人教版 (2019)选择性必修 第三册能量守恒定律优秀教学课件ppt

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高中物理选择性必修第三册
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？
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。在科学史上人们真正以“能量”的观念来探索各种运动形式本质的过程却是非常曲折的。
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。也就是说，我们可以用能量的观念把热、电、光、磁等都统一起来描述。
1.俄国化学家盖斯：任何一个化学反应，不论是一步完成，还是分几步完成，放出的总热量相同。这表明一个系统（即参加化学反应的几种物质）存在着一个与热量相关的物理量，在一个确定的化学反应中这个量是不变的。
2.焦耳：他的实验精确地测量了做功与传热之间的等价关系，从而为能量守恒定律奠定了牢固的实验基础，也为能量守恒的定量描述迈出了重要的一步。
3.德国医生迈尔：通过比对不同地区人血颜色的差异，认识到食物中化学能与内能的等效性，即生物体内能量的输入和输出是平衡的。另外，他还通过海水在暴风雨中较热的现象，猜想热与机械运动的等效性。他在1841年和1842年连续写出“论‘自然力’（指能量）守恒”的论文，并推算了多少热与多少功相当。因此，迈尔是公认的第一个提出能量守恒思想的人。
4.德国科学家亥姆霍兹：在不了解迈尔和焦耳研究的情况下，从永动机不可能制成这一事实出发，考察了自然界不同的“力”（指能量）之间的相互关系，提出了“张力”（即势能）与“活力”（即动能）的转化。他还分析了在电磁现象和生物机体中能量的守恒问题。
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.意义：能量守恒定律不仅是一条物理规则，更是人类理解自然秩序的重要基石。它揭示了宇宙运行的内在一致性，限制了可能性的边界，同时也为科技创新提供了根本原则。从蒸汽机到量子计算机，其意义始终贯穿于人类探索和改造世界的过程中。
1.热力学领域：ΔU=Q+W
能量守恒定律的具体体现
2.在力学中：机械能守恒定律
3.在电学中：闭合电路欧姆定律
4.在电磁学中：楞次定律
1.自然界存在着多种不同形式的运动，每种运动对应着一种形式的能量。
如：机械能、内能、电能、化学能、生物能、原子能等
2.不同形式的能量之间可以相互转化。
3.能量守恒定律适用于任何物理现象和物理过程。
“问题”栏目中的饮水小鸭不是永动机。小鸭的头和身由两个玻璃球构成，并通过细玻璃管相连。下球盛有一些乙醚，上球连同尖嘴被吸水毛毡包起来。那么，它是靠什么来维持工作的呢？原来小鸭头部的毛毡“饮水”后，水蒸发吸热，导致头部温度降低。
上段玻璃管中的乙醚蒸气被液化，压强减小，液柱上升（图 甲），小鸭重心上移，直到小鸭倾倒。处于倾倒位置的小鸭，头部再次被浸湿，上下玻璃球内的气体相通，压强相等，乙醚流回下玻璃球内（图乙），重心下移，小鸭站立。如此循环往复。可见，正是因为小鸭头部“饮水”后水不断蒸发，吸收了察觉不到的空气的热量，才使小鸭能够持续工作下去。
17〜18世纪，许多人致力于制造一种机器，它不需要任何动力或燃料，却能不断地对外做功，史称“第一类永动机”。然而，为此目的的任何尝试都失败了。这是为什么呢？
历史上一种永动机的设计
图中为一种所谓“全自动”的机械手表，既不需要上发条，也不用任何电源，却能不停地走下去.这是不是一种永动机？如果不是，维持表针走动的能量是从哪儿来的？
【分析】这不是永动机.手表戴在手腕上，通过手臂的运动，机械手表获得能量，供手表指针走动.若将此手表长时间放置不动，它就会停下来.
1.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