授課用：能量守恒定律與能源.ppt

1、復(fù)習(xí):機(jī)械能守恒實(shí)驗(yàn):,1,原理:,mgh=1/2mV2 自由落體運(yùn)動(dòng),2, 需要測(cè)量的量:,重物下落的高度,各記數(shù)點(diǎn)間的距離,兩記數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間.,3,紙帶選擇:,選第一,二點(diǎn)之距離2mm,4,下落高度和瞬時(shí)速度的計(jì)算:,(1)下落高度：,某一點(diǎn)與O點(diǎn)之間的距離，用直尺。,（2）瞬時(shí)速度計(jì)算：,用直尺測(cè)相鄰兩點(diǎn)之間的距離Sn、Sn+！,在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中,已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50赫.查得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭=9.80米/秒2.測(cè)得所用的重物的質(zhì)量為1.00千克.實(shí)驗(yàn)中得到一條點(diǎn)跡清晰的紙帶,把第一個(gè)點(diǎn)記作0,另選連續(xù)的4個(gè)點(diǎn)A、B、C、D作為測(cè)量的點(diǎn).經(jīng)測(cè)量知道A、B、C

2、、D各點(diǎn)到0點(diǎn)的距離分別為62.99厘米、70.18厘米、77.76厘米、85.73厘米.根據(jù)以上數(shù)據(jù),可知重物由0點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn),重力勢(shì)能的減少量等于 焦,動(dòng)能的增加量等于 焦(取3位有效數(shù)字).,7.62,7.56,能量守恒定律與能源,白山市第十四中學(xué) 物理組,一、能量守恒定律,1、能量守恒定律思想：聲、光、熱、電、磁、力等各種現(xiàn)象，都與能量有密切聯(lián)系。機(jī)械能守恒是普遍的能量守恒定律的一種特殊形式。,2、導(dǎo)致能量守恒定律的確立的兩類(lèi)重要事實(shí) (1)確認(rèn)了永動(dòng)機(jī)的不可能性 (2)發(fā)現(xiàn)了各種自然現(xiàn)象之間相互聯(lián)系與轉(zhuǎn)化。例：各種機(jī)械能之間，電流也可以產(chǎn)生化學(xué)效應(yīng)，電和磁，熱和電,3、能量守恒定律的

3、內(nèi)容：能量既不會(huì)消滅，也不會(huì)創(chuàng)生，它只會(huì)從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式或者從一處物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，能量的總量保持不變,亥姆霍茲（Hermann von Helmholtz，1821-1894） 德國(guó)物理學(xué)家、生理學(xué)家。 能量守恒定律的提出者。,能量守恒定律的最后確定，是在19世紀(jì)中葉由邁爾、焦耳和荄姆霍茲等人完成德國(guó)醫(yī)生邁爾是從生理學(xué)的角度開(kāi)始對(duì)能量進(jìn)行研究的1842年，他從“無(wú)不生有，有不變無(wú)”的哲學(xué)觀念出發(fā)表達(dá)了對(duì)能量轉(zhuǎn)化和守恒思想，他分析了25種能量的轉(zhuǎn)化和守恒現(xiàn)象，成為世界上最先闡述能量守恒思想的人英國(guó)物理學(xué)家焦耳從1840年到1878年將近40年的時(shí)間里研究了電

4、流的熱效應(yīng)，壓縮空氣的溫度升高以及電、化學(xué)和機(jī)械作用之間的聯(lián)系，做了400多次實(shí)驗(yàn)，用各種方法測(cè)定了熱和功之間的當(dāng)量關(guān)系，為能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)奠定了堅(jiān)實(shí)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)在1847年，當(dāng)焦耳宜布他的能量觀點(diǎn)的時(shí)候，德國(guó)學(xué)者荄姆霍茲在柏林也宜讀了同樣課題的論文在這篇論文里，他分析了化學(xué)能、機(jī)械能、電磁能、光能等不同形式的能的轉(zhuǎn)化和守恒，并且把結(jié)果跟永動(dòng)機(jī)不可能制造成功聯(lián)系起采，他認(rèn)為不可能無(wú)中生有地創(chuàng)造一個(gè)永久的推動(dòng)力，機(jī)器只能轉(zhuǎn)化能量，不能創(chuàng)造和消滅能量,荄姆霍茲在論文里對(duì)能量守恒定律作了一個(gè)清晰、全面而且概括的論述，使這一定律為人們廣泛接受在19世紀(jì)中葉，還有一些人也致力于能量守恒地研究他們從不同的

5、角度出發(fā)，彼此獨(dú)立地研究，卻幾乎同耐發(fā)現(xiàn)了這一偉大的定律因此，能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)是科學(xué)發(fā)展的必然結(jié)果此時(shí)，能量轉(zhuǎn)化和守恒定律得到了科學(xué)界的普遍承認(rèn),自然界的一切物質(zhì)都具有能量，對(duì)應(yīng)于不同的運(yùn)動(dòng)形式，能量也有不同的形式，如機(jī)械運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和勢(shì)能，熱運(yùn)動(dòng)的內(nèi)能電磁運(yùn)動(dòng)的電磁能，化學(xué)運(yùn)動(dòng)的化學(xué)能等，他們分別以各種運(yùn)動(dòng)形式特定的狀態(tài)參量來(lái)表示。當(dāng)運(yùn)動(dòng)形式發(fā)生變化或運(yùn)動(dòng)量發(fā)生轉(zhuǎn)移時(shí)，能量也從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，從一個(gè)系統(tǒng)傳遞給另一個(gè)系統(tǒng)：在轉(zhuǎn)化和傳遞中總能量始終不變恩格斯曾經(jīng)把能量轉(zhuǎn)化和守恒定律稱(chēng)為“偉大的運(yùn)動(dòng)基本規(guī)律”，認(rèn)為它的發(fā)現(xiàn)是19世紀(jì)自然科學(xué)的三大發(fā)現(xiàn)之一(另兩個(gè)發(fā)現(xiàn)是細(xì)胞學(xué)說(shuō)，達(dá)爾文的生

6、物進(jìn)化論),能量守恒定律的建立過(guò)程，是人類(lèi)認(rèn)識(shí)自然的一次重大的飛躍，是哲學(xué)和自然科學(xué)長(zhǎng)期發(fā)展和進(jìn)步的結(jié)果它是最普遍、最重要、最可靠的自然規(guī)律之一，而且是大自然普遍和諧性的一種表現(xiàn)形式和諧美是科學(xué)的魅力所在,英國(guó)物理學(xué)家焦耳,德國(guó)物理學(xué)家和醫(yī)生邁爾,二、能源,1、人類(lèi)活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)：能源,2、人類(lèi)利用能源的三個(gè)時(shí)期：柴薪、煤炭、 石油,3、現(xiàn)在的主要能源：石油和天然氣、煤炭,4、資源有限：石油將在百年內(nèi)耗盡，煤炭也 只用兩百年左右,5、能源帶來(lái)環(huán)境污染：燃燒時(shí)放出有害氣體,6、能源短缺和環(huán)境惡化已經(jīng)成為關(guān)系到人類(lèi)社會(huì)能否持續(xù)發(fā)展的大問(wèn)題,1、什么是能量耗散？,熱和光被其它物質(zhì)吸收之后變成環(huán)境的內(nèi)

7、能，我們無(wú)法把這些內(nèi)能收集起來(lái)重新利用。這種現(xiàn)象叫做能量耗散。,2、能量轉(zhuǎn)化的方向性： 機(jī)械能能自發(fā)地全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能不 能自發(fā)地全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,三、能量耗散,能量耗散表明，在能源的利用過(guò)程中，即在能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程中，能量在數(shù)量上并沒(méi)有減少，但在可利用的品質(zhì)上降低了，從便于利用的變成不便于利用了。,還表明，能源的利用受方向性的制約，所以能源的利用是有條件的，也是有代價(jià)的,3、能量耗散可說(shuō)明什么問(wèn)題？能量耗散與能量守恒是否矛盾，該怎樣理解？,附一功和能,功,功：W=FScos（只適用恒力的功）,功率:,能,動(dòng)能：,勢(shì)能：,Ep =1/2 kx2,機(jī)械能：E=EP+EK=mgh+1/2 mv

8、2,功能關(guān)系,功是能量轉(zhuǎn)化的量度W=E,動(dòng)能定理,機(jī)械能守恒定律,附二、功能關(guān)系,功是能量轉(zhuǎn)化的量度, 重力所做的功等于重力勢(shì)能的減少, 電場(chǎng)力所做的功等于電勢(shì)能的減少, 彈簧的彈力所做的功等于彈性勢(shì)能的減少, 合外力所做的功等于動(dòng)能的增加, 只有重力和彈簧的彈力做功，機(jī)械能守恒, 重力和彈簧的彈力以外的力所做的功等于 機(jī)械能的增加 WF = E2E1 = E,克服一對(duì)滑動(dòng)摩擦力所做的凈功等于機(jī)械能的減少 E = fS （ S 為相對(duì)滑動(dòng)的距離）,課堂訓(xùn)練 下列對(duì)能的轉(zhuǎn)化和守恒定律的認(rèn)識(shí)正確的是( ) A。某種形式的能減少，一定存在其他形式的能增加 B。某個(gè)物體的能減少必然有其他物體的能增加

9、C。不需要任何外界的動(dòng)力而持續(xù)對(duì)外做功的機(jī)器永動(dòng)機(jī)是不可能制成的 D。石子從空中落下，最后慘止在地面上，說(shuō)明機(jī)械能消失了,解析； A選項(xiàng)是指不同形式的能量間在轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化過(guò)程中是守恒的 B選項(xiàng)是指能量在不同的物體間發(fā)生轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移過(guò)程中是守恒的這正好是能量守恒定律的兩個(gè)方面轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)移任何永動(dòng)機(jī)都是不可能制成的，它違背了能量守恒定律，所以ABC正確 D選項(xiàng)中石子的機(jī)械能在變化，比如受空氣阻力作用，機(jī)械能可能要減少，但機(jī)械能并沒(méi)有消失，能量守恒定律表明能量既不能創(chuàng)生，也不能消失故D是錯(cuò)的,例1 一小滑塊放在如圖所示的凹形斜面上，用力F沿斜面向下拉小滑塊，小滑塊沿 斜面運(yùn)動(dòng)了一段距離。若已知在這過(guò)程中，拉力F所做的功的大?。ń^對(duì)值）為A，斜面對(duì)滑塊的作用力所做的功的大小為B，重力做功的大小為G，空氣阻力做功的大小為D。當(dāng)用這些量表達(dá)時(shí)，小滑塊的動(dòng)能的改變（指末態(tài)動(dòng)能減去初態(tài)動(dòng)能）等于多少？，滑塊的重力勢(shì)能的改變等于多少？滑塊機(jī)械能（指動(dòng)能與重力勢(shì)能之和）的改變等于多少？,解析： 根據(jù)動(dòng)能定理，動(dòng)能的改變等于外力做功的代數(shù)和，其中做負(fù)功的有空氣阻力，斜面對(duì)滑塊的作用力的功（因彈力不做功，實(shí)際上為摩擦阻力的功），因此