人教版选择性必修三第三章3.3能量守恒定律学案

3.3能量守恒定律学案
一学科核心素养
物理观念∶通过学习物理学史，感受建立能量的观点的过程，树立能量守恒的世界观。
科学思维∶了解永动机模型，理解永动机不可制成的原因。
科学探究：通过学习能量概念的建立过程，体验科学家探究规律的艰辛与执着。学习他们坚韧不拔的精神。
科学态度与责任∶理解能量守恒定律，能用能量守恒的观点解释自然现象，指导实践活动。体会能量守恒定律是最基本、最普遍的自然规律之一。
二学习重难点
重点：能量守恒定律及其应用。
难点：能量守恒定律及其应用。
三课前预习
1．如图，某自动洗衣机洗衣缸的下部与控水装置的竖直均匀细管相通，细管的上部封闭，并和压力传感器相连接。洗衣缸进水时，细管中的空气被水封闭，随着洗衣缸中水面的升高，细管中的空气被压缩，当细管中空气压强达到一定数值时，压力传感器使进水阀门关闭，达到自动控制水位的目的。假设水位变化时管内空气温度恒定，当水位上升时细管内空气将_________（填“吸热”“放热”），若刚进水时细管被封闭的空气柱长度为L，当空气柱被压缩到0.96L时，压力传感器使洗衣机停止进水，此时洗衣缸与细管内水位的高度差为_________cm。（结果保留两位有效数字，设大气压，水的密度，g取10m/s2）
2．两个内壁光滑、完全相同的绝热汽缸A、B，汽缸内用轻质绝热活塞封闭完全相同的理想气体，如图1所示，现向活塞上表面缓慢倒入细沙，若A中细沙的质量大于B中细沙的质量，重新平衡后，汽缸A内气体的内能______（填“大于”“小于”或“等于”）汽缸B内气体的内能，图2为重新平衡后A、B汽缸中气体分子速率分布图像，其中曲线______（填图像中曲线标号）表示汽缸B中气体分子的速率分布规律。
3．如图所示，这是中国传统玩具饮水鸟。在鸟的面前放上一杯水，用手把鸟嘴浸到水里，“喝”了一口后，又直立起来。之后，无需人的干预，小鸟直立一会儿就会自己俯下身去使鸟嘴浸入水中“喝”水，然后又会直立起来。就这样周而复始，小鸟不停地点头喝水，成为一台神奇的“永动机”。根据所学物理知识，试分析饮水鸟上下运动的能量来源：_______________。当水杯中的水干了之后，小鸟还能上下运动吗？_________（填“能”或“不能”）。
4．不同形式的能量可以通过______过程而发生转化，能量转化的多少是由______来量度的。
5．气缸中气体的压强为，活塞的面积是，气体做等压膨胀，推动活塞移动了，则气体做功是______J，在做功过程中气体吸热，气体的内能改变了______J。
6．下列关于能量转换过程的叙述，违背热力学第一定律的有_______，不违背热力学第一定律、但违背热力学第二定律的有_______。（填正确答案标号）
A．汽车通过燃烧汽油获得动力并向空气中散热
B．冷水倒入保温杯后，冷水和杯子的温度都变得更低
C．某新型热机工作时将从高温热源吸收的热量全部转化为功，而不产生其他影响
D．冰箱的制冷机工作时从箱内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内
7．永动机不可能制成
（1）第一类永动机：不需要任何动力或燃料，却能不断地_______的机器．
（2）第一类永动机由于违背了_______，所以不可能制成．
8．电动机是将_________能转化为_________能的装置。电动机的_________与_________之比叫做电动机的效率。由于电动机运行中总有_________，所以其效率不可能达到_________%。
9．能量守恒定律
（1）探索能量守恒的足迹
（2）能量守恒定律
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其他形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量___________
（3）永动机不可能制成
①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。
②第一类永动机由于违背了___________，所以不可能制成。
四自我检测
1．下列宏观过程不能用热力学第二定律解释的是（　　）
A．大米和小米混合后小米能自发地填充到大米空隙中而经过一段时间大米、小米不会自动分开
B．将一滴红墨水滴入一杯清水中，会均匀扩散到整杯水中，经过一段时间，墨水和清水不会自动分开
C．冬季的夜晚，放在室外的物体随气温的降低，内能不会自发地转化为机械能而动起来
D．随着节能减排措施的不断完善，最终也不会使汽车热机的效率达到100%
2．一定质量理想气体的压强p随体积V变化规律如图所示，从状态A到B的过程中（　　）
A．气体温度保持不变
B．外界对气体做功
C．气体从外界吸收热量
D．气体对器壁单位面积的平均作用力不变
3．一定质量的理想气体沿如图所示的状态变化，ba的延长线过坐标原点，T＝t＋273K，下列说法中正确的是（　　）
A．由a至b，外界对气体不做功
B．气体由c至a，不可能在绝热状态下进行
C．
D．气体由a经b至c吸收的热量等于气体由c至a释放的热量
4．卡诺循环是由法国工程师卡诺于1824年提出的，它可用于分析热机的工作过程，卡诺循环包括四个步骤：等温膨胀、绝热膨胀、等温压缩、绝热压缩。下列相关说法中正确的是（　　）
A．随着设备的改进和技术的提高，热机效率可能达到100%
B．绝热膨胀和绝热压缩过程中，气缸内气体的内能保持不变
C．等温压缩过程中，因外界对气体做功，故气缸内气体内能增大
D．等温膨胀过程中，单位时间内在单位面积上碰撞气缸壁的分子数减少
5．如图所示，气缸内封闭一定质量的理想气体。现缓慢地向活塞上倒一定质量的细沙，忽略环境的温度变化，在此过程中如果气缸、活塞（　　）
A．导热良好，气缸内气体的内能必增大
B．导热良好，气缸内气体向外放热
C．绝热良好，气缸内气体分子的平均动能不变
D．绝热良好，气缸内所有气体分子的运动速率都变大
6．如图所示，内壁光滑的绝热汽缸固定在斜面上，一定质量的绝热活塞把汽缸分成a、b两部分，两部分中封闭有相同质量、相同温度的同种理想气体，初始时活塞用销钉固定，b部分气体的体积小于a部分气体的体积。现拔掉销钉，活塞移动一段距离最终达到平衡状态，则最终状态与初始状态相比（　　）
A．a部分气体温度可能不变
B．b部分气体压强可能不变
C．a部分气体压强可能不变
D．两部分气体内能之和增大
7．一定质量的理想气体在某一过程中，外界对气体做了的功，气体的内能减少了，则下列各式中正确的是（　　）
A．
B．
C．
D．
8．如图所示，上端开口，粗细均匀的U型管的底部中间有一阀门，开始阀门关闭，两管中的水面高度差为h，现将阀门打开，最终两管水面相平，则这一过程中（　　）
A．大气压做正功，重力做负功，水的内能不变
B．大气压不做功，重力做正功，水的内能增大
C．大气压不做功，重力做负功，水的内能增大
D．大气压做负功，重力做正功，水的内能不变
9．最近网络上有人做了一个与电磁感应相关的实验，如图所示，他把一个线圈放置在支架上，旁边放置一个磁铁，用手转动线圈后，线圈就会一直运动下去，演示得有板有眼。这是一种假象，我们应该用科学的物理观念认识此实验，显然它违背了（　　）
A．法拉第电磁感应定律
B．电阻定律
C．欧姆定律
D．能量转化和守恒定律
10．夏天，从湖底形成的一个气泡，在缓慢上升到湖面的过程中没有破裂。若越接近水面，湖内水的温度越高，大气压强恒定，视气泡内气体为理想气体。则气泡缓慢上升过程中，以下说法正确的是（　　）
A．气泡内气体的压强可能不变
B．气泡内气体对外界做功
C．气泡内气体温度升高导致放热
D．气泡内分子单位时间内对气泡壁单位面积的撞击次数增大
参考答案：
三课前预习
1． 放热 42
2． 大于 ①
3． 内能 不能
4． 做功 做功的多少
5． 320 1780
6． B C
7． 对外做功 能量守恒定律
8． 电 机械 输出功率 输入功率 损耗 100
9． 保持不变 能量守恒定律
四自我检测
1．A
2．C
3．B
4．D
5．B
6．D
7．B
8．B
9．D
10．B
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