能量守恒定律 高二下學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第三冊

3.3能量守恒定律教學(xué)目標(biāo)理解能量守恒定律，知道能量守恒時自然界普遍遵從的基本規(guī)律通過能量守恒定律的學(xué)習(xí)，認識自然規(guī)律的多樣性和統(tǒng)一性能量轉(zhuǎn)化和守恒定律的理解及綜合應(yīng)用

教學(xué)難點教學(xué)重點能量轉(zhuǎn)化和守恒定律的理解及綜合應(yīng)用

讓“飲水小鴨”“喝”完一口水后，直立起來。直立一會兒，又會慢慢俯下身去，再“喝”一口，然后又會直立起來。如此循環(huán)往復(fù)。這種“飲水小鴨”玩具是一架永動機嗎?1.人類對能量的認識：能量的概念是人類在對物質(zhì)運動規(guī)律進行長期探索中建立起來的。所有自然現(xiàn)象都涉及能量，人類的任何活動都離不開能量。

能量具有不同的形式，有描述熱運動的內(nèi)能、描述機械運動的機械能、描述光輻射的光能，等等。不同形式的運動都可以用能量來描述。也就是說，我們可以用能量的觀念把熱、電、光、磁等都統(tǒng)一起來描述。但是，在科學(xué)史上人們真正以“能量”的觀念來探索各種運動形式本質(zhì)的過程卻是非常曲折的。在認識自然的進程中，科學(xué)家慢慢知道了要用聯(lián)系的觀點去觀察自然。例如，機械能的各種形式之間可以相互轉(zhuǎn)化，電和磁可以相互轉(zhuǎn)化，熱和電也可以相化……一.探索能量守恒的足跡以下幾種情況的能量是如何轉(zhuǎn)化的？一.探索能量守恒的足跡以下幾種情況的能量是如何轉(zhuǎn)化的？一.探索能量守恒的足跡下表列出了自18世紀(jì)末至19世紀(jì)中葉來自不同國家和地區(qū)、不同領(lǐng)域的十幾位科學(xué)家，以不同的方式，完成了關(guān)于能量轉(zhuǎn)化的研究成果。一.探索能量守恒的足跡2.能量守恒觀念的形成：由于能量既抽象又以各種不同的形式廣泛存在，所以能量守恒思想的萌芽及產(chǎn)生并不是一蹴而就的。從各種實驗的驗證，再到實驗結(jié)果的被質(zhì)疑，科學(xué)家們付出了大量的努力。應(yīng)該說，人類對能量的認識過程，體現(xiàn)了科學(xué)前輩們對“守恒”這一科學(xué)思想的追尋。從18世紀(jì)末到19世紀(jì)中葉，不同領(lǐng)域的科學(xué)家從不同角度都提出過能量守恒的思想。人類對能量守恒的認識經(jīng)歷了一個由淺入深、由含糊到清晰的過程。閱讀書本，了解俄國化學(xué)家蓋斯、英國物理學(xué)家焦耳、德國醫(yī)生邁爾、德國科學(xué)家亥姆霍茲等人對建立能量轉(zhuǎn)化與守恒定律方面作出的貢獻。

半個多世紀(jì)人類對能量以及能量守恒研究的歷史，預(yù)示著人們把各分立的領(lǐng)域連成一體的時刻已經(jīng)到來，也就是到了建立能量轉(zhuǎn)化與守恒定律的時候了。一.探索能量守恒的足跡復(fù)習(xí)回顧：你還記得機械能守恒定律嗎？二、能量守恒定律在力學(xué)中，當(dāng)系統(tǒng)只有重力和彈力做功時，系統(tǒng)的動能與勢能會發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，而動能與勢能的總量保持不變，這就是機械能守恒定律。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)外的能量會發(fā)生轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移，但能的總量不會改變。內(nèi)容：能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變。意義：能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)是科學(xué)史上的重大事件。恩格斯、把它與細胞學(xué)說、生物進化論一起列為19世紀(jì)的三大發(fā)現(xiàn)。它是自然科學(xué)長期發(fā)展和進步的結(jié)果，是普遍、和諧、可靠的自然規(guī)律之一。對能量守恒定律的理解能量的存在形式及相互轉(zhuǎn)化①各種運動形式都有對應(yīng)的能：機械運動有機械能，分子的熱運動有內(nèi)能，還有諸如電磁能、化學(xué)能、原子能等。②各種形式的能，通過做功可以相互轉(zhuǎn)化，例如：利用電爐取暖或燒水，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；煤燃燒，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；列車剎車后，輪子溫度升高，機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。對能量守恒定律的理解守恒條件與某種運動形式對應(yīng)的能是否守恒是有條件的，例如，物體的機械能守恒，必須是只有重力做功；而能量守恒定律是沒有條件的，它是一切自然現(xiàn)象都遵守的基本規(guī)律。討論：17?18世紀(jì)，許多人致力于制造一種機器，它不需要任何動力或燃料，卻能不斷地對外做功，史稱“第一類永動機”。然而，為此目的的任何嘗試都失敗了。這是為什么呢？歷史上一種永動機的設(shè)計總結(jié)：在20世紀(jì)30年代初，奧地利物理學(xué)家泡利根據(jù)能量守恒定律語言了中微子。中微子是靜止質(zhì)量幾乎為0的中性粒子。恩格斯把能量守恒定律與細胞學(xué)說、生物進化論一起列為19世紀(jì)的三大發(fā)現(xiàn)。三、永動機不可能制成

正是因為小鴨頭部"飲水"后水不斷蒸發(fā)，吸收了察覺不到的空氣的熱量，重心不斷的轉(zhuǎn)移，才使小鴨能夠持續(xù)工作下去。思考與討論

17～18世紀(jì)，許多人致力于制造一種機器，它不需要任何動力或燃料，卻能不斷地對外做功，史稱"第一類永動機"。圖3.3-2展示了其中的一種設(shè)計。然而，為此目的的任何嘗試都失敗了。這是為什么呢?任何動力機械的作用都是把其他形式的能轉(zhuǎn)化為機械能?；瘜W(xué)能→內(nèi)能→機械能電能→機械能永動機的思想違背了能量守恒定律，所以是不可能制成的。歷史上最著名的第一類永動機是法國人亨內(nèi)考在十三世紀(jì)提出的“魔輪”,十五世紀(jì)，著名學(xué)者達芬奇也曾經(jīng)設(shè)計了一個相同原理的類似裝置，1667年曾有人將達芬奇的設(shè)計付諸實踐，制造了一部直徑5米的龐大機械，但是這些裝置經(jīng)過試驗均以失敗告終。1.第一類永動機：不需要動力或燃料，卻能源源不斷對外做功的機器2.第一類永動機不可能制成違背了能量守恒定律總結(jié)

1、永動機是不可能制成的，這是因為（

）A.不符合機械能守恒定律B.做功產(chǎn)生的熱量不符合熱功當(dāng)量C.違背了熱力學(xué)第一定律D.找不到合適的材料和合理的設(shè)計方案C2．第一類永動機違反了什么而不能制成(

)A．違反了熱力學(xué)第一定律B．違反了機械能守恒定律C．違反了能量守恒定律D．以上說法都不對C小試牛刀3、下列有關(guān)能量的描述正確的是 (

)A.“又要馬兒跑得快,又要馬兒不吃草”違背了能量守恒定律B.工作中的電風(fēng)扇,消耗的電能大于輸出的機械能,該過程能量不守恒C.滑塊在粗糙的水平面上減速滑行,最終停了下來,動能消失,能量不守恒D.同時做自由落體運動的物體,質(zhì)量越大,勢能減少越快,機械能減少也越快

馬兒跑的時候需要消耗能量,而草能夠為馬兒提供能量,因此“既要馬兒跑,又要馬兒不吃草”違背了能量轉(zhuǎn)化和守恒定律,故A正確;工作中的電風(fēng)扇,消耗的電能大于輸出的機械能,損失的電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,該過程能量仍守恒,故B錯誤;滑塊在粗糙的水平面上