《能量守恒定律》课件

第三章热力学定律3.3能量守恒定律目录CONTENTS1

学习目标2

新课导入3

新课讲解4

课堂小结5

当堂小练1.理解能量守恒定律，知道能量守恒定律是自然界普遍遵从的基本规律.2.知道第一类永动机是不可能制成的.学习目标让“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?新课导入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。人类对能量的认识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、探索足迹新课讲解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。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。三、第一类永动机2、永动机给我们的启示人类利用和改造自然时，必须遵循自然规律.1、第一类永动机概念：不需要任何动力或燃料，却能源源不断地对外做功.结果：无一例外地归于失败.原因：违背了热力学第一定律.著名科学家达·芬奇早在15世纪就提出过永动机不可能的思想，他曾设计过一种转轮，如图所示.在转轮边沿安装一系列的容器，容器中充了一些水银，他想水银在容器中移动有可能使转轮永远地转动，但是经过仔细研究之后，得出了否定的结论.他从许多类似的设计方案中认识到永动机的尝试是注定要失败的.他写道：“永恒运动的幻想家们！你们的探索何等徒劳无功！还是去做淘金者吧！”达·芬奇设想的永动机

滚球永动机17世纪，英国有一个被关在伦敦塔下叫马尔基斯的犯人，他做了一台可以转动的“永动机”，如图所示.转轮直径达4.3米，有40个各重23千克的钢球沿转轮辐翼外侧运动，使力矩加大，待转到高处时，钢球会自动地滚向中心.据说，他曾向英国国王查理一世表演过这一装置.国王看了很是高兴，就特赦了他.其实这台机器是靠惯性来维持短时运动的.

滚球永动机

软臂永动机19世纪有人设计了一种特殊机构，如图所示.它的臂可以弯曲.臂上有槽，小球沿凹槽滚向伸长的臂端，使力矩增大.转到另一侧，软臂开始弯曲，向轴心靠拢.设计者认为这样可以使机器获得转矩.然而，他没有想到力臂虽然缩短了，阻力却增大了，转轮只能停止在原地.软臂永动机

把水池的水提到高处，再让升高的水推动水轮机，水轮机除了带动水磨做功以外，还可使阿基米得螺旋转不断提水，如此周而复始，不就可以无需担心天旱水枯了吗？一时间，响应他的人大有人在，形形色色的自动水轮机陆续提出，竟出现了热潮.1.水沟2.阿基米得螺旋3.水轮4.水磨阿基米得螺旋永动机阿基米得螺旋永动机1681年，英国有一位著名的医生弗拉德提出一个建议，利用阿基米得螺旋.磁力永动机大约在1570年，意大利有一位教授叫泰斯尼尔斯，提出用磁石的吸力可以实现永动机.他的设计如图所示.A是一个磁石，铁球G受磁石吸引可沿斜面滚上去，滚到上端的E处，从小洞B落下，经曲面BFC返回，复又被磁石吸引，铁球就可以沿螺旋途径连续运动下去.大概他那时还没有建立库仑定律，不知道磁力大小是与距离的平方成反比变化的，只要认真想一想，其荒谬处就一目了然了.磁力永动机

永动机：不消耗任何能量，却可以源源不断地对外做功，这种机器叫永动机.人们把这种不消耗能量的永动机叫第一类永动机.（不吃草的马）根据能量守恒定律，任何一部机器，只能使能量从一种形式转化为另一种形式，而不能无中生有地制造能量，因此第一类永动机是不可能制成的.课堂小结学以致用·随堂检测全达标1.(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．煤燃烧是内能转化为化学能D．风车发电是风的动能转化为电能答案：ABD解析：用太阳灶烧水是光能转化为内能，A正确；电灯发光是电能转化为光能，B正确；煤燃烧是化学能转化为内能，C错误；风车发电是风的动能转化为电能，D正确．2.如图所示是密闭的汽缸，外力推动活塞P压缩气体(可视为理想气体)，对缸内气体做功800J，同时气体向外界放热200J，则缸内气体的(

)A．温度升高，内能增加600JB．温度升高，内能减少200JC．温度降低，内能增加600JD．温度降低，内能减少200J答案：A解析：对一定质量的理想气体，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，ΔU＝800J＋(－200J)＝600J，ΔU为正，表示内能增加了600J，对一定质量的理想气体来说，内能等于所有分子动能的和，内能增加，则气体分子的平均动能增加，温度升高，A正确．3.(多选)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，斜坡上端有一个小孔，斜面下有一个连接小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，那么由于磁铁的吸引，小铁球就会向上运动，当小球运动到小孔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上端，到小孔P处又掉下．关于维尔金斯“永动机”，正确的认识应该是(

)A.一定不可能实现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．违背了能量守恒定律答案：AD解析：维尔金斯“永动机”不可能实现，因为它违背了能量守恒定律．小球上升过程中，磁场力对小球做正功，使小球增加了机械能；但小球下落时，同样也受到磁场力，而且磁场力做负功，这个负功与上升过程的正功相互抵消，可见，即使忽略摩擦，要想在Q处对外做功，也是没有能量来源的，所以维尔金斯“永动机”不可能实现．故选A、D.4．如图所示，一定质量