7.10能量转化与守恒定律-安徽省安庆市第二中学人教版高中物理必修二课件 (共24张PPT)

(共24张PPT)
安徽省安庆市第二中学
张华春
一、能量
1、概念：
一个物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量。
一、能量
2、形式：
能量有各种不同的形式。运动的物体具有动能；被举高的物体具有重力势能；发生弹性形变的物体具有弹性势能；由大量粒子构成的系统具有内能。
另外自然界中还存在如化学能、电能、光能、太阳能、风能、潮汐能、原子能等等。
各种形式的是可以相互转化的
一、能量
3、能量的转化
食物具有化学能，我们的身体把这种化学能转化成为维持生命所必须的内能和机械能。
风能转化为电能
各种形式的是可以相互转化的
3、能量的转化
电能转化为内能
太阳能转化为电能
各种形式的是可以相互转化的
3、能量的转化
光能转化为化学能
化学能转化为电能
4、功是能量转化的量度
不同形式的能量之间的转化是通过做功实现的。做功的过程就是各种形式的能量之间转化（或转移的过程，且做了多少功，就有多少能量发生转化（或转移），因此功是能量转化的量度
。
如何认识功能关系？
1．功是能量转化的量度．
做功的过程就是能量转化的过程，做了多少功，就有多少能量发生转化．利用这种关系可以定量地研究能量及其转化的问题。但功和能量是有区别的：功是过程量，能是状态量．只能说处于某一状态的物体(或系统)具有多少能，而不能说这个物体(或系统)具有多少功；功是能量转化的量度，决不能说“功是能的量度”因为功只能用来量度物体状态变化时能量变化的多少．而不能用来量度物体在某一状态所具有的能量．
2．功能关系．
我们关心的大多是能量的变化量，而不是能量的具体数值，能量的转化必须通过做功才能实现，某种力做功往往与某一具体的能量变化相联系，即所谓功能关系．
3．几种常见的功能关系.
功
能的变化
表达式
重力做功
正功
重力势能减少
重力势能变化
WG＝Ep1－Ep2
负功
重力势能增加
弹力做功
正功
弹性势能减少
弹性势能变化
W弹＝Ep1－Ep2
负功
弹性势能增加
名师提示：功和能的关系可以从以下三个层次来理解和把握：
(1)能量有多种不同的形式，且不同形式的能量可以相互转化；
(2)不同形式的能量之间的转化通过做功来实现，即做功的过程就是能量转化的过程；
(3)做了多少功就有多少能量从一种形式转化为另一种形式，即能量转化的多少可用做功的多少来量度．
合力做功
正功
动能增加
动能变化
W合＝E2－E1
负功
动能减少
除重力(或系统内弹力)外其他力做功
正功
机械能增加
机械能
变化
W外＝E2－E1
负功
机械能减少
二、能量守恒定律
1、内容：
能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为其他形式．或者从一个物体转移到另外一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总和保持不变．
通过学习能量守恒定律，你受到了什么启示?
能量守恒定律的建立过程，是人类认识自然的一次重大的飞跃，是哲学和自然科学长期发展和进步的结果．它是最普遍、最重要、最可靠的自然规律之一，而且是大自然普遍和谐性的一种表现形式．和谐美是科学的魅力所在．
恩格斯曾经把能量转化和守恒定律称为“伟大的运动基本规律”，认为它的发现是19世纪自然科学的三大发现之一．
二、能量守恒定律
导致能量守恒定律最后确立的两类重要事实是什么?
确立了永动机的不可能性和发现了各种自然现象之间的相互联系与转化．
17～18世纪许多机械专家就已经论证了永动机是不可能的
法国科学院在1775年就正式决定，不再研究和试验任何永动机
二、能量守恒定律
滚珠永动机???
软臂永动机
阿基米德螺旋永动机
磁力永动机
水塔式永动机
练习
下列对能的转化和守恒定律的认识正确的是
(
)
A.某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加
B.某个物体的能量减少．必然有其他物体的能量增加
C.不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动机是不可能制成的
D.石子从空中落下，最后静止在地面上，说明机械能消失了
A
BC
注意：
能量守恒定律是指能量的总量不变，但更重要的是指转化和转移过程中的守恒。在不同形式的能量间发生转化，在不同的物体间发生转移。
既然能量是守恒的，不可能消灭，为什么我们还要节约能源？
三、能源和能量耗散
1、能源
指能够提供可利用能量的物质，它是人类活动的物质基础。
2
、能
源
分
类
（1）从人类开发能源的历史划分
?常规能源：如煤、石油、天然气、水能等
?新能源：如核能、风能、太阳能、地热能、海洋能等
（2）从使用分类
?一次能源：如煤、石油、天然气、水能、风能、生物质能、海洋能等
?二次能源：如电能、氢能、焦炭等
（3）从能否再生分类
?可再生能源：如水能、风能等
?不可再生能源：如石油、煤等
（4）从对环境的影响分类
?清洁能源：如太阳能、风能等
?非清洁能源：如煤、石油、天然气等
三、能源和能量耗散
既然能量是守恒的，不可能消灭，为什么我们还要节约能源？
3、能量耗散
燃料燃烧时一旦把自己的热量释放出去，它就不会再次自动聚集起来供人类重新利用，电池中的化学能转化为电能，它又通过灯泡转化成内能和光能，热和光被其他物质吸收后变为周围环境的内能，我们无法把这些内能收集起来重新利用．这种现象叫做能量的耗散．
能量耗散与能量守恒是否矛盾，该怎样理解?
能量耗散和能量守恒并不矛盾，能量耗散表明，在能源利用的过程中，即在能量的转化过程中，能量在数量上并没有减少．但是可利用的品质上降低了，从便于利用变为不便于利用了。这是节约能源的根本原因．
这说明能量的耗散从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程的方向性．
能量转化和转移的方向性
内能总是自发地从高温物体向低温物体转移
而不会自发的由低温物体向高温物体转移
能量转化和转移的方向性
机械能可以全部转化为内能，而内能不可全部转化为机械能而不引起其他变化。热机的效率不可能1000/0
例如：一辆行驶的小轿车，燃料燃烧产生的内能有370/0通过发动机散热系统排除，370/0直接由排气管排出，有260/0变为发动机输出的机械能
能量的耗散从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程的方向性。
正是因为能量转化的方向性，能量的利用受这种方向性的制约，所以能量的利用是有条件的，也是有代价的．
通过以上分析我们知道了：
课堂练习
1．能源是人类社会活动的物质基础。人类利用能源大致经历了三个时期，依次是（
）
A.
柴薪时期、煤炭时期、石油时期
B.
柴薪时期、石油时期、煤炭时期
C.
煤炭时期、石油时期、电力时期
D.
畜力时期、热力时期、电力时期
2．关于能量耗散，下列说法中正确的是（
）
A.
能量耗散是指在一定条件下，能量在转化过程中总量减少了
B.
能量耗散表明，能量守恒定律具有一定的局限性
C.
能量耗散表明，能量在数量上并未减少，但在可利用的品质上降低了
D.
能量耗散从能量转化的角度，反映出自然界中宏观过程的方向性
A
CD
一、能量守恒定律
1．内容：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另外一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总和保持不变．
2．建立过程．
二、能源和能量耗散
1．内容：能量转化具有方向性．
2．节约能源的重要意义．
小结