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1、授课用能量守恒定律与能源Stillwatersrundeep.流静水深流静水深,人静心深人静心深Wherethereislife,thereishope。有生命必有希望。有生命必有希望在在“验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律”的实验中的实验中,已知打点计时器所已知打点计时器所用电源的频率为用电源的频率为50赫赫.查得当地的重力加速度查得当地的重力加速度g=9.80米米/秒秒2.测得所用的重物的质量为测得所用的重物的质量为1.00千克千克.实验中得到一条实验中得到一条点迹清晰的纸带点迹清晰的纸带,把第一个点记作把第一个点记作0,另选连续的另选连续的4个点个点A、B、C、D作为测量的点作为测量的
2、点.经测量知道经测量知道A、B、C、D各点到各点到0点的距离分别为点的距离分别为62.99厘米、厘米、70.18厘米、厘米、77.76厘米、厘米、85.73厘米厘米.根据以上数据根据以上数据,可知重物由可知重物由0点运动到点运动到C点点,重重力势能的减少量等于力势能的减少量等于焦焦,动能的增加量等于动能的增加量等于 焦焦(取取3位有效数字位有效数字).01ABCD7.627.56白山市第十四中学 物理组一、能量守恒定律一、能量守恒定律1 1、能量守恒定律思想：声、光、热、电、磁、能量守恒定律思想：声、光、热、电、磁、力等各种现象，都与能量有密切联系。机械能力等各种现象，都与能量有密切联系。机械
3、能守恒是普遍的能量守恒定律的一种特殊形式。守恒是普遍的能量守恒定律的一种特殊形式。2 2、导致能量守恒定律的确立的两类重要事实、导致能量守恒定律的确立的两类重要事实( (1)1)确认了永动机的不可能性确认了永动机的不可能性(2)(2)发现了各种自然现象之间相互联系与转化。发现了各种自然现象之间相互联系与转化。例：各种机械能之间，电流也可以产生化学效例：各种机械能之间，电流也可以产生化学效应，电和磁，热和电应，电和磁，热和电3 3、能量守恒定律的内容：能量既不会消灭，也不、能量守恒定律的内容：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为其他形式或者从会创生，它只会从一种形式转化为其他形式或
4、者从一处物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过一处物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变程中，能量的总量保持不变亥姆霍兹（亥姆霍兹（Hermann von Helmholtz，1821-1894）德国物理学家、生理学家。德国物理学家、生理学家。能量守恒定律的提出者。能量守恒定律的提出者。 能量守恒定律的最后确定，是在19世纪中叶由迈尔、焦耳和荄姆霍兹等人完成德国医生迈尔是从生理学的角度开始对能量进行研究的1842年，他从“无不生有，有不变无”的哲学观念出发表达了对能量转化和守恒思想，他分析了25种能量的转化和守恒现象，成为世界上最先阐述能量守恒思想的人英国物理学家焦
5、耳从1840年到1878年将近40年的时间里研究了电流的热效应，压缩空气的温度升高以及电、化学和机械作用之间的联系，做了400多次实验，用各种方法测定了热和功之间的当量关系，为能量守恒定律的发现奠定了坚实的实验基础在1847年，当焦耳宜布他的能量观点的时候，德国学者荄姆霍兹在柏林也宜读了同样课题的论文在这篇论文里，他分析了化学能、机械能、电磁能、光能等不同形式的能的转化和守恒，并且把结果跟永动机不可能制造成功联系起采，他认为不可能无中生有地创造一个永久的推动力，机器只能转化能量，不能创造和消灭能量 荄姆霍兹在论文里对能量守恒定律作了一个清晰、全面而且概括的论述，使这一定律为人们广泛接受在19世
6、纪中叶，还有一些人也致力于能量守恒地研究他们从不同的角度出发，彼此独立地研究，却几乎同耐发现了这一伟大的定律因此，能量守恒定律的发现是科学发展的必然结果此时，能量转化和守恒定律得到了科学界的普遍承认 自然界的一切物质都具有能量，对应于不同的运动形式，能量也有不同的形式，如机械运动的动能和势能，热运动的内能电磁运动的电磁能，化学运动的化学能等，他们分别以各种运动形式特定的状态参量来表示。当运动形式发生变化或运动量发生转移时，能量也从一种形式转化为另一种形式，从一个系统传递给另一个系统：在转化和传递中总能量始终不变恩格斯曾经把能量转化和守恒定律称为“伟大的运动基本规律”，认为它的发现是19世纪自然
7、科学的三大发现之一(另两个发现是细胞学说，达尔文的生物进化论) 能量守恒定律的建立过程，是人类认识自然的一次重大的飞跃，是哲学和自然科学长期发展和进步的结果它是最普遍、最重要、最可靠的自然规律之一，而且是大自然普遍和谐性的一种表现形式和谐美是科学的魅力所在英国物理英国物理学家焦耳学家焦耳德国物理学德国物理学家和医生迈家和医生迈尔尔二、能源二、能源1 1、人类活动的物质基础：能源、人类活动的物质基础：能源2 2、人类利用能源的三个时期：柴薪、煤炭、人类利用能源的三个时期：柴薪、煤炭、 石油石油3 3、现在的主要能源：石油和天然气、煤炭、现在的主要能源：石油和天然气、煤炭4 4、资源有限：、资源有
8、限：石油将在百年内耗尽，煤炭也石油将在百年内耗尽，煤炭也只用两百年左右只用两百年左右5 5、能源带来环境污染：燃烧时放出有害气体、能源带来环境污染：燃烧时放出有害气体6 6、能源短缺和环境恶化已经成为关系到人类、能源短缺和环境恶化已经成为关系到人类社会能否持续发展的大问题社会能否持续发展的大问题1 1、什么是能量耗散？、什么是能量耗散？热和光被其它物质吸收之后变成环境的内能，热和光被其它物质吸收之后变成环境的内能，我们无法把这些内能收集起来重新利用。这种我们无法把这些内能收集起来重新利用。这种现象叫做能量耗散。现象叫做能量耗散。2 2、能量转化的方向性：、能量转化的方向性： 机械能能自发地全部
9、转化为内能，但内能不机械能能自发地全部转化为内能，但内能不 能自发地全部转化为机械能能自发地全部转化为机械能三、能量耗散三、能量耗散能量耗散表明，在能源的利用过程中，即能量耗散表明，在能源的利用过程中，即在能量的转化过程中，能量在数量上并没在能量的转化过程中，能量在数量上并没有减少，但在可利用的品质上降低了，从有减少，但在可利用的品质上降低了，从便于利用的变成不便于利用了。便于利用的变成不便于利用了。 还还表明表明，能源的利用受方向性的制约，所以，能源的利用受方向性的制约，所以能源的利用是有条件的，也是有代价的能源的利用是有条件的，也是有代价的3 3、能量耗散可说明什么问题？、能量耗散可说明什
10、么问题？能量耗散能量耗散与能量守恒是否矛盾，该怎样理解？与能量守恒是否矛盾，该怎样理解？附附一一功功和和能能功功功：功：W=FScos （只适用恒力的功）只适用恒力的功）功率功率: :能能动能：动能： 势能：势能： Ep=1/2kx2机械能：机械能：E=EP+EK=mgh+1/2mv2功能功能关系关系功是能量转化的量度功是能量转化的量度W=E动能定理动能定理 机械能守恒定律机械能守恒定律附二、附二、功能关系功能关系功是能量转化的量度功是能量转化的量度重力所做的功等于重力势能的减少重力所做的功等于重力势能的减少电场力所做的功等于电势能的减少电场力所做的功等于电势能的减少弹簧的弹力所做的功等于弹性
11、势能的减少弹簧的弹力所做的功等于弹性势能的减少合外力所做的功等于动能的增加合外力所做的功等于动能的增加只有重力和弹簧的弹力做功，机械能守恒只有重力和弹簧的弹力做功，机械能守恒重力和弹簧的弹力以外的力所做的功等于重力和弹簧的弹力以外的力所做的功等于机械能的增加机械能的增加WF=E2E1=E克服一对滑动摩擦力所做的净功等于机械能的减少克服一对滑动摩擦力所做的净功等于机械能的减少E = fS（S为相对滑动的距离）为相对滑动的距离）课堂训练课堂训练 下列对能的转化和守恒定律的认识正确的是( ) A。某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加 B。某个物体的能减少必然有其他物体的能增加 C。不需要任何外
12、界的动力而持续对外做功的机器永动机是不可能制成的 D。石子从空中落下，最后静止在地面上，说明机械能消失了 解析； A选项是指不同形式的能量间在转化，转化过程中是守恒的B选项是指能量在不同的物体间发生转移，转移过程中是守恒的这正好是能量守恒定律的两个方面转化与转移任何永动机都是不可能制成的，它违背了能量守恒定律，所以ABC正确D选项中石子的机械能在变化，比如受空气阻力作用，机械能可能要减少，但机械能并没有消失，能量守恒定律表明能量既不能创生，也不能消失故D是错的 例1一小滑块放在如图所示的凹形斜面上，用力F沿斜面向下拉小滑块，小滑块沿 斜面运动了一段距离。若已知在这过程中，拉力F所做的功的大小（
13、绝对值）为A，斜面对滑块的作用力所做的功的大小为B，重力做功的大小为G，空气阻力做功的大小为D。当用这些量表达时，小滑块的动能的改变（指末态动能减去初态动能）等于多少？，滑块的重力势能的改变等于多少？滑块机械能（指动能与重力势能之和）的改变等于多少？解析：解析：根据动能定理，动能的改变等于外力做功的代数和，其中做负功的有空气阻力，斜面对滑块的作用力的功（因弹力不做功，实际上为摩擦阻力的功），因此Ek=A - B+C - D；根据重力做功与重力势能的关系，重力势能的减少等于重力做的功，因此Ep= - C；滑块机械能的改变等于重力之外的其他力做的功，因此E = A B D 小小 结结一、能量守恒定律一、能量守恒定律1、能量守恒定律的内容、能量守恒定律的内容2、能量守恒定律建立的意义、能量守恒定律建立的意义3、永动机不能制造成功的原因、永动机不能制造成功的原因二、能源和能量耗散二、能源和能量耗散
