精 品 教 学 课 件高中物理选择性必修第三册 RJ


第三章 热力学定律3.3 能量守恒定律


C
O
N
T
E
N
T
S1 学习目标2 新课导入3 新课讲解4 课堂小结5 当堂小练
目 录


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。


和总结能量守恒定律
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


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
的鸡蛋放进冷水里 牛顿摆
的内能 水的内能 A球
的动能 B球的动能 煮熟
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
探


考：通过上述图片，你可以得出什么结论？
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
能量可以从一种形式


、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=EE初：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。
二


：不需要任何动力或燃料，却能源源不断地对外做功. 结果
：无一例外地归于败失. 原因：违背
了热力学第一定律.
给我们的启示 人类
利用和改造自然时，必须 自然规律.遵循 1、 第一类永动机 概念
三、第一类永动机 2、永动机


科学家达· 芬奇早15在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
！你探索们的何等劳徒功无！还是去做淘金者吧！
想的永动机
” 达·芬奇设
著名


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
直米达4.3径，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
，钢球自动会滚向地中据心.说，他曾向英国国王查
一世表理演过这一国王看装置.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
滚球


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，
设计者心靠拢.向轴认为这样以可使机器获得转矩.然而，
他没有想到力臂虽然缩短了，阻力却增大了，转轮只
能停止在地原. 软臂
永动机
软臂


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.
沟 2.阿
基米得螺旋3.水
轮 4.水
磨 阿
基米得螺旋永动机 阿
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
把


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，从小落洞B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
磁力永动机 大


：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.
永动机


课堂小结


学现象关于热和学规律，下热列说法中确正的是（　　）A．布朗
运动就是液体分子的热运动B．
用油膜法测分子直径的实验中，应使用纯油酸滴到水面上C．
第一类永动机不可能制成是因为它违背了能量守恒定律D．
用活塞压缩汽缸里的空气，对空气，功做3.0×105 J同时空气的内能
，2.2×105 J增加则空气从外界吸05.2×1热5 J当堂小练
1．


布朗：A．析运动是小颗粒的运动，只是间接反映了液体分子的无规
则运动，故A错误；B．
用油膜法测分子直径的实验中，应使用油酸溶液滴到水面上，便
于稀释后紧密排列在水面上，故B错误；C．
第一类永动机违背了能量守恒定律，正确C故；D．
由热力学第一定律+U=W△Q可知，空气向外界散10.8×出05J的热量，
故D错误；故
选C。答
案:C
解


空形成的冰雹加速下落，并有部分熔化，以下说法中不正确的是
（　　）A．只
有重力做功，冰雹下落时机械能守恒B．
冰雹的势能转化为冰雹的动能C．
冰雹的内能增大D．
冰雹的机械能不守恒
2.高


析：AD．除了重力做功，还有阻力做功，所以冰雹下落时机械能不守恒，
则A错误，符合题意确D；正，不符合题意；BC．
冰雹的势能转化为冰雹确与内能，所的动能BC正以，不符合题意
；故
选A。答
案:A
解


力发电是一种环保的电能获取方为式图.某风力发电站外观
图．假设当地水平风速该10m约为，/s风力发电站利用风的动能
转化为电能的效率约为20％，风力发电机的叶片长度为10m，
空气的密.291度是kg/m³，某一工厂用电的功率3为20kW，
则大约需要多少台这样风机同力发电时为该工厂供电（
）A．6 B．8 C．10 D．12
3. 风


析：叶片旋转所形成的圆面积为
t秒内流过该圆面积的风柱体积为风柱
体的质量为风柱
体的动能为
解


化成的电能为发出的电功
率为故
需要故
选B。
转


THANKS