【新教材】高中物理选择性必修三--3.3能量守恒定律 同步精选课件（21页ppt）

(共21张PPT)
第
节
3
能量守恒定律
高中物理 选择性必修第三册
第三章
知道人类对能量概念的认识过程，并能理解能量和能量守恒观念对世界统一性的意义。
理解能量守恒定律，知道能量守恒是自然界普遍遵从的基本规律。
知道第一类永动机是不可能实现的。
学习目标
引入
让“饮水小鸭”“喝”完一口水后，直立起来。直立一会儿，又会慢慢俯下身去，再“喝”一口，然后又会直立起来。如此循环往复……
这种“饮水小鸭”玩具是一架永动机吗？
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，人类的任甸活动都离不开能量。能量具有不同的形式，有描述热运动的内能、描述机械运动的机械能、描述光辐射的光能，等等。不同形式的运动都可以用能量来描述。
1798年
1831年
1821年
1820年
伦福德的实验表明热的本质是运动
奥斯特发现电流的磁效应
塞贝克发现温差电现象
法拉第发现电磁感应现象
一、探索能量守恒的足迹
1836年
1843年
1842年
1841年
盖斯发现化学反应放出的热量与反应步骤无关
焦耳发现电流的热效应
迈尔表述了能量守恒定律
焦耳测定做功与传热的关系
1847年
亥姆霍兹在理论上概括和总结能量守恒定律
能量守恒观念的形成
能量守恒观念的形成由于能量既抽象又以各种不同的形式广泛存在，所以能量守恒思想的萌芽及产生并不是一蹴而就的。从各种实验的验证，再到实验结果的被质疑，科学家们付出了大量的努力。应该说，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。从18世纪末到19世纪中叶，不同领域的科学家从不同角度都提出过能量守恒的思想。人类对能量守恒的认识经历了一个由浅人深、由含糊到清晰的过程。
探究活动1：
观察手机无线充电的过程，思考能量是如何变化的？
探究活动2：
观察下列图片，思考能量是如何变化的？
鸡蛋的内能
水的内能
A球的动能
B球的动能
煮熟的鸡蛋放进冷水里
牛顿摆
探究活动3：
观察下列图片，思考能量从何而来的？
电灯为什么会发光
电能转化为内能和光能
能量可以从一种形式转化为另一种形式
能量可以从一个物体转移到另一个物体
能量不会凭空产生，也不会凭空消失
思考：通过上述图片，你可以得出什么结论？
二、能量守恒定律
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。
2 、表达式：E初=E末
3 、意义：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。
例. 如图所示，一木箱静止于水平面上，现在用一个80 N的水平推力推动木箱前进10 m，木箱受到的摩擦力为60 N，则转化为木箱与地面系统的内能U 和转化为木箱的动能Ek分别是（ ）
A．U＝200 J，Ek＝600 J
B．U＝600 J，Ek＝200 J
C．U＝600 J，Ek＝800 J
D．U＝800 J，Ek＝200 J
解析：由于木箱在推动中受到的滑动摩擦力与其相对位移的乘积为物体的内能，即U＝60×10 J＝600 J。由能量守恒定律可得：Ek＝W总－U＝80×10 J－600 J＝200 J，故B正确。
B
小鸭头部的毛毡“饮水”后，水蒸发吸热，导致头部温度降低。上段玻璃管中的乙醚蒸气被液化，压强减小，液柱上升，小鸭重心上移，直到小鸭倾倒。处于倾倒位置的小鸭，头部再次被浸湿，上下玻璃球内的气体相通，压强相等，乙醚流回下玻璃球内，重心下移，小鸭站立。如此循环往复。可见，小鸭头部“饮水”后水不断蒸发，吸收了察觉不到的空气的热量，才使小鸭能够继续工作下去。
三、永动机不可能制成
1. 饮水小鸭不是永动机
2. 第一类永动机
不需要任何动力或燃料，却能不断地对外做功的机器。
历史上一种永动机的设计
三、永动机不可能制成
三、永动机不可能制成
3. 第一类永动机不可能制成的原因
违背了能量守恒定律。
（1）如果没有外界热源供给热量，则有U2－U1＝W，就是说，如果系统内能减少，即U2（2）层出不穷的永动机设计方案，由于违背了能量守恒定律，无一例外地宣布失败，人类制造永动机的企图是没有任何成功希望的。
本课小结
能量守恒定律
探索能量守恒的足迹
永动机不可能制成：
能量守恒定律
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。
表达式：E初=E末
违背了能量守恒定律
当堂检测
1. 据报道，2011年5月13日，太阳能飞机首次实现跨国飞行，它长达63.4 m的机翼上覆盖着太阳能电池板。下列说法正确的是 （　　）
A.太阳能可以转化为电能
B.太阳能不可以转化为电能
C.太阳能的利用，说明能量可以消失
D.太阳能的利用，说明能量可以创生
A
【解析】　A对，B错：太阳能电池工作时，将太阳能转化为电能。
C、D错：太阳能在用于其他途径过程中，能量是守恒的，没有消失，也没有创生，太阳能的利用，只能说明能量是可以相互转化的。
2.“第一类永动机”是不可能制成的,这是因为它(　　)
A.不符合热力学第一定律
B.做功产生的热量太少
C.由于有摩擦、热损失等因素的存在
D.找不到合适的材料和合理的设计方案
解析：第一类永动机是指不消耗能量而且还能对外做功的机器,故违背了热力学第一定律。
A
3. 如图所示，直立容器内部有被隔板隔开的A、B两部分气体，A的密度小，B的密度大，抽去隔板，加热气体，使两部分气体均匀混合，设在此过程中气体吸热Q，气体内能增量为ΔU，则（　　）
A.ΔU=Q B.ΔUC.ΔU>Q D.无法比较
解析：根据题意，A的密度小，B的密度大，两气体混合均匀后，整体的重心升高，重力势能增加，吸收的热量一部分用来增加内能，一部分用来增加系统的重力势能，根据热力学第一定律：ΔUB
4、汽车关闭发动机后,沿斜面匀速下滑的过程中(　　)
A.汽车的机械能守恒
B.汽车的动能和势能相互转化
C.汽车的机械能转化成内能,汽车的总能量减少
D.汽车的机械能逐渐转化为内能,汽车的总能量守恒
解析：汽车能匀速下滑,一定受阻力作用,克服阻力做功,机械能转化为内能,一部分内能散发出去,汽车的总能量减少。
C
谢 谢！