高中物理双基学法系列第三十六讲追寻守恒量能量.docxVIP

第三十六讲 追寻守恒量——能量基础知识学点一：守恒量1、伽利略理想实验（1）实验装置：如图所示，光滑的斜面和小球。（2）实验过程：让静止的小球从斜面的某高度沿斜面滚下，小球将沿着斜面滚上另一个斜面。改变不同的高度重复以上的过程，发现一个有趣的现象：无论怎样改变高度，小球和斜面之间足够光滑时，小球总能到达另一斜面等高的位置！（3）结论：本实验中，忽略摩擦阻力和空气阻力的影响，成为理想情形，可推断出此过程中隐含着某种守恒量——小球沿斜面滚下时，高度降低，但是速度增大，而小球沿斜面向上滚动时，高度增大，但是速度减小，那么，小球凭位置而具有的能量增加时，由于运动而具有的能量就减少，反之也成立，这就出现了守恒量——能量。2、能量守恒一个系统的总能量的改变只能等于传入或者传出该系统的能量的多少。总能量为系统的机械能、热能及除热能以外的任何内能形式的总和。如果一个系统处于孤立环境，即不可能有能量或质量传入或传出系统。对于此情形，能量守恒定律表述为:“孤立系统的总能量保持不变。”(1)自然界中不同的能量形式与不同的运动形式相对应：物体运动具有机械能、分子运动具有内能、电荷的运动具有电能、原子核内部的运动具有原子能等等。(2)不同形式的能量之间可以相互转化：“摩擦生热是通过克服摩擦做功将机械能转化为内能；水壶中的水沸腾时水蒸气对壶盖做功将壶盖顶起，表明内能转化为机械能；电流通过电热丝做功可将电能转化为内能等等”。这些实例说明了不同形式的能量之间可以相互转化，且是通过做功来完成的这一转化过程。(3)某种形式的能减少，一定有其他形式的能增加，且减少量和增加量一定相等．某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等。（4）能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，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，在转化或转移的过程中其总量不变。（5）能量守恒定律的前提是：没有外界干扰。基础知识学点二：能量1、能量的概念（1）能量这个词是T.杨 1801 年在伦敦国王学院讲自然哲学时引入的。（2）能量是物质运动的量化转换，简称“能”。世界万物是不断运动着的，在物质的一切属性中，运动是最基本的属性，其他属性都是运动属性的具体表现。例如：空间属性是物质运动的广延性体现；时间属性是物质运动的持续性体现；引力属性是物质在运动过程由于质量分布不均所引起的相互作用的体现；电磁属性是带电粒子在运动和变化过程中的外部表现等等。（3）物质的运动形式是多种多样的，对于每一个具体的物质运动形式存在相应的能量形式，2、含义：能量是对一切宏观、微观物质运动的描述，表示物质做功的能力。（1）在物理学中，能量是一个间接观察到的物理量。它往往被视为某一个物理系统对其他的物理系统做功的能力。由于功被定义为力作用一段距离，因此能量总是等同于沿着一定的长度阻挡大自然基本力量的能力。（2）一个物体所含的总能量奠基于其质量，能量如同质量一般不会无中生有或无原因的消失。（3）能量就像质量一样，是一个标量。（4）能量在物理中的符号一般是表示；在国际单位制（SI）中，能量的单位是焦耳（），但是在有些领域中会习惯使用其他单位如千瓦·时（）。；除此之外在物理中，尤其在原子物理和粒子物理中还常使用电子伏：。3、分类：（1）相应于不同形式的运动，能量分为机械能、分子内能、电能、化学能、原子能、内能等，亦简称能。（2）与宏观物体的机械运动对应的能量形式是动能；与分子运动对应的能量形式是热能；与原子运动对应的能量形式是化学能；与带电粒子的定向运动对应的能量形式是电能；与光子运动对应的能量形式是光能；除了这些，还有风能、潮汐能、水能等。（3）当运动形式相同时，两个物体的运动特性可以采用某些物理量或化学量来描述和比较。例如，两个作机械运动的物体可以用速度、加速度、动量等物理量来描述和比较；两股作定向运动的电流可以用电流强度、电压、功率等物理量来描述和比较。但是，当运动形式不相同时，两个物质的运动特性唯一可以相互描述和比较的物理量就是能量，即能量特性是一切运动着的物质的共同特性，能量尺度是衡量一切运动形式的通用尺度。基础知识学点三：能量的转移与转化1、自然界中，同一能量不但可以从一个物体转移到另一个物体，多种能量之间还可以相互转化。2、物质运动有多种形式，表现各异，但可互相转换，表明这些运动有共性，也有内在的统一的量度，即能量是物质运动的一般量度。3、能量以机械能、内能、电能、化学能还有势能等各种形式，出现在不同的运动中，并通过作功、传热等方式进行转换。4、在所有能量转换的过程中，总能量保持不变，原因在于总系统的能量是在各系统间做能量的转移，当从某个系统间损失能量，必定会有另一个系统得到这损失的能量，导致失去和获得达成平衡，所以总能量不改变。这个能量守恒的定律，是在十九世纪初所提出，并