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1、第六章 分子运动论 热和功 6.6 能的转化和守恒定律(1课时)教学目的:1.掌握能的转化和守恒定律.2.掌握热力学第一定律W+Q=E.教学重点、难点:教学过程:引言:我们在研究机械运动的过程中认识了机械能,在研究热运动的过程中又认识了内能.实验上,物质有许多不同的运动形式,每种运动形式都有一种对应的能.跟机械运动对应的是机械能,跟热运动对应的是内能,跟其他运动形式对应的还有电能、磁能、化学能、原子能等等.我们知道,在机械能内,动能和势能是可以互相转化的.前面的学习又使我们了解到内能和机械能也可以互相转化的.不但机械能,其他形式的能也可以和内能互相转化.例如,通过电流的导线温度升高,电能转化为
2、内能;燃料燃烧生热,化学能转化为内能;炽热的电灯灯丝发光,内能转化为光能等等.其实,各种形式的能都可以互相转化,我们来看看射到地面上的太阳能的转化.太阳把地面晒热,把空气晒热,把水面晒热并使一部分水蒸发.变热的空气上升使空气流动而形成风,太阳能转化成空气的机械能.蒸发的水汽上升到空中形成云,又以雨雪等形式落下来,通过江河流入海洋,太阳能又转化成水的机械能.太阳能的一部分被植物叶子吸收,发生光合作用,生成各种有机化合物,太阳能又转化成植物的化学能.植物作为食物被动物吃掉,植物的化学能又转化成动物的化学能.人们又以动、植物为食物,从中获得了维持生命活动的能量.古代的植物和动物在地质变迁中转化成煤、
3、石油、天然气,成为我们现代工农业生产的主要能源.在水力发电站和火力发电站里,水的机械能,煤、石油和天然气的化学能又转化成电能.在工厂、农村和住宅中,电能又通过各种用电器转化成机械能、内能、光能等等.由于每种形式的能都是跟物质的某种形式的运动相对应的,因此能的不断相互转化表明了物质的运动不断地由一种形式转化为其他形式.我们学过,物体如果没有受到摩擦力和介质阻力,只发生动能和势能的相互转化时,机械能的总量保持不变.在其他形式的能互相转化过程中,能的总量是不是守恒呢?焦耳先后用了许多种方法测得的热功当量的值都是定值.这个事实表明,做一定量的机械功,即消耗一定量的机械能,总得到等量的内能,也就是说,在
4、机械能和内能转化过程中总的能量是守恒的.给电阻丝通电,使隔热容器里的水温升高,结果证明:电能在转化为内能时,消耗一定量电能,总是得到等量的内能,这表示电能和内能转化过程中总的能量也是守恒的.大量事实证明,任何形式的能转化为别种形式的能时,总的能量都是守恒的.因此,能量既不能凭空产生,也不能凭空消失,它只能从一种形式转化为别的形式,或者从一个物体转移到别的物体.这就是能的转化和守恒定律.历史上有不少人都想设计一种机器,他们希望这种机器不消耗任何能量和燃料,却能源源不断地对外做功.这种机器被称为永动机,如图所示就是一个永动机的设计方案.虽然人们做了各种努力,这种永动机却从来也没有制成功过,人类通过不断实践和研究,逐渐认识到:任何机器对外界做功都要消耗能量.不消耗能量,机器是无法做功的.能量守恒定律的发现使人们进一步认识到:任何一部机器,只能使能量从一种形式转化为另一种形式,而不能无中生有地创造能量.工程技术的任务在于设法找出合理利用能源的途径并减小机器运转过程中不必要的能量损耗,而不是去研制永远无法实现的永动机.小结:练习:作业:后记:
