新教材同步系列2024春高中物理第三章热力学定律第二节能量守恒定律及其应用课件粤教版选择性必修第三册

第三章热力学定律第二节能量守恒定律及其应用学习目标学法与考法1．学会运用热力学第一定律解释自然界能量的转化、转移问题(难点)2．理解能量守恒定律，知道能量守恒定律是自然界普遍遵循的规律(重点)3．理解第一类永动机是不可能制成的(难点)学法：①通过实例理解能量守恒定律．②通过查阅资料，理解能量守恒是自然界普遍遵循的重要规律考法：①考查能量守恒定律的理解和运用．②考查热力学第一定律和气体状态方程的综合运用知识导图课前·

自主预习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__________为其他形式，或者从一个物体__________到别的物体，在转化或转移的过程中，_____________保持不变．2．意义(1)各种形式的能可以___________．(2)各种物理现象可以用______________联系在一起．能量守恒定律转化转移能量的总量相互转化能量守恒定律运动的物体在阻力作用下会停下来，其机械能会凭空消失了吗？【答案】运动的物体在阻力作用下会停下来，克服阻力做功，其机械能转化为内能．微思考(多选)下列关于能量转化现象的说法中，正确的是 (

)A．用太阳灶烧水是光能转化为内能B．电灯发光是电能转化为光能C．核电站发电是电能转化为内能D．生石灰放入盛有凉水的烧杯里，水温升高是动能转化为内能【答案】AB【解析】A中是光能转化为内能，C中是核能转化为电能，D中是化学能转化为内能，A、B正确．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．不可制成的原因：违背了__________定律．永动机对外做功能量守恒课堂·

重难探究1．能量的存在形式及相互转化(1)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．(2)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．对能量守恒定律的理解及应用(3)某种形式的能减少，一定有其他形式的能增加，且减少量和增加量一定相等．(4)某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等．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，必须是只有重力或系统内的弹力做功；而能量守恒定律是没有条件的，它是一切自然现象都遵守的基本规律．3．第一类永动机失败的原因分析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＜U1，则W＜0，系统对外做功是要以内能减少为代价的．若想源源不断地做功，就必须使系统不断回到初始状态，在无外界能量供给的情况下是不可能的．能量守恒定律的理解及应用例1如图所示为冲击摆实验装置，一质量为m的子弹以v0射入质量为M的沙箱后与沙箱合为一体，共同摆起一定高度h，则整个过程中子弹和沙箱由于相互作用所产生的内能为多少？(不计空气阻力)变式1

(2023年聊城检测)某地强风风速为14m/s，设空气密度为ρ＝1.3kg/m3，若某风力发电机的风扇叶片长10m，当风通过风扇的扇叶时，其动能的20%将转化为电能，则该风力发电机的功率是多大？利用能量守恒定律解题的方法在应用能量守恒定律处理问题时，首先要弄清系统有多少种能量相互转化，分析哪种形式的能量增加了，哪种形式的能量减少了；或者弄清哪个物体的能量增加，哪个物体的能量减少，增加量等于减少量．小练·

随堂巩固1．(多选)(2023年佛山检测)关于能量和能量守恒，下列表述正确的是 (

)A．能量可以从一种形式转化为另一种形式B．能量可以从一个物体转移到另一个物体C．第一类永动机不可能制成是因为违背了能量守恒定律D．满足能量守恒定律的物理过程一定能自发进行【答案】ABC【解析】根据能量守恒定律，能量可以从一种形式转化为另一种形式，也可以从一个物体转移到另一个物体，A、B正确；第一类永动机不可能制成是因为它违背了能量守恒定律，C正确；自然界的宏观热现象的过程都有方向性，满足能量守恒定律的物理过程不一定能自发进行，D错误．2．(多选)下列关于能量守恒定律的认识正确的是 (

)A．某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加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械(第一类永动机)不可能制成D．能量是守恒的，所以能源永不枯竭【答案】ABC【解析】由能量守恒定律可知，某种形式的能量减少，必然有其他形式的能量增加，A正确；由能量守恒定律可知，某个物体能量减少，必然有其他物体能量增加，B正确；不需要任何外界的动力而持续对外做功的第一类永动机不可能制成，因为它违背了能量守恒定律，C正确；能量与能源不同，能量是守恒的，但随着能量的耗散，能量可以利用的品质会下降，则依然要节约能源，D错误．3．(2023年惠州检测)大约在1670年，英国赛斯特城的主教约翰·维尔金斯设计了一种磁力“永动机”．如图所示，在斜坡顶上放一块强有力的磁铁AB，斜坡上端有一个圆孔P，斜面下有一个连接圆孔直至底端的弯曲轨道，维尔金斯认为：如果在斜坡底端放一个小铁球C，那么由于磁铁的吸引，小铁球就会向上运动，当小球运动到圆孔P处时，它就要掉下，再沿着斜面下的弯曲轨道返回斜坡底端Q，由于有速度而可以对外做功，然后又被磁铁吸引回到上端，到圆孔P处又掉下．在以后的二百多年里，维尔金斯的永动机居然改头换面地出现过多次，其中一次是在1878年，即在能量转化和守恒定律确定20年后，竟在德国取得了专利权．关于维尔金斯“永动机”，正确的认识应该是 (

)A．符合理论规律，一定可以实现，只是实现时间早晚的问题B．如果忽略斜面的摩擦，维尔金斯“永动机”一定可以实现C．如果忽略斜面的摩擦，铁球质量较小，磁铁磁性又较强，则维尔金斯“永动机”可以实现D．违背能量转化和守恒定律，不可能实现【答案】D【解析】根据上述，维尔金斯“永动机”不消耗能量，又能源源不断对外做功，这是第一类永动机，违背了能量转化和守恒定律，不可能实现，故选D．4．(2023年东莞测试)如图所示，一物体质量m＝2kg，在倾角θ＝37°的斜面上的A点以初速度v0＝3m/s下滑，A点距弹簧上端挡板位置B点的距离AB＝4m．当物体到达B点后将弹簧压缩到C点，最大压缩量BC＝0.2m，然后物体又被弹簧弹上去，弹到的最高位置为D点，D点距A点的距