3-3能量守恒定律 课件

课件19张PPT。第三章　热力学基础
第三节　能量守恒定律刀具在砂轮上磨削时，刀具发热是因为通过摩擦力做功，机械能转化为内能．在暖气片上放有一瓶冷水，过一段时间后水变热，这是通过热量传递使这瓶水内能增加．这些实例中，物体的内能为什么增加了？是凭空产生的还是由其他形式能转化来的？能的转化过程中各量之间有什么关系？1．不同形式的能之间可以相互________，例如，电流通过导体时，电能转化为________，燃料燃烧时，________转化为内能，炽热的灯丝发光，内能转化为________．
2．各种形式的能相互转化过程中________，能量守恒定律的内容为：能量既不会凭空________，也不会凭空________，它只能从一种形式________为另一种形式，或者从一个物体________到别的物体；在转化和转移过程中其总量________．转化内能化学能光能守恒产生消失转化　转移不变3．能量守恒定律是自然界中的一条________规律，恩格斯把这一定律称为“伟大的运动基本定律”，并把这一定律和________、达尔文的________________称为19世纪自然科学的三大发现．
4．第一类永动机是指不需要任何________或________却能不断对外________的机器，它不可能造成的原因是违背了__________________．
5．能量守恒定律的发现在物理学理论的发展上使经典物理学从________发展成完整的理论科学，普遍细胞学说生物进化论动力燃料做功能量守恒定律经验科学在哲学上为辩证唯物主义自然观提供了________基础，揭示了自然界中各种不同的________是相互联系的，且在转化过程数量上保持________．所以，能量守恒定律论证了物质运动的________和________．
自然科学运动形式守恒不灭性统一性考点1 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另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体；在转化和转移的过程中其总量不变．
2．对能量守恒定律的理解
(1)能量的存在形式及相互转化．
各种运动形式都有对应的能：机械运动有机械能，分子的热运动有内能，还有诸如电磁能、化学能、原子能等．各种形式的能，通过某种力做功可以相互转化，例如：利用电炉取暖或烧水，电能转化为内能；煤燃烧，化学能转化为内能；列车刹车后，轮子温度升高，机械能转化为内能．
(2)与某种运动形式对应的能是否守恒是有条件的，例如，物体的机械能守恒，必须是只有重力做功；而能量守恒定律是没有条件的，它是一切自然界现象都遵守的基本规律．
(3)能量守恒定律的重要意义．①找到了各种自然现象的公共量度——能量，从而把各种自然现象用定量规律联系起来，揭示了自然规律的多样性和统一性．
②突破了人们关于物质运动的机械观念的范围，从本质上表明了各种运动形式之间相互转化的可能性．能量守恒定律比机械能守恒定律更普遍，它是物理学中解决问题的重要思维方法．
③能量守恒定律与细胞学说、达尔文的生物进化论并称19世纪自然科学中三大发现．例1 如图所示，A、B是两个完全相同的铁球，初温相同．A放在绝热板上，B用绝热绳悬挂．现只让它们吸热，当它们升高相同的温度时，吸热分别为QA、QB，则(　　)
A．QA＝QB　　B．QAQB D．无法确定解析：A、B升高相同的温度，根据Q＝cmΔt可知，升温需要的能量是相同的．由于受热膨胀，A 的重心升高，重力势能增加，吸热QA一部分用于升温，一部分用于增加重力势能ΔEP，即QA＝Q＋ΔEp；B的重心降低，重力势能减小，吸热QB和减少的重力势能ΔEp共同用于升温，即Q＝QB＋ΔEp，显然QA>QB，故C选项正确．
答案：C课 堂训 练1．一个物体沿粗糙斜面匀速滑下，则下列说法正确的是(　　)
A．物体机械能不变，内能也不变
B．物体机械能减小，内能不变
C．物体机械能减小，内能增大，机械能与内能总量减小
D．物体机械能减小，内能增大，机械能与内能总量不变解析：分析除重力以外的其他力做功，题中摩擦力做负功，所以总的机械能减小；而摩擦力做功，机械能转化为内能，所以机械能减小，内能增大，A、B错误；据能量守恒定律，就整个系统来说，机械能和内能的总量保持不变，C错误，D正确．
答案：D课 堂训 练考点2 第一类永动机不可能造成1．第一类永动机
不需要任何动力或燃料却能不断对外做功的机器．
2．第一类永动机不可能造成的原因分析
如果没有外界热源提供热量，由热力学第一定律有Q＝0，ΔU＝W，就是说如果系统的内能减少，则W<0，系统对外做功是要以内能的减少为代价的．如果不消耗内能，应有ΔU＝0，由热力学第一定律可知Q＝－W，这说明，要想源源不断地对外做功，物体必须从热源不断地吸取热量(Q>0)，因此，在无外界能量供给的前提下，这是不可能的．注意：能量守恒定律是自然界中普遍适用的规律，任何能量转化和转移过程都遵循此规律．第一类永动机违背了能量守恒定律，所以第一类永动机永远也不可能造成．
例2如图所示，一演示用的“永动机”转轮由 5 根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装有用形状记忆合金制成的叶片．轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展而“划水”，推动转轮转动．离开热水后，叶片形状迅速恢复，转轮因此能较长时间转动．下列说法正确的是(　　)A．转轮依靠自身惯性转动，不需要消耗外界能量
B．转轮转动所需能量来自形状记忆合金自身
C．转动的叶片不断搅动热水，水温升高
D．叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量解析：形状记忆合金从热水中吸收热量后，伸展划水时一部分热量转变为水和转轮的动能，另一部分释放到空气中，根据能量守恒定律可知只有D项正确．
答案：D课 堂训 练2.
(双选)文艺复兴时期意大利的达·芬奇(Leonardo da Vinci,1452－1519)设计了如图所示的装置．他设计时认为，在轮子转动过程中，右边的小球总比左边的小球离轮心更远些，在两边不均衡的力矩作用下会使轮子沿箭头方向转动不息，而且可以不断地向外输出能量．但实验结果却是否定的．达·芬奇敏锐地由此得出结论：课 堂训 练永动机是不可能实现的．下列有关的说法中正确的是(　　)
A．如果没有摩擦力和空气阻力，该装置就能永不停息地转动，并在不消耗能量的同时不断地对外做功
B．如果没有摩擦力和空气阻力，忽略碰撞中能量的损耗，并给它一个初速度就能永不停息地转动，但在不消耗能量的同时并不能对外做功
C．右边所有小球施加于轮子的动力矩并不大于左边所有小球施于轮子的阻力矩，所以不可能在不消耗能量的同时不断地对外做功D．在现代科学技术比较发达的今天，这种装置可以实现它永不停息的转动，在不消耗其他能量的基础上还能源源不断地对外做功课 堂训 练解析：机器对外做功，就必须消耗能量，永动机违背了能量守恒定律，是不可能实现的．A、D错误，B、C正确．
答案：BC