空氣的混合物，在壓縮沖程結(jié)束時由電火花點火。做功沖程：汽油燃燒后形成高溫高壓氣體，推動活塞做功。這一過程中燃?xì)獾臏囟认陆担瑝簭?qiáng)減小。排氣沖程：做功之后，飛輪由于慣性繼續(xù)轉(zhuǎn)動，帶動活塞把汽缸中的廢氣排出，為下一個循環(huán)的進(jìn)氣沖程做準(zhǔn)備。汽油機(jī)第四十二頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二第四十三頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二柴油機(jī)柴油機(jī)不靠電火花點火。壓縮沖程之后噴入柴油，柴油在高溫壓縮空氣中可以自燃。第四十四頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二三、制冷機(jī)高溫?zé)釒斓蜏責(zé)釒霿動力機(jī)高溫?zé)釒斓蜏責(zé)釒霿制冷機(jī)第四十五頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二工作原理制冷機(jī)的壓縮機(jī)在電動機(jī)等的帶動下做功，將蒸氣狀的制冷劑壓入冷凝器（散熱器），制冷劑在冷凝器液化，放出熱量；液態(tài)的制冷劑進(jìn)入蒸發(fā)區(qū)后，通過很細(xì)的管道后膨脹、汽化，這個過程中冷庫的溫度降低。其后再次進(jìn)入壓縮機(jī)，準(zhǔn)備下一次循環(huán)過程。第四十六頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二2.4《熱力學(xué)第二定律》第四十七頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二教學(xué)目標(biāo)

知識與能力：

1、了解某些熱學(xué)過程的方向性；2、了解什么是第二類永動機(jī)，為什么第二類永動機(jī)不可能制成；3、了解熱力學(xué)第二定律的兩種表述，理解熱力學(xué)第二定律的物理實質(zhì)；4、知道什么是能量耗散。教學(xué)重點：1、熱力學(xué)第二定律的實質(zhì)，定律的兩種不同表述；2、知道什么是第二類永動機(jī)，以及它不能制成的原因教學(xué)難點：熱力學(xué)第二定律的物理實質(zhì)教具：擴(kuò)散裝置第四十八頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二請回答：熱力學(xué)第一定律的文字?jǐn)⑹龊蛿?shù)學(xué)表達(dá)式？復(fù)習(xí)提問：

內(nèi)容：外界對物體所做的功W加上物體從外界吸收的熱量Q等于物體內(nèi)能的變化ΔU。數(shù)學(xué)表達(dá)式：ΔU=W+Q2.請回答：能量守恒定律的文字?jǐn)⑹觯?/p>

內(nèi)容：能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為別的形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中其總量不變。第四十九頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二設(shè)問：地球上有大量的海水，它的總量約為1.4×1018t，只要這些海水的溫度降低0.1℃，就能放出5.8×1023J的熱量，這相當(dāng)于1800萬個功率為100萬千瓦的核電站一年的發(fā)電量。為什么人們利用這種“新能源”呢？回答第五十頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二熱超導(dǎo)的方向性高溫物體熱量低溫物體指沒有任何外界的影響或者幫助1、現(xiàn)象：熱量會自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體，不會自發(fā)地從低溫物體傳給高溫物體。2、疑問：電冰箱內(nèi)的溫度比外界低，為什么能夠不斷的把箱內(nèi)的熱量傳給外界的空氣？問題分析3、歸納總結(jié)第五十一頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二熱傳導(dǎo)的過程是有方向性的。歸納總結(jié)：第五十二頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二第二類永動機(jī)1、現(xiàn)象：運動的物體由于克服摩擦力做功，這個過程中，物體的動能轉(zhuǎn)化成為內(nèi)能，使物體和地面的溫度升高。2、有人設(shè)想：發(fā)明一種熱機(jī)，用它把物體和地面所產(chǎn)生的熱量都吸收過來，將內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為動能，使因摩擦停止的物體重新運動起來，而不引起其他變化。簡單分析第五十三頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二自然界中沒有這樣的現(xiàn)象，一個放在水平地面上的物體，靠降低溫度，可以把內(nèi)能自發(fā)地轉(zhuǎn)化成為動能，使這個物體運動起來。雖然這種設(shè)想并不違背能量守恒定律，但是我們卻不能制出這種熱機(jī)。分析第五十四頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二3、熱機(jī)：（1）熱機(jī)的效率：η=W/Q1=W/W+Q2〈1（2）熱機(jī)不能把它得到的全部內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。4、第二永類動機(jī)：從單一熱源吸收熱量，全部用來做功而不引起其它變化的熱機(jī)。此類熱機(jī)不可能制成。5、結(jié)論：第二永類動機(jī)不可能制成表示機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過程具有方向性。盡管機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，內(nèi)能卻不能全部轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，同時不引起其它變化。第五十五頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二熱力學(xué)第二定律物理過程具有方法性定律內(nèi)容熱力學(xué)第二定律揭示了大量分子參與的客觀過程的方向性。局限性：熱力學(xué)第二定律不適用于少量分子，也不能把它推廣到無限的宇宙。第五十六頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二舉例： 混合氣體不能自發(fā)分開氣體不能自發(fā)散開形成真空熱超導(dǎo)具有方向性第五十七頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二定律內(nèi)容：兩種表述：克勞修斯表述(1850年)：不可能使熱量自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體，而不引起其他變化。（熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體。）開爾文表述(1851年)：不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其他變化?；蛘哒f第二永類動機(jī)不可能制成。（熱量不能完全變成功，功可完全變成內(nèi)能。）兩種表述是等價的。第五十八頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二設(shè)問回答因為不可能從海水中吸取熱