新教材同步系列2024春高中物理第三章熱力學(xué)定律第二節(jié)能量守恒定律及其應(yīng)用課件粵教版選擇性必修第三冊(cè)

第三章熱力學(xué)定律第二節(jié)能量守恒定律及其應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)法與考法1．學(xué)會(huì)運(yùn)用熱力學(xué)第一定律解釋自然界能量的轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)移問(wèn)題(難點(diǎn))2．理解能量守恒定律，知道能量守恒定律是自然界普遍遵循的規(guī)律(重點(diǎn))3．理解第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)是不可能制成的(難點(diǎn))學(xué)法：①通過(guò)實(shí)例理解能量守恒定律．②通過(guò)查閱資料，理解能量守恒是自然界普遍遵循的重要規(guī)律考法：①考查能量守恒定律的理解和運(yùn)用．②考查熱力學(xué)第一定律和氣體狀態(tài)方程的綜合運(yùn)用知識(shí)導(dǎo)圖課前·

自主預(yù)習(xí)1．內(nèi)容能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式__________為其他形式，或者從一個(gè)物體__________到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，_____________保持不變．2．意義(1)各種形式的能可以___________．(2)各種物理現(xiàn)象可以用______________聯(lián)系在一起．能量守恒定律轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)移能量的總量相互轉(zhuǎn)化能量守恒定律運(yùn)動(dòng)的物體在阻力作用下會(huì)停下來(lái)，其機(jī)械能會(huì)憑空消失了嗎？【答案】運(yùn)動(dòng)的物體在阻力作用下會(huì)停下來(lái)，克服阻力做功，其機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．微思考(多選)下列關(guān)于能量轉(zhuǎn)化現(xiàn)象的說(shuō)法中，正確的是 (

)A．用太陽(yáng)灶燒水是光能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能B．電燈發(fā)光是電能轉(zhuǎn)化為光能C．核電站發(fā)電是電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D．生石灰放入盛有涼水的燒杯里，水溫升高是動(dòng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能【答案】AB【解析】A中是光能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，C中是核能轉(zhuǎn)化為電能，D中是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，A、B正確．1．第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)：不需要任何動(dòng)力或燃料，卻能不斷地_________的機(jī)器．2．不可制成的原因：違背了__________定律．永動(dòng)機(jī)對(duì)外做功能量守恒課堂·

重難探究1．能量的存在形式及相互轉(zhuǎn)化(1)各種運(yùn)動(dòng)形式都有對(duì)應(yīng)的能：機(jī)械運(yùn)動(dòng)有機(jī)械能，分子的熱運(yùn)動(dòng)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(guò)某種力做功可以相互轉(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(chē)剎車(chē)后，輪子溫度升高，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．對(duì)能量守恒定律的理解及應(yīng)用(3)某種形式的能減少，一定有其他形式的能增加，且減少量和增加量一定相等．(4)某個(gè)物體的能量減少，一定存在其他物體的能量增加，且減少量和增加量一定相等．2．與某種運(yùn)動(dòng)形式對(duì)應(yīng)的能是否守恒是有條件的例如，物體的機(jī)械能守恒，必須是只有重力或系統(tǒng)內(nèi)的彈力做功；而能量守恒定律是沒(méi)有條件的，它是一切自然現(xiàn)象都遵守的基本規(guī)律．3．第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)失敗的原因分析如果沒(méi)有外界熱源供給熱量，則有U2－U1＝W，就是說(shuō)，如果系統(tǒng)內(nèi)能減少，即U2＜U1，則W＜0，系統(tǒng)對(duì)外做功是要以內(nèi)能減少為代價(jià)的．若想源源不斷地做功，就必須使系統(tǒng)不斷回到初始狀態(tài)，在無(wú)外界能量供給的情況下是不可能的．能量守恒定律的理解及應(yīng)用例1如圖所示為沖擊擺實(shí)驗(yàn)裝置，一質(zhì)量為m的子彈以v0射入質(zhì)量為M的沙箱后與沙箱合為一體，共同擺起一定高度h，則整個(gè)過(guò)程中子彈和沙箱由于相互作用所產(chǎn)生的內(nèi)能為多少？(不計(jì)空氣阻力)變式1

(2023年聊城檢測(cè))某地強(qiáng)風(fēng)風(fēng)速為14m/s，設(shè)空氣密度為ρ＝1.3kg/m3，若某風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)扇葉片長(zhǎng)10m，當(dāng)風(fēng)通過(guò)風(fēng)扇的扇葉時(shí)，其動(dòng)能的20%將轉(zhuǎn)化為電能，則該風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率是多大？利用能量守恒定律解題的方法在應(yīng)用能量守恒定律處理問(wèn)題時(shí)，首先要弄清系統(tǒng)有多少種能量相互轉(zhuǎn)化，分析哪種形式的能量增加了，哪種形式的能量減少了；或者弄清哪個(gè)物體的能量增加，哪個(gè)物體的能量減少，增加量等于減少量．小練·

隨堂鞏固1．(多選)(2023年佛山檢測(cè))關(guān)于能量和能量守恒，下列表述正確的是 (

)A．能量可以從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式B．能量可以從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體C．第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)不可能制成是因?yàn)檫`背了能量守恒定律D．滿足能量守恒定律的物理過(guò)程一定能自發(fā)進(jìn)行【答案】ABC【解析】根據(jù)能量守恒定律，能量可以從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，也可以從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，A、B正確；第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)不可能制成是因?yàn)樗`背了能量守恒定律，C正確；自然界的宏觀熱現(xiàn)象的過(guò)程都有方向性，滿足能量守恒定律的物理過(guò)程不一定能自發(fā)進(jìn)行，D錯(cuò)誤．2．(多選)下列關(guān)于能量守恒定律的認(rèn)識(shí)正確的是 (

)A．某種形式的能量減少，一定存在其他形式的能量增加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)械(第一類(lèi)永動(dòng)機(jī))不可能制成D．能量是守恒的，所以能源永不枯竭【答案】ABC【解析】由能量守恒定律可知，某種形式的能量減少，必然有其他形式的能量增加，A正確；由能量守恒定律可知，某個(gè)物體能量減少，必然有其他物體能量增加，B正確；不需要任何外界的動(dòng)力而持續(xù)對(duì)外做功的第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)不可能制成，因?yàn)樗`背了能量守恒定律，C正確；能量與能源不同，能量是守恒的，但隨著能量的耗散，能量可以利用的品質(zhì)會(huì)下降，則依然要節(jié)約能源，D錯(cuò)誤．3．(2023年惠州檢測(cè))大約在1670年，英國(guó)賽斯特城的主教約翰·維爾金斯設(shè)計(jì)了一種磁力“永動(dòng)機(jī)”．如圖所示，在斜坡頂上放一塊強(qiáng)有力的磁鐵AB，斜坡上端有一個(gè)圓孔P，斜面下有一個(gè)連接圓孔直至底端的彎曲軌道，維爾金斯認(rèn)為：如果在斜坡底端放一個(gè)小鐵球C，那么由于磁鐵的吸引，小鐵球就會(huì)向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到圓孔P處時(shí)，它就要掉下，再沿著斜面下的彎曲軌道返回斜坡底端Q，由于有速度而可以對(duì)外做功，然后又被磁鐵吸引回到上端，到圓孔P處又掉下．在以后的二百多年里，維爾金斯的永動(dòng)機(jī)居然改頭換面地出現(xiàn)過(guò)多次，其中一次是在1878年，即在能量轉(zhuǎn)化和守恒定律確定20年后，竟在德國(guó)取得了專(zhuān)利權(quán)．關(guān)于維爾金斯“永動(dòng)機(jī)”，正確的認(rèn)識(shí)應(yīng)該是 (

)A．符合理論規(guī)律，一定可以實(shí)現(xiàn)，只是實(shí)現(xiàn)時(shí)間早晚的問(wèn)題B．如果忽略斜面的摩擦，維爾金斯“永動(dòng)機(jī)”一定可以實(shí)現(xiàn)C．如果忽略斜面的摩擦，鐵球質(zhì)量較小，磁鐵磁性又較強(qiáng)，則維爾金斯“永動(dòng)機(jī)”可以實(shí)現(xiàn)D．違背能量轉(zhuǎn)化和守恒定律，不可能實(shí)現(xiàn)【答案】D【解析】根據(jù)上述，維爾金斯“永動(dòng)機(jī)”不消耗能量，又能源源不斷對(duì)外做功，這是第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)，違背了能量轉(zhuǎn)化和守恒定律，不可能實(shí)現(xiàn)，故選D．4．(2023年?yáng)|莞測(cè)試)如圖所示，一物體質(zhì)量m＝2kg，在傾角θ＝37°的斜面上的A點(diǎn)以初速度v0＝3m/s下滑，A點(diǎn)距彈簧上端擋板位置B點(diǎn)的距離AB＝4m．當(dāng)物體到達(dá)B點(diǎn)后將彈簧壓縮到C點(diǎn)，最大壓縮量BC＝0.2m，然后物體又被彈簧彈上去，彈到的最高位置為D點(diǎn)，D點(diǎn)距A點(diǎn)的距