人教版高中物理必修三 （能源與可持續(xù)發(fā)展）課件教學(xué)

能源與可持續(xù)發(fā)展

化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和機(jī)械能風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能一、能的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能一、能的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能一、能的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能一、能的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化指出下列現(xiàn)象中能量的轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移情況：（1）人在跑步時(shí)，身體發(fā)熱（）（2）風(fēng)吹動(dòng)帆船前進(jìn)（）（3）放在火爐旁的冷水變熱（）（4）電流通過(guò)燈泡，燈泡發(fā)光（）（5）植物進(jìn)行光合作用（）化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能風(fēng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)移到帆船上內(nèi)能由火爐轉(zhuǎn)移給水電能轉(zhuǎn)化為光能光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能：能量的形式?jīng)]改變：能量的形式發(fā)生變化能量轉(zhuǎn)移能量轉(zhuǎn)化無(wú)論能量發(fā)生轉(zhuǎn)移還是轉(zhuǎn)化，總能量保持不變能量變化二、能量守恒定律能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，而在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移過(guò)程中，能量的總量保持不變。二、能量守恒定律二、能量守恒定律永動(dòng)機(jī)是不可能制成的永動(dòng)機(jī)：不消耗任何能量，卻可以源源不斷地對(duì)外做功，這種機(jī)器叫永動(dòng)機(jī)。

（人們把這種不消耗能量的永動(dòng)機(jī)叫第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)）。二、能量守恒定律永動(dòng)機(jī)是不可能制成的磁力永動(dòng)機(jī)滾珠永動(dòng)機(jī)軟臂永動(dòng)機(jī)螺旋永動(dòng)機(jī)水塔式永動(dòng)機(jī)17～18世紀(jì)許多機(jī)械專(zhuān)家就已經(jīng)論證了永動(dòng)機(jī)是不可能的法國(guó)科學(xué)院在1775年就正式?jīng)Q定，不再研究和試驗(yàn)任何永動(dòng)機(jī)。永動(dòng)不可能制成的原因：根據(jù)能量守恒定律，任何一部機(jī)器，只能使能量從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，而不能無(wú)中生有地制造能量，因此第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)是不可能制成的。

二、能量守恒定律1.能量守恒定律同生物進(jìn)化論、細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)被恩格斯譽(yù)為19世紀(jì)的三個(gè)最偉大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。2.能量守恒定律是在無(wú)數(shù)實(shí)驗(yàn)事實(shí)的基礎(chǔ)上建立起來(lái)的，是自然科學(xué)的普遍規(guī)律之一。3.自然界一切已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的過(guò)程都遵守能量守恒定律。凡是違反能量守恒定律的過(guò)程都是不可能實(shí)現(xiàn)的，例如“永動(dòng)機(jī)”只能以失敗而告終。4.機(jī)械能守恒定律只是能量守恒定律的特例。能量守恒定律的意義：二、能量守恒定律例1.下列對(duì)能的轉(zhuǎn)化和守恒定律的認(rèn)識(shí)正確的是（）A.某種形式的能減少，一定存在其他形式的能增加B.某個(gè)物體的能量減少，必然有其他物體的能量增加C.不需要任何外界的動(dòng)力而持續(xù)對(duì)外做功的機(jī)器——永動(dòng)機(jī)是不可能制成的D.石子從空中落下，最后靜止在地面上，說(shuō)明機(jī)械能消失了ABC例2.一個(gè)物體沿粗糙斜面勻速滑下，則下列說(shuō)法正確的是（）A.物體機(jī)械能不變，內(nèi)能也不變B.物體機(jī)械能減小，內(nèi)能不變C.物體機(jī)械能減小，內(nèi)能增大，機(jī)械能與內(nèi)能總量減小D.物體機(jī)械能減小，內(nèi)能增大，機(jī)械能與內(nèi)能總量不變D思考與討論既然能量是守恒的，不可能消滅，為什么我們還要節(jié)約能源？三、能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性燃料燃燒時(shí)一旦把自己的熱量釋放出去，它就不會(huì)再次自動(dòng)聚集起來(lái)供人類(lèi)重新利用，電池中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，它又通過(guò)燈泡轉(zhuǎn)化成內(nèi)能和光能，熱和光被其他物質(zhì)吸收后變?yōu)橹車(chē)h(huán)境的內(nèi)能，我們無(wú)法把這些內(nèi)能收集起來(lái)重新利用。這種現(xiàn)象叫做能量的耗散。三、能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性可以看出，由于取暖和使用電器，室內(nèi)溫度比室外高。熱量散失到室外后，不能回收重新利用。一座房屋的紅外線(xiàn)照片三、能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性能量耗散與能量守恒是否矛盾，該怎樣理解？

能量耗散和能量守恒并不矛盾，能量耗散表明，在能源利用的過(guò)程中，即在能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程中，能量在數(shù)量上并沒(méi)有減少。但是可利用的品質(zhì)上降低了，從便于利用變?yōu)椴槐阌诶昧恕＿@是節(jié)約能源的根本原因。這說(shuō)明能量的耗散從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中宏觀過(guò)程的方向性。內(nèi)能總是自發(fā)地從高溫物體向低溫物體轉(zhuǎn)移而不會(huì)自發(fā)的由低溫物體向高溫物體轉(zhuǎn)移三、能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能而內(nèi)能不可全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能而不引起其他變化熱機(jī)的效率不可能100%例如：一輛行駛的小轎車(chē)，燃料燃燒產(chǎn)生的內(nèi)能有37%通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)散熱系統(tǒng)排除，37%直接由排氣管排出，有26%變?yōu)榘l(fā)動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能。三、能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性

1.能量的耗散從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中宏觀過(guò)程的方向性。

正是因?yàn)槟芰哭D(zhuǎn)化的方向性，能量的利用受這種方向性的制約，所以能量的利用是有條件的，也是有代價(jià)的。三、能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性

2.能源危機(jī)的含義

在能源的利用過(guò)程中，即在能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程中，能量在數(shù)量上并未減少，但在可利用的品質(zhì)上降低了，從便于利用的變成不便于利用的了。

3.能量轉(zhuǎn)化的方向性與節(jié)約能源的必要性

能量耗散反映了能量轉(zhuǎn)化的宏觀過(guò)程具有方向性，所以能源的利用是有條件的，也是有代價(jià)的，所以自然界的能量雖然守恒，但還是很有必要節(jié)約能源。（1）從人類(lèi)開(kāi)發(fā)能源的歷史劃分常規(guī)能源：如煤、石油、天然氣、水能等新能源：如核能、風(fēng)能、太陽(yáng)能、地?zé)崮?、海洋能等?）從使用分類(lèi)一次能源：如煤、石油、天然氣、水能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、海洋能等二次能源：如電能、氫能、焦炭等四、能源的分類(lèi)與應(yīng)用（3）從能否再生分類(lèi)可再生能源：如水能、風(fēng)能、潮汐能等不可再生能源：如石油、煤等（4）從對(duì)環(huán)境的影響分類(lèi)清潔能源：如太陽(yáng)能、風(fēng)能等非清潔能源：如煤、石油、天然氣等四、能源的分類(lèi)與應(yīng)用五、能源與社會(huì)發(fā)展1.柴薪時(shí)期出現(xiàn)年代：五六十萬(wàn)年前火的使用是人類(lèi)在能源利用上的第一個(gè)里程碑，它使人類(lèi)脫離了茹毛飲血的時(shí)代。人類(lèi)利用能源大致經(jīng)歷了三個(gè)時(shí)期，即柴薪時(shí)期，煤炭時(shí)期，石油時(shí)期。五、能源與社會(huì)發(fā)展2.煤炭時(shí)期出現(xiàn)年代：2000年前蒸汽機(jī)的廣泛使用，帶動(dòng)了工業(yè)革命和資本主義社會(huì)的成長(zhǎng)。人類(lèi)利用能源大致經(jīng)歷了三個(gè)時(shí)期，即柴薪時(shí)期，煤炭時(shí)期，石油時(shí)期。五、能源與社會(huì)發(fā)展3.石油時(shí)期

出現(xiàn)年代：19世紀(jì)80年代內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展推動(dòng)了19世紀(jì)末，20世紀(jì)初開(kāi)始的機(jī)械化和電氣化進(jìn)程。人類(lèi)利用能源大致經(jīng)歷了三個(gè)時(shí)期，即柴薪時(shí)期，煤炭時(shí)期，石油時(shí)期。實(shí)驗(yàn)：

導(dǎo)體電阻率的測(cè)量

電阻定律2.決定式：1.內(nèi)容：

3.適用條件：溫度一定,粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)體，或濃度均勻的電解液。

導(dǎo)體的電阻率1.意義：反映材料導(dǎo)電性能好壞的物理量。2.定義式：

導(dǎo)體電阻率的測(cè)量

：測(cè)量導(dǎo)體的橫截面積。：測(cè)量導(dǎo)體的長(zhǎng)度。：測(cè)量導(dǎo)體的電阻。

一、長(zhǎng)度的測(cè)量及測(cè)量工具的選用游標(biāo)卡尺一、長(zhǎng)度的測(cè)量及測(cè)量工具的選用游標(biāo)卡尺

0510游標(biāo)尺一、長(zhǎng)度的測(cè)量及測(cè)量工具的選用游標(biāo)卡尺01當(dāng)左右測(cè)腳合在一起，游標(biāo)的零刻度線(xiàn)與主尺的零刻度線(xiàn)重合時(shí)，只有游標(biāo)的第10條刻度線(xiàn)與主尺的9mm刻度線(xiàn)重合，其余的刻度線(xiàn)都不重合。游標(biāo)的第一條刻度線(xiàn)在主尺的1mm刻度左邊0.1mm處，游標(biāo)的第二條刻度線(xiàn)在主尺的2mm刻度左邊0.2mm處等等。游標(biāo)的第幾條刻度線(xiàn)與主尺的刻度線(xiàn)重合，就是零點(diǎn)幾毫米。（1）10分度游標(biāo)卡尺的原理02010一、長(zhǎng)度的測(cè)量及測(cè)量工具的選用游標(biāo)卡尺當(dāng)左右測(cè)腳合在一起，游標(biāo)的零刻度線(xiàn)與主尺的零刻度線(xiàn)重合時(shí)，只有游標(biāo)的第20條刻度線(xiàn)與主尺的19mm刻度線(xiàn)重合，其余的刻度線(xiàn)都不重合。游標(biāo)的第一條刻度線(xiàn)在主尺的1mm刻度左邊0.05mm處，游標(biāo)的第二條刻度線(xiàn)在主尺的2mm刻度左邊0.1mm處，等等。游標(biāo)的第n條刻度線(xiàn)與主尺的刻度線(xiàn)重合，就是0.05×n毫米。（2）20分度游標(biāo)卡尺的原理0123012345678910一、長(zhǎng)度的測(cè)量及測(cè)量工具的選用游標(biāo)卡尺主尺的最小分度是1mm，游標(biāo)尺上有50個(gè)小的等分刻度它們的總長(zhǎng)等于49mm，因此游標(biāo)尺的每一分度與主尺的最小分度相差0.02mm，……（3）50分度游標(biāo)卡尺012345678910一、長(zhǎng)度的測(cè)量及測(cè)量工具的選用游標(biāo)卡尺的使用（1）首先要弄清該尺的精度。（2）接著從主尺上讀出整毫米數(shù)。（3）再?gòu)挠螛?biāo)尺上讀出不足1毫米的長(zhǎng)度值。（4）最后確定測(cè)量結(jié)果。讀數(shù)規(guī)則：主尺刻度（整mm值）+游標(biāo)刻度（小于整mm值）

注意：不需估讀！讀數(shù)=主尺整mm值+精確度×游標(biāo)尺的對(duì)齊刻度數(shù)1.游標(biāo)卡尺的主尺最小分度為

，圖1尺的精度是

mm，讀數(shù)是

mm;

圖2中的精度是

mm，讀數(shù)是

mm.1mm0.140.80.0510.45圖1圖22.讀出以下各游標(biāo)尺的測(cè)量值10.95mm9.8mm11.80mm3.游標(biāo)卡尺讀數(shù)練習(xí)①②③④0.65mm79.90mm99.60mm100.15mm⑤⑥（此尺的游標(biāo)尺上共50個(gè)分度）70.08mm100.20mm一、長(zhǎng)度的測(cè)量及測(cè)量工具的選用螺旋測(cè)微器一、長(zhǎng)度的測(cè)量及測(cè)量工具的選用螺旋測(cè)微器

一、長(zhǎng)度的測(cè)量及測(cè)量工具的選用螺旋測(cè)微器3.使用方法：

（1）測(cè)量時(shí)，在測(cè)微螺桿快靠近被測(cè)物體時(shí)應(yīng)停止使用旋鈕，而改用微調(diào)旋鈕，避免產(chǎn)生過(guò)大的壓力，既可使測(cè)量結(jié)果精確，又能保護(hù)螺旋測(cè)微器。（2）在讀數(shù)時(shí)，要注意固定刻度尺上表示半毫米的刻線(xiàn)是否已經(jīng)露出。（3）讀數(shù)時(shí)，千分位有一位估讀數(shù)字，不能隨便扔掉，即使固定刻度的零點(diǎn)正好與可動(dòng)刻度的某一刻度線(xiàn)對(duì)齊，千分位上也應(yīng)讀取為“0”。（4）當(dāng)小砧和測(cè)微螺桿并攏時(shí)，可動(dòng)刻度的零點(diǎn)與固定刻度的零點(diǎn)不相重合，將出現(xiàn)起點(diǎn)誤差，應(yīng)加以修正，即在最后測(cè)長(zhǎng)度的讀數(shù)上去掉起點(diǎn)誤差的數(shù)值。一、長(zhǎng)度的測(cè)量及測(cè)量工具的選用螺旋測(cè)微器14.134mm8.561mm一、長(zhǎng)度的測(cè)量及測(cè)量工具的選用螺旋測(cè)微器1.783mm1.780mm5.033mm1.某同學(xué)利用游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器分別測(cè)量一圓柱體工件的直徑和高度，測(cè)量結(jié)果如圖(a)和(b)所示。

該工件的直徑為_(kāi)_______cm，高度為_(kāi)_______mm。1.2206.861

2．某同學(xué)測(cè)定一金屬桿的長(zhǎng)度和直徑，示數(shù)如圖甲、乙所示，則該金屬桿的長(zhǎng)度和直徑分別為_(kāi)_______cm和________mm。60.104.203．(1)如圖甲、乙所示的兩把游標(biāo)卡尺，它們的游標(biāo)尺分別為9mm長(zhǎng)10等分、19mm長(zhǎng)20等分，則讀數(shù)依次為_(kāi)_______mm、________mm。(2)使用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑，示數(shù)如圖所示，則金屬絲的直徑是________mm。17.523.352.140二、金屬絲電阻率的測(cè)量一、實(shí)驗(yàn)原理1．用伏安法測(cè)出金屬絲的電阻，實(shí)驗(yàn)電路如圖。

二、金屬絲電阻率的測(cè)量1.電阻絲有效長(zhǎng)度的測(cè)量2.電阻絲直徑的測(cè)量二、物理量的測(cè)量毫米刻度尺：測(cè)定金屬絲的長(zhǎng)度（接入電路的）二、金屬絲電阻率的測(cè)量3.電阻的測(cè)量二、物理量的測(cè)量電流表、電壓表：測(cè)定金屬絲的電流和電壓，計(jì)算電阻二、金屬絲電阻率的測(cè)量三、數(shù)據(jù)處理1．在求Rx的值時(shí)可用兩種方法2．計(jì)算電阻率

二、金屬絲電阻率的測(cè)量四、誤差分析1．金屬絲的橫截面積是利用直徑計(jì)算而得，直徑的測(cè)量是產(chǎn)生誤差的主要來(lái)源之一。2．采用伏安法測(cè)量金屬絲的電阻時(shí)，由于采用的是電流表外接法，測(cè)量值小于真實(shí)值，使電阻率的測(cè)量值偏小。3．金屬絲的長(zhǎng)度測(cè)量、電流表和電壓表的讀數(shù)等會(huì)帶來(lái)偶然誤差。4．由于金屬絲通電后發(fā)熱升溫，會(huì)使金屬絲的電阻率變大，造成測(cè)量誤差。二、金屬絲電阻率的測(cè)量1．金屬絲的電阻值較小，實(shí)驗(yàn)電路一般采用電流表外接法。2．測(cè)量金屬絲的有效長(zhǎng)度，是指測(cè)量金屬絲接入電路的兩個(gè)端點(diǎn)之間的長(zhǎng)度，即電壓表兩端點(diǎn)間的金屬絲長(zhǎng)度，測(cè)量時(shí)應(yīng)將金屬絲拉