人教版高中物理选择性必修第三册精品课件 第三章 3.能量守恒定律.ppt

即学即用练一练(多选)下面设想符合能量守恒定律的是()A.利用永久磁铁间的作用力,造一台永远转动的机械B.做一条船,利用太阳的能量逆水行舟C.通过太阳照射飞机,使飞机不带燃料也能飞行D.利用核动力,使地球离开太阳系答案BCD解析利用磁场能可以使磁铁所具有的磁场能转化为动能,但由于摩擦力的不可避免性,动能最终转化为内能使转动停止,故A不符合;可利用光能的可转化性和电能的可收集性,使光能转化为船的动能或飞机的动能,实现逆水行舟或飞机不带燃料飞行,故B、C符合;利用反冲理论,以核力为能源,使地球获得足够大的速度,挣脱太阳引力的束缚而离开太阳系,故D符合。重难探究?能力素养全提升探究一能量守恒定律情境探究(1)下图所示的永动机能实现吗?(2)热力学第一定律与能量守恒定律是什么关系?要点提示(1)不能,违反了能量守恒定律和动量守恒定律。(2)能量守恒定律是各种形式的能相互转化或转移的过程,总能量保持不变,它包括各个领域,范围广泛。热力学第一定律是物体内能与其他形式的能之间的相互转化或转移,是能量守恒定律的具体体现。方法突破1.能量的存在形式及相互转化各种运动形式都有对应的能量:机械运动有机械能,分子的热运动有内能,还有诸如电磁能、化学能、原子能等。各种形式的能量,通过做功可以相互转化,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.守恒条件与某种运动形式对应的能量是否守恒是有条件的,例如:物体的机械能守恒,必须是只有重力或系统内弹力做功;而能量守恒定律是没有条件的,它是一切自然现象都遵循的基本规律。3.能量守恒定律的重要意义(1)找到了各种自然现象的公共量度——能量,从而把各种自然现象用能量规律联系起来,揭示了自然规律的多样性和统一性。(2)突破了人们关于物质运动的机械观念的范围,从本质上表明了各种运动形式之间相互转化的可能性。能量守恒定律比机械能守恒定律更普遍,它是物理学中解决问题的重要思维方法。(3)具有重大实践意义,即彻底粉碎了永动机的幻想。特别提醒能量守恒定律是自然界中普遍适用的规律,凡是遇到涉及能量的转化和转移问题时可优先考虑使用其解决。应用体验典例1如图所示,密闭绝热容器内有一绝热的具有一定质量的活塞,活塞的上部封闭着气体,下部为真空,活塞与器壁间的摩擦忽略不计。置于真空中的轻弹簧一端固定于容器的底部,另一端固定在活塞上,弹簧被压缩后用绳拉紧,此时弹簧的弹性势能为Ep(弹簧处在自然长度时的弹性势能为零)。现绳突然断开,弹簧推动活塞向上运动,经过多次往复运动后活塞静止,气体达到平衡状态。经过此过程()A.Ep全部转化为气体的内能B.Ep一部分转化成活塞的重力势能,其余部分仍为弹簧的弹性势能C.Ep全部转化成活塞的重力势能和气体的内能D.Ep一部分转化成活塞的重力势能,一部分转化为气体的内能,其余部分仍为弹簧的弹性势能审题突破读取题干获取信息置于真空中的轻弹簧下边没有气体弹簧被压缩后用绳拉紧开始时活塞受向上的弹力、向下的重力、向下的拉力、气体向下的压力绳突然断开绳断开后活塞受向上的合力,向上运动多次往复运动后活塞静止末状态活塞受力平衡答案D解析当绳子突然断开时,活塞受弹簧的弹力F、活塞的重力G、封闭气体对活塞向下的压力F共同作用,其合力向上,经多次往复运动后活塞静止时,活塞处于三力平衡状态,气体体积必减小,外力对气体做正功,由于容器绝热,气体的内能增加,而活塞最终的静止位置比初始位置高,其重力势能增加,最终弹力与另外两个力的合力平衡,弹簧仍有形变。设最终弹簧的弹性势能为Ep,由能量守恒定律得Ep=Ep+活塞增加的重力势能+气体增加的内能,所以D选项正确。考题点睛针对训练1(2022福建南平高二期末)如图所示,一个质量为20kg的绝热汽缸竖直放置,绝热活塞的质量为5kg,处于静止状态时被封闭气体的高度为50cm,现在在活塞上方加质量为15kg的物体,待稳定后,被封闭气体的高度变为40cm。求在这一过程中气体的内能增加多少。(g取10m/s2,忽略大气压力及摩擦阻力的影响)答案20J解析由能量守恒定律可知,内能的增加等于活塞和物体重力势能的减少,ΔU=ΔE=(m+m物)gh=(5+15)×10×(50-40)×10-2J=20J。探究二永动机不可能制成情境探究有一种所谓“全自动”机械手表,既不需要上发条,也不用任何电源,却能不停地走下去。这是不是一种永动机?如果不是,你知道维持表针走动的能量是从哪儿来的吗?要点提示不是永动机,手表戴在手上,手运动的能量一部分转化为手表的能量(指针动能)。方法突破