高中 物理 必修第三册 第三章　热力学定律《第2节　热力学第一定律 第3节　能量守恒定律》课件.ppt

探究二能量守恒定律的理解和应用1．能量的存在形式及相互转化(1)各种运动形式都有对应的能：机械运动有机械能，分子的热运动有内能，还有电磁能、化学能、核能等。(2)各种形式的能，通过某种力做功可以相互转化。例如：利用电炉取暖或烧水，电能转化为内能；煤燃烧，化学能转化为内能；列车刹车后，轮子温度升高，机械能转化为内能。2．能量守恒的两种表达(1)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。(2)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。3．第一类永动机不可能制成的原因分析如果没有外界供给热量而对外做功，由ΔU＝W＋Q知,系统内能将减小。若想源源不断地做功，在无外界能量供给的情况下是不可能的。【例3】文艺复兴时期，意大利的达·芬奇曾设计过一种转轮，利用隔板的特殊形状，使一边重球滚到另一边距离轮心远些的地方，并认为这样可以使轮子不停地转动，如图所示。下列说法正确的是()A．该设计可以使转轮在无外力作用下顺时针转动变快B．该设计可以使转轮在无外力作用下逆时针转动变快C．该设计可以在不消耗能源的情况下不断地对外做功D．该设计中使转轮成为永动机的设想是不可能实现的√[解析]由杠杆平衡原理可知，重球滚到另一边距离轮心远些的地方，右边每个重物施加于轮子的力矩虽然较大，但是重物的个数却较少。精确的计算可以证明，总会有一个适当的位置，使左右两侧重物施加于轮子的相反方向的旋转作用(力矩)恰好相等，互相抵消，使轮子达到平衡而静止下来。不管转轮是顺时针转动还是逆时针转动，在无外力作用下，只能是转动变慢，最终停下来，A、B错误；由选项A、B分析结合能量守恒定律可知，该设计在不消耗能源的情况下不断地对外做功是不可能的，这种设想不可能实现，C错误，D正确。【例4】如图所示的是冲击摆实验装置，一质量为m的子弹以v0射入质量为M的沙箱后与沙箱合为一体，共同摆起一定高度h，则整个过程中子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)[针对训练3]17世纪70年代，英国赛斯特城的约翰·维尔金斯设计了一种磁力“永动机”。如图所示，在斜坡顶上放一块强有力的磁铁，斜坡上端有一个小孔，斜面下有一个连接小孔直至底端的弯曲轨道，维尔金斯认为：如果在斜坡底端放一个小铁球，那么由于磁铁的吸引，小铁球就会向上运动，当小球运动到小孔P处时，它就要掉下，再沿着斜面下的弯曲轨道返回斜坡底端Q，由于有速度而可以对外做功，然后又被磁铁吸引回到上端，到小孔P处又掉下。下列关于维尔金斯“永动机”，正确的认识应该是()A．满足能量守恒定律，所以可能实现B．如果忽略斜面的摩擦，维尔金斯“永动机”一定可以实现C．如果忽略斜面的摩擦，铁球质量较小，磁铁磁性又较强，则维尔金斯“永动机”可以实现D．违背能量转化和守恒定律，不可能实现√解析：维尔金斯“永动机”不可能实现，因为它违背了能量守恒定律。铁球上升过程中，磁场力对铁球做正功，使铁球机械能增加；但铁球下落时，同样也受到磁场力，而且磁场力做负功，这个负功与上升过程的正功相互抵消，可见，维尔金斯“永动机”不可能源源不断向外提供能量，所以，维尔金斯“永动机”不可能实现。请做：分层演练素养达标word部分：点击进入链接本部分内容讲解结束按ESC键退出全屏播放第三章热力学定律*返回导航下一页上一页物理第三章热力学定律第2节热力学第一定律第3节能量守恒定律01必备知识素养奠基02关键能力素养形成03分层演练素养达标[学习目标]1．掌握热力学第一定律及其表达式。2．学会运用热力学第一定律解释自然界能量的转化、转移问题。3．理解能量守恒定律，知道能量守恒定律是自然界普遍遵从的基本规律。4．理解永动机是不可能制成的。知识点1热力学第一定律1．改变内能的两种方式做功与______。两者在改变系统内能方面是______的。2．热力学第一定律(1)内容：一个热力学系统的内能变化量等于外界向它传递的______与外界对它____________的和。(2)表达式：__________。传热等价热量所做的功ΔU＝Q＋W知识点2热力学第一定律的应用1．外界对系统做功，W0，即W为正值；系统对外界做功，也就是外界对系统做负功，W0，即W为负值；2．外界对系统传递热量，也就是系统从外界吸收热量，Q0，即Q为正值；外界从系统吸收热量，也就是系统向外界放出热量，Q0，即Q为负值；3．系统内能增加，ΔU0，即ΔU为正值；系统内能减少，ΔU0，即ΔU为负值。[判一判]1．(1)ΔU＝W＋Q，该式表示的是功、热量跟内能改变之间的定量关系,在物理