【物理】能量守恒定律（同步課件）-2023-2024學(xué)年高二物理人教版2019選擇性必修第三冊

§3能量守恒定律第三章熱力學(xué)定律體目錄CONTENTS探索能量守恒的足跡01永動(dòng)機(jī)不可能制成能量守恒定律0302觀察與思考：

讓“飲水小鴨”“喝”完一口水后，直立起來。直立一會(huì)兒，又會(huì)慢慢俯下身去，再“喝”一口，然后又會(huì)直立起來。如此循環(huán)往復(fù)......

這種“飲水小鴨”玩具是一架永動(dòng)機(jī)嗎？探索能量守恒的足跡01一、探索能量守恒的足跡1.人類對能量的認(rèn)識(shí)與能量之間的轉(zhuǎn)化風(fēng)能水能光能電能一、探索能量守恒的足跡2.能量之間的轉(zhuǎn)化電能與磁能的轉(zhuǎn)化電能與內(nèi)能的轉(zhuǎn)化3.能量守恒觀念的形成1836年蓋斯發(fā)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)放出的熱量與反應(yīng)步驟無關(guān)1842年邁爾表述了能量守恒定律1841年焦耳發(fā)現(xiàn)電流的熱效應(yīng)1831年法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象1820年奧斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)1843年焦耳測定做功與傳熱的關(guān)系1798年倫福德的實(shí)驗(yàn)表明熱的本質(zhì)是運(yùn)動(dòng)1821年塞貝克發(fā)現(xiàn)溫差電現(xiàn)象1847年亥姆霍茲在理論上概括和總結(jié)能量守恒定律一、探索能量守恒的足跡一、探索能量守恒的足跡4.不同領(lǐng)域科學(xué)家代表對能量守恒的認(rèn)識(shí)：(1)俄國化學(xué)家蓋斯：任何一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，不論是一步完成，還是分幾步完成，放出的總熱量相同。這表明一個(gè)系統(tǒng)（即參加化學(xué)反應(yīng)的幾種物質(zhì)）存在著一個(gè)與熱量相關(guān)的物理量，在一個(gè)確定的化學(xué)反應(yīng)中這個(gè)量是不變的。(2)焦耳：他的實(shí)驗(yàn)精確地測量了做功與傳熱之間的等價(jià)關(guān)系，從而為能量守恒定律奠定了牢固的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，也為能量守恒的定量描述邁出了重要的一步。一、探索能量守恒的足跡4.不同領(lǐng)域科學(xué)家代表對能量守恒的認(rèn)識(shí)：(3)德國醫(yī)生邁爾：通過比對不同地區(qū)人血顏色的差異，認(rèn)識(shí)到食物中化學(xué)能與內(nèi)能的等效性，即生物體內(nèi)能量的輸入和輸出是平衡的。另外，他還通過海水在暴風(fēng)雨中較熱的現(xiàn)象，猜想熱與機(jī)械運(yùn)動(dòng)的等效性。他在1841年和1842年連續(xù)寫出“論‘自然力’（指能量）守恒”的論文，并推算了多少熱與多少功相當(dāng)。因此，邁爾是公認(rèn)的第一個(gè)提出能量守恒思想的人。(4)德國科學(xué)家亥姆霍茲：在不了解邁爾和焦耳研究的情況下，從永動(dòng)機(jī)不可能制成這一事實(shí)出發(fā)，考察了自然界不同的“力”（指能量）之間的相互關(guān)系，提出了“張力”（即勢能）與“活力”（即動(dòng)能）的轉(zhuǎn)化。他還分析了在電磁現(xiàn)象和生物機(jī)體中能量的守恒問題。能量守恒定律02二、能量守恒定律1.內(nèi)容：能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，而在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移過程中，能量的總量保持不變。2.能量守恒定律的歷史意義：（1）能量守恒定律同生物進(jìn)化論、細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)被恩格斯譽(yù)為19世紀(jì)的三個(gè)最偉大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。（2）能量守恒定律是在無數(shù)實(shí)驗(yàn)事實(shí)的基礎(chǔ)上建立起來的，是自然科學(xué)的普遍規(guī)律之一。永動(dòng)機(jī)不可能制成03三、永動(dòng)機(jī)不可能制成飲水鴨不斷飲水原因分析三、永動(dòng)機(jī)不可能制成1.永動(dòng)機(jī)：不消耗任何能量，卻可以源源不斷地對外做功，這種機(jī)器叫永動(dòng)機(jī)。（人們把這種不消耗能量的永動(dòng)機(jī)叫第一類永動(dòng)機(jī)）2.歷史上的永動(dòng)機(jī)：螺旋永動(dòng)機(jī)達(dá)·芬奇滾球永動(dòng)機(jī)馬爾基斯軟臂永動(dòng)機(jī)19世紀(jì)設(shè)計(jì)三、永動(dòng)機(jī)不可能制成2.歷史上的永動(dòng)機(jī)：螺旋永動(dòng)機(jī)弗拉德磁力永動(dòng)機(jī)泰斯尼爾斯三、永動(dòng)機(jī)不可能制成3.現(xiàn)代的“永動(dòng)機(jī)”：6.永動(dòng)機(jī)給我們的啟示：人類利用和改造自然時(shí)，必須遵循自然規(guī)律。4.最終結(jié)果：無一例外地歸于失敗。5.失敗的原因：違背了能量守恒定律。三、永動(dòng)機(jī)不可能制成課堂練習(xí)041．第一類永動(dòng)機(jī)違反了什么而不能制成（）A．違反了熱力學(xué)第一定律

B．違反了機(jī)械能守恒定律C．違反了能量守恒定律

D．以上說法都不對C【答案】C【詳解】第一類永動(dòng)機(jī)指不消耗任何能量但可以不斷輸出動(dòng)力的發(fā)動(dòng)機(jī)，例如通過燃燒氫氣發(fā)電，再用部分電產(chǎn)生氫氣，剩余部分輸出。它違反了能量守恒定律。故ABD錯(cuò)誤，C正確，故選C。2．下列說法中正確的是（）A．自然界的能量的總和是守恒的，所以節(jié)約能源是毫無意義的B．電源是通過靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能的裝置C．電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，是通過電流做功來實(shí)現(xiàn)的D．能量耗散表明自然界的能量總和在不斷減少C【答案】C【詳解】A．自然界的能量的總和是守恒的，但人類可以利用的能源是有限的，節(jié)約能源不僅能使我們長久利用，并且可以減小由于常規(guī)能源在使用中帶來的污染，節(jié)約能源對人類社會(huì)的發(fā)展有很大的意義，故A錯(cuò)誤；B．電源是通過非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能的裝置，故B錯(cuò)誤；C．電能通過電場力做功，把電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能量，故C正確；D．能量耗散是針對一個(gè)系統(tǒng)（或一個(gè)物體）而言，能量在自然界中是守恒的，故D錯(cuò)誤。故選C。3．下列關(guān)于能量守恒定律的認(rèn)識(shí)，不正確的是（）A．某種形式的能量減少，一定存在其他形式的能量增加B．某個(gè)物體的能量減少，必然有其他物體的能量增加C．對物體做功，物體的內(nèi)能可能減小D．石子從空中落下，最后停止在地面上，說明石子的能量消失了D【答案】D【詳解】A．根據(jù)能量守恒定律得知，某種形式的能減少，其他形式的能一定增加，故A正確；B．某個(gè)物體的總能量減少，根據(jù)能量守恒定律得知，必然有其他物體的能量增加，故B正確；C．對物體做功，但若物體同時(shí)向外界放熱，物體的內(nèi)能可能減小，故C正確；D．石子在運(yùn)動(dòng)和碰撞中機(jī)械能轉(zhuǎn)化為物體及周圍物體的內(nèi)能，能量并沒有消失，故D錯(cuò)誤。故選D。B4．有一種叫作“壓電陶瓷”的電子元件，當(dāng)對它擠壓或拉伸時(shí)，它的兩端就會(huì)形成一定的電壓，這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。一種燃?xì)獯蚧饳C(jī)，就是應(yīng)用了該元件的壓電效應(yīng)制成的。只要用大拇指壓一下打火機(jī)上的按鈕，壓電陶瓷片就會(huì)產(chǎn)生10KV-20KV的高壓，形成火花放電，從而點(diǎn)燃可燃?xì)怏w。在上述過程中，壓電陶瓷片完成的能量轉(zhuǎn)化是（）A．化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能B．內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電能