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1、第三章热力学定律第二节能量守恒定律及其应用学习目标学习目标学法学法与考法与考法1学学会会运运用用热热力力学学第第一一定定律律解解释释自自然界能量的转化、转移问题然界能量的转化、转移问题(难点难点)2理理解解能能量量守守恒恒定定律律，知知道道能能量量守守恒恒定定律律是是自自然然界界普普遍遍遵遵循循的的规规律律(重重点点)3理理解解第第一一类类永永动动机机是是不不可可能能制制成成的的(难点难点)学学法法：通通过过实实例例理理解解能能量量守守恒恒定定律律通通过过查查阅阅资资料料，理理解解能能量量守守恒是自然界普遍遵循的重要规律恒是自然界普遍遵循的重要规律考考法法：考考查查能能量量守守恒恒定定律律的的
2、理理解解和和运运用用考考查查热热力力学学第第一一定定律律和和气体状态方程的综合运用气体状态方程的综合运用知识导图知识导图课前 自主预习1内容内容能能量量既既不不会会凭凭空空产产生生，也也不不会会凭凭空空消消失失，它它只只能能从从一一种种形形式式_为为其其他他形形式式，或或者者从从一一个个物物体体_到到别别的的物物体体，在在转转化或转移的过程中，化或转移的过程中，_保持不变保持不变2意义意义(1)各种形式的能可以各种形式的能可以_(2)各种物理现象可以用各种物理现象可以用_联系在一起联系在一起能量守恒定律能量守恒定律转化转化转移转移能量的总量能量的总量相互转化相互转化能量守恒定律能量守恒定律运动
3、的物体在阻力作用下会停下来，其机械能会凭空消失了吗？运动的物体在阻力作用下会停下来，其机械能会凭空消失了吗？【答答案案】运运动动的的物物体体在在阻阻力力作作用用下下会会停停下下来来，克克服服阻阻力力做做功功，其其机机械能转化为内能械能转化为内能微思考微思考(多选多选)下列关于能量转化现象的说法中，正确的是下列关于能量转化现象的说法中，正确的是()A用太阳灶烧水是光能转化为内能用太阳灶烧水是光能转化为内能B电灯发光是电能转化为光能电灯发光是电能转化为光能C核电站发电是电能转化为内能核电站发电是电能转化为内能D生石灰放入盛有凉水的烧杯里，水温升高是动能转化为内能生石灰放入盛有凉水的烧杯里，水温升高
4、是动能转化为内能【答案】【答案】AB【解解析析】A中中是是光光能能转转化化为为内内能能，C中中是是核核能能转转化化为为电电能能，D中中是是化化学能转化为内能，学能转化为内能，A、B正确正确1第第一一类类永永动动机机：不不需需要要任任何何动动力力或或燃燃料料，却却能能不不断断地地_ 的的机器机器2不可制成的原因：违背了不可制成的原因：违背了_定律定律永动机永动机对外做功对外做功能量守恒能量守恒课堂 重难探究1能量的存在形式及相互转化能量的存在形式及相互转化(1)各各种种运运动动形形式式都都有有对对应应的的能能：机机械械运运动动有有机机械械能能，分分子子的的热热运运动动有内能，还有诸如电磁能、化学
5、能、原子能等有内能，还有诸如电磁能、化学能、原子能等(2)各各种种形形式式的的能能，通通过过某某种种力力做做功功可可以以相相互互转转化化例例如如，利利用用电电炉炉取取暖暖或或烧烧水水，电电能能转转化化为为内内能能；煤煤燃燃烧烧，化化学学能能转转化化为为内内能能；列列车车刹刹车车后，轮子温度升高，机械能转化为内能后，轮子温度升高，机械能转化为内能对能量守恒定律的理解及应用对能量守恒定律的理解及应用(3)某某种种形形式式的的能能减减少少，一一定定有有其其他他形形式式的的能能增增加加，且且减减少少量量和和增增加加量一定相等量一定相等(4)某某个个物物体体的的能能量量减减少少，一一定定存存在在其其他他
6、物物体体的的能能量量增增加加，且且减减少少量量和增加量一定相等和增加量一定相等2与某种运动形式对应的能是否守恒是有条件的与某种运动形式对应的能是否守恒是有条件的例例如如，物物体体的的机机械械能能守守恒恒，必必须须是是只只有有重重力力或或系系统统内内的的弹弹力力做做功功；而能量守恒定律是没有条件的，它是一切自然现象都遵守的基本规律而能量守恒定律是没有条件的，它是一切自然现象都遵守的基本规律3第一类永动机失败的原因分析第一类永动机失败的原因分析如如果果没没有有外外界界热热源源供供给给热热量量，则则有有U2U1W，就就是是说说，如如果果系系统统内内能能减减少少，即即U2U1，则则W0，系系统统对对外
7、外做做功功是是要要以以内内能能减减少少为为代代价价的的若若想想源源源源不不断断地地做做功功，就就必必须须使使系系统统不不断断回回到到初初始始状状态态，在在无无外外界界能量供给的情况下是不可能的能量供给的情况下是不可能的能量守恒定律的理解及应用例例1如如图图所所示示为为冲冲击击摆摆实实验验装装置置，一一质质量量为为m的的子子弹弹以以v0射射入入质质量量为为M的的沙沙箱箱后后与与沙沙箱箱合合为为一一体体，共共同同摆摆起起一一定定高高度度h，则则整整个个过过程程中中子子弹和沙箱由于相互作用所产生的内能为多少？弹和沙箱由于相互作用所产生的内能为多少？(不计空气阻力不计空气阻力)变变式式1(2023年年
8、聊聊城城检检测测)某某地地强强风风风风速速为为14 m/s，设设空空气气密密度度为为1.3 kg/m3，若若某某风风力力发发电电机机的的风风扇扇叶叶片片长长10 m，当当风风通通过过风风扇扇的的扇扇叶叶时，其动能的时，其动能的20%将转化为电能，则该风力发电机的功率是多大？将转化为电能，则该风力发电机的功率是多大？利用能量守恒定律解题的利用能量守恒定律解题的方法方法在在应应用用能能量量守守恒恒定定律律处处理理问问题题时时，首首先先要要弄弄清清系系统统有有多多少少种种能能量量相相互互转转化化，分分析析哪哪种种形形式式的的能能量量增增加加了了，哪哪种种形形式式的的能能量量减减少少了了；或或者者弄弄
9、清哪个物体的能量增加，哪个物体的能量减少，增加量等于减少量清哪个物体的能量增加，哪个物体的能量减少，增加量等于减少量小练 随堂巩固1(多多选选)(2023年年佛佛山山检检测测)关关于于能能量量和和能能量量守守恒恒，下下列列表表述述正正确确的的是是()A能量可以从一种形式转化为另一种形式能量可以从一种形式转化为另一种形式B能量可以从一个物体转移到另一个物体能量可以从一个物体转移到另一个物体C第一类永动机不可能制成是因为违背了能量守恒定律第一类永动机不可能制成是因为违背了能量守恒定律D满足能量守恒定律的物理过程一定能自发满足能量守恒定律的物理过程一定能自发进行进行【答案】【答案】ABC【解解析析】
10、根根据据能能量量守守恒恒定定律律，能能量量可可以以从从一一种种形形式式转转化化为为另另一一种种形形式式，也也可可以以从从一一个个物物体体转转移移到到另另一一个个物物体体，A、B正正确确；第第一一类类永永动动机机不不可可能能制制成成是是因因为为它它违违背背了了能能量量守守恒恒定定律律，C正正确确；自自然然界界的的宏宏观观热热现现象象的的过过程程都都有有方方向向性性，满满足足能能量量守守恒恒定定律律的的物物理理过过程程不不一一定定能能自自发发进进行行，D错误错误2(多选多选)下列关于能量守恒定律的认识正确的是下列关于能量守恒定律的认识正确的是()A某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加某种
11、形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加B某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加C不不需需要要任任何何外外界界的的动动力力而而持持续续对对外外做做功功的的机机械械(第第一一类类永永动动机机)不可能制成不可能制成D能量是守恒的，所以能源永不枯竭能量是守恒的，所以能源永不枯竭【答案】【答案】ABC【解解析析】由由能能量量守守恒恒定定律律可可知知，某某种种形形式式的的能能量量减减少少，必必然然有有其其他他形形式式的的能能量量增增加加，A正正确确；由由能能量量守守恒恒定定律律可可知知，某某个个物物体体能能量量减减少少，必必然然有有其其他他物物体体能能
12、量量增增加加，B正正确确；不不需需要要任任何何外外界界的的动动力力而而持持续续对对外外做做功功的的第第一一类类永永动动机机不不可可能能制制成成，因因为为它它违违背背了了能能量量守守恒恒定定律律，C正正确确；能能量量与与能能源源不不同同，能能量量是是守守恒恒的的，但但随随着着能能量量的的耗耗散散，能能量量可可以以利利用用的的品质会下降，则依然要节约能源，品质会下降，则依然要节约能源，D错误错误3(2023年年惠惠州州检检测测)大大约约在在1670年年，英英国国赛赛斯斯特特城城的的主主教教约约翰翰维维尔尔金金斯斯设设计计了了一一种种磁磁力力“永永动动机机”如如图图所所示示，在在斜斜坡坡顶顶上上放放
13、一一块块强强有有力力的的磁磁铁铁AB，斜斜坡坡上上端端有有一一个个圆圆孔孔P，斜斜面面下下有有一一个个连连接接圆圆孔孔直直至至底底端端的弯曲轨道，的弯曲轨道，维维尔尔金金斯斯认认为为：如如果果在在斜斜坡坡底底端端放放一一个个小小铁铁球球C，那那么么由由于于磁磁铁铁的的吸吸引引，小小铁铁球球就就会会向向上上运运动动，当当小小球球运运动动到到圆圆孔孔P处处时时，它它就就要要掉掉下下，再再沿沿着着斜斜面面下下的的弯弯曲曲轨轨道道返返回回斜斜坡坡底底端端Q，由由于于有有速速度度而而可可以以对对外外做做功功，然然后后又又被被磁磁铁铁吸吸引引回回到到上上端端，到到圆圆孔孔P处处又又掉掉下下在在以以后后的的
14、二二百百多多年年里里，维维尔尔金金斯斯的的永永动动机机居居然然改改头头换换面面地地出出现现过过多多次次，其其中中一一次次是是在在1878年年，即即在在能能量量转转化化和和守守恒恒定定律律确确定定20年年后后，竟竟在在德德国国取取得得了了专专利利权权关关于于维维尔尔金斯金斯“永动机永动机”，正确的认识应该是，正确的认识应该是()A符合理论规律，一定可以实现，只是实现时间早晚的问题符合理论规律，一定可以实现，只是实现时间早晚的问题B如果忽略斜面的摩擦，维尔金斯如果忽略斜面的摩擦，维尔金斯“永动机永动机”一定可以实现一定可以实现C如如果果忽忽略略斜斜面面的的摩摩擦擦，铁铁球球质质量量较较小小，磁磁铁
15、铁磁磁性性又又较较强强，则则维维尔金斯尔金斯“永动机永动机”可以实现可以实现D违背能量转化和守恒定律，不可能实现违背能量转化和守恒定律，不可能实现【答案】【答案】D【解解析析】根根据据上上述述，维维尔尔金金斯斯“永永动动机机”不不消消耗耗能能量量，又又能能源源源源不不断断对对外外做做功功，这这是是第第一一类类永永动动机机，违违背背了了能能量量转转化化和和守守恒恒定定律律，不不可可能能实现，故选实现，故选D4(2023年年东东莞莞测测试试)如如图图所所示示，一一物物体体质质量量m2 kg，在在倾倾角角37的的斜斜面面上上的的A点点以以初初速速度度v03 m/s下下滑滑，A点点距距弹弹簧簧上上端端
16、挡挡板板位位置置B点点的的距距离离AB4 m当当物物体体到到达达B点点后后将将弹弹簧簧压压缩缩到到C点点，最最大大压压缩缩量量BC0.2 m，然然后后物物体体又又被被弹弹簧簧弹弹上上去去，弹弹到到的的最最高高位位置置为为D点点，D点点距距A点点的的距距离离AD3 m.挡挡板板及及弹弹簧簧质质量量不不计计，g取取10 m/s2，sin 370.6，求：求：(1)物体与斜面间的动摩擦因数物体与斜面间的动摩擦因数；(2)弹簧的最大弹性势能弹簧的最大弹性势能Epm.解解：(1)物物体体从从开开始始位位置置A点点到到最最后后D点点的的过过程程中中，弹弹性性势势能能没没有有发发生变化，机械能的减少量全部用来克服摩擦力做功，即生变化，机械能的减少量全部用来克服摩擦力做功，即
