人教版高中物理選修三(學(xué)案)能量守恒定律

能量守恒定律【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．掌握能量守恒定律，理解這個(gè)定律的重要意義。會(huì)用能量守恒的觀點(diǎn)分析物理現(xiàn)象。2．能綜合運(yùn)用學(xué)過(guò)的知識(shí)，用能量守恒定律進(jìn)行有關(guān)計(jì)算，分析、解決有關(guān)問(wèn)題。【學(xué)習(xí)重難點(diǎn)】能量轉(zhuǎn)化和守恒定律的理解及綜合應(yīng)用?！緦W(xué)習(xí)過(guò)程】一、探索能量守恒的足跡1．不同形式的能描述下圖分別主要描寫(xiě)的是什么形式的能。（）（）（）（）2．能量之間的轉(zhuǎn)化判斷下圖分別是哪幾種能量之間的相互轉(zhuǎn)化。（）（）（）（）3．能量守恒觀念的形成二、能量守恒定律在力學(xué)中，當(dāng)系統(tǒng)只有_____________________________做功時(shí)，系統(tǒng)的動(dòng)能與勢(shì)能會(huì)發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，而動(dòng)能與勢(shì)能的總量保持不變，這就是______________守恒定律。在熱力學(xué)領(lǐng)域內(nèi)，做功和熱傳遞可以改變系統(tǒng)的內(nèi)能，即系統(tǒng)內(nèi)能與系統(tǒng)外的能量會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移，但能的總量不會(huì)改變。____________________________，實(shí)際上就是內(nèi)能與其他能量發(fā)生轉(zhuǎn)化時(shí)的能量守恒定律。1．能量守恒定律：能量既不會(huì)___________________，也不會(huì)________________，它只能從一種形式___________另一種形式，或者從一個(gè)物體___________另一個(gè)物體，而在___________或___________過(guò)程中，能量的總量__________________。2．能量守恒定律的意義：（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。三、永動(dòng)機(jī)不可能制成1．永動(dòng)機(jī)：_________________________________________，這種機(jī)器叫永動(dòng)機(jī)。2．人類對(duì)永動(dòng)機(jī)的追求閱讀材料：螺旋永動(dòng)機(jī)：著名科學(xué)家達(dá)·芬奇早在15世紀(jì)就提出過(guò)永動(dòng)機(jī)不可能的思想，他曾設(shè)計(jì)過(guò)一種轉(zhuǎn)輪。在轉(zhuǎn)輪邊沿安裝一系列的容器，容器中充了一些水銀，他想水銀在容器中移動(dòng)有可能使轉(zhuǎn)輪永遠(yuǎn)地轉(zhuǎn)動(dòng)，但是經(jīng)過(guò)仔細(xì)研究之后，得出了否定的結(jié)論。他從許多類似的設(shè)計(jì)方案中認(rèn)識(shí)到永動(dòng)機(jī)的嘗試是注定要失敗的。他寫(xiě)道：“永恒運(yùn)動(dòng)的幻想家們！你們的探索何等徒勞無(wú)功！還是去做淘金者吧！”滾球永動(dòng)機(jī)：17世紀(jì)，英國(guó)有一個(gè)被關(guān)在倫敦塔下叫馬爾基斯的犯人，他做了一臺(tái)可以轉(zhuǎn)動(dòng)的“永動(dòng)機(jī)”，轉(zhuǎn)輪直徑達(dá)4.3米，有40個(gè)各重23千克的鋼球沿轉(zhuǎn)輪輻翼外側(cè)運(yùn)動(dòng)，使力矩加大，待轉(zhuǎn)到高處時(shí)，鋼球會(huì)自動(dòng)地滾向中心。據(jù)說(shuō)，他曾向英國(guó)國(guó)王查理一世表演過(guò)這一裝置。國(guó)王看了很是高興，就特赦了他。其實(shí)這臺(tái)機(jī)器是靠慣性來(lái)維持短時(shí)運(yùn)動(dòng)的。軟臂永動(dòng)機(jī)：19世紀(jì)有人設(shè)計(jì)了一種特殊機(jī)構(gòu)，它的臂可以彎曲。臂上有槽，小球沿凹槽滾向伸長(zhǎng)的臂端，使力矩增大。轉(zhuǎn)到另一側(cè)，軟臂開(kāi)始彎曲，向軸心靠攏。設(shè)計(jì)者認(rèn)為這樣可以使機(jī)器獲得轉(zhuǎn)矩。然而，他沒(méi)有想到力臂雖然縮短了，阻力卻增大了，轉(zhuǎn)輪只能停止在原地。磁力永動(dòng)機(jī)：大約在1570年，意大利有一位教授叫泰斯尼爾斯，提出用磁石的吸力可以實(shí)現(xiàn)永動(dòng)機(jī)。A是一個(gè)磁石，鐵球G受磁石吸引可沿斜面滾上去，滾到上端的E處，從小洞B落下，經(jīng)曲面BFC返回，復(fù)又被磁石吸引，鐵球就可以沿螺旋途徑連續(xù)運(yùn)動(dòng)下去。大概他那時(shí)還沒(méi)有建立庫(kù)侖定律，不知道磁力大小是與距離的平方成反比變化的，只要認(rèn)真想一想，其荒謬處就一目了然了。3．第一類永動(dòng)機(jī)概念：不需要任何動(dòng)力或燃料，卻能源源不斷地對(duì)外做功。結(jié)果：無(wú)一例外地歸于失敗。原因：_____________________________________________________。4．永動(dòng)機(jī)給我們的啟示人類利用和改造自然時(shí)，必須遵循自然規(guī)律?！揪毩?xí)鞏固】1．判斷（1）各種能量之間可以轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化，但總量保持不變。（√）（2）第一類永動(dòng)機(jī)因違背能量守恒定律，所以不可能制成。（√）（3）自由擺動(dòng)的秋千擺動(dòng)幅度越來(lái)越小，減少的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但總能量守恒。（√）2．第一類永動(dòng)機(jī)違反了什么而不能制成（）A．違反了熱力學(xué)第一定律B．違反了機(jī)械能守恒定律C．違反了能量守恒定律D．以上說(shuō)法都不對(duì)答案：C3．如圖所示容器中，A、B各有一個(gè)可自由移動(dòng)的輕活塞，活塞下是水，上為空氣，大氣壓恒定。A、B底部由帶有閥門K的管道相連，整個(gè)裝置與外界絕熱。原先A中水面比B中高，打開(kāi)閥門，使A中的水逐漸向B中流，最后達(dá)到平衡。在這個(gè)過(guò)程中，下面說(shuō)法正確的是（）A．大氣壓力對(duì)水做功，水的內(nèi)能增加B．水克服大氣壓力做功，水的內(nèi)能減少C．大氣壓力對(duì)水不做功，水的內(nèi)能不變D．大氣壓力對(duì)水不做功，水的內(nèi)能增加答案：D4．重1000kg的氣錘從2.5m高處落下，打在質(zhì)量為20kg的鐵塊上，要使鐵塊的溫度升高40℃以上，氣錘至少應(yīng)落下多少次？（設(shè)氣錘撞擊鐵塊時(shí)做的功有60%用來(lái)升高鐵塊的溫度，g取10m/s2，鐵的比熱容c＝4.62×102J/（kg?℃））答案：25次5．一木箱靜止于水平面上，現(xiàn)在用一個(gè)80N的水平推力推動(dòng)木箱前進(jìn)10m，木箱受到的摩擦力為60N，則轉(zhuǎn)化為木箱與地面系統(tǒng)的內(nèi)能U和轉(zhuǎn)化為木箱的動(dòng)能Ek分別是（）A．U＝200J，Ek＝600JB．U＝600J，Ek＝200JC．U＝600J，Ek＝800JD．U＝800J，Ek＝200J答案：B6．自由擺動(dòng)的秋千擺動(dòng)幅度越來(lái)越小，下列說(shuō)法中正確的是（）A．秋千的機(jī)械能守恒B．秋千的能量正在消失C．只有動(dòng)能和重力勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化D．減少的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但總能量守恒答案：D7．“第一類永動(dòng)機(jī)”是不可能制成的，這是因?yàn)樗ǎ〢．不符合熱力學(xué)第一定律B．做功產(chǎn)生的熱量太少C．由于有摩擦、熱損失等因素的存在D．找不到合適的材料和合理的設(shè)計(jì)方案答案：A8．行駛中的汽車制動(dòng)后滑行一段距離，最后停下；流星在夜空中墜落并