高中物理 第4章 能量守恒与热力学定律 1 能量守恒定律的发现 2 热力学第一定律教师用书 教科版选修3-3-教科版高二选修3-3物理学案VIP免费

1．能量守恒定律的发现2．热力学第一定律学习目标知识脉络1.了解能量守恒定律的发现过程．2．理解能量守恒定律，会用能量的观点解释自然现象．(难点)3．知道第一类永动机不可能制成．4．理解热力学第一定律．(重点)5．会用ΔU＝W＋Q解决一些简单问题．(重点)能量守恒定律[先填空]1．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另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变．(2)意义①各种形式的能可以相互转化．②各种互不相关的物理现象可以用能量守恒定律联系在一起．2．第一类永动机不可能制成(1)第一类永动机：不需要任何动力或燃料，却能不断地对外做功的机器．(2)第一类永动机不可能制成的原因：违背了能量守恒定律．(3)意义：正是历史上设计永动机的失败，才使后人的思考走上了正确的道路．[再判断]1．各种能量之间可以转移或转化，但总量保持不变．(√)2．运动的物体在阻力作用下会停下来，说明机械能凭空消失了．(×)3．第一类永动机不能制成，是因为它违背了能的转化和守恒定律．(√)[后思考]有一种所谓“全自动”机械手表(如图411所示)，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？图411【提示】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1指针走动．若将此手表长时间放置不动，它就会停下来．1．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．2．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．3．各种形式的能在转化和转移过程中总量守恒无需任何条件，而某种或几种形式的能的守恒是有条件的．例如：物体的机械能守恒，必须是只有重力或弹力做功．4．意义：能量守恒定律的发现，使人们进一步认识到，任何一部机器，只要对外做功，都要消耗能量，都只能使能量从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，而不能无中生有地创造能量．不消耗能量，却可以源源不断地对外做功的机器(第一类永动机)是不可能制成的．1．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E．风车发电是风的动能转化为电能【解析】A选项中是光能转化为内能，C选项中是核能转化为电能，D选项中是化学能转化为内能，A、B、E选项正确．【答案】ABE2．下列对能量的转化和守恒定律的认识正确的是()【导学号：74320058】A．某种形式的能量减少，一定存在其他形式能量的增加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——第一类永动机是不可能制成的D．石子从空中落下，最后停止在地面上，说明机械能消失了E．汽车刹车而停止，汽车的动能消失了【解析】A选项是指不同形式的能量间的转化，转化过程中能量是守恒的，B选项是指能量在不同的物体间发生转移，转移过程中能量是守恒的．这正好是能量守恒定律的两个方面——转化与转移．第一类永动机是不可能制成的，因为它违背了能量守恒定律，所以A、B、C正确；D选项中石子的机械能在变化，比如受空气阻力作用，机械能可能减少，但机械能并没有消失，能量守恒定律表明能量既不会创生，也不会消失，故D、E是错误的．【答案】ABC3．风沿水平方向以速度v垂直吹向一直径为d的风车叶轮，设空气密度为ρ，风的动能有50%转化为风车的动能，风车带动水车将水提高h的高度，效率为80%.求单位时间内最多可提升的水的质量．【解析】在时间t内吹在风车上的空气的质量为m1＝πd2·vt·ρ，风的动能Ek＝m1v2＝πd2v3tρ.根据题意πd2v3tρ×50%×80%＝mgh，则＝.【答案】2应用能量守恒定律的思路方法(1)能量守恒的核心是总能量不变，因此在应用能量守恒定律时应首先分清系统中哪些能量在相互转化，是通过哪些力做功实现的，这些能量分别属于哪些物体，然后再寻找合适的守恒方程式．(2)在应用能量守恒定律分析问...