7-11-能量守恒定律课件.ppt

1、 很久很久以前，在印度有一个被地主压迫的可怜人，很久很久以前，在印度有一个被地主压迫的可怜人，他每天被迫干好多活，终于有一天，他每天被迫干好多活，终于有一天， 这个可怜的年轻人这个可怜的年轻人厌倦了这种生活，他就想厌倦了这种生活，他就想 ：有没有一种机器可以代替我：有没有一种机器可以代替我干活呢干活呢? 它只干活不休息，也不需要什么能量它只干活不休息，也不需要什么能量 ，要是有，要是有的话就太好了。的话就太好了。 蒸汽机消耗煤炭，内燃机消耗汽油或柴油，电动机蒸汽机消耗煤炭，内燃机消耗汽油或柴油，电动机消耗电力，有没有一种机器，它不消耗任何燃料或动力，消耗电力，有没有一种机器，它不消耗任何燃料或

2、动力，却可以不停地运转，源源不断的对外做功呢？这种机器却可以不停地运转，源源不断的对外做功呢？这种机器被称为被称为第一类永动机第一类永动机。 据说这个就是最早的关于永动机的想法据说这个就是最早的关于永动机的想法 。这个思想。这个思想的火的火 花在花在1200年前从印度出发，年前从印度出发， 传到了伊斯兰教世界，传到了伊斯兰教世界， 并传到了西方。并传到了西方。 此外，人们还提出过利用轮子的惯性、细管子的毛细作用、此外，人们还提出过利用轮子的惯性、细管子的毛细作用、 电磁力、流水等获得有效动力的种种永动机设计方案，但都无一电磁力、流水等获得有效动力的种种永动机设计方案，但都无一例外地失败了。例外

3、地失败了。 1775年，法国科学院宣布年，法国科学院宣布“本科学院以后不再审查有关永动本科学院以后不再审查有关永动机的一切设计机的一切设计”。 制造永动机的美好梦想虽然破灭了，但是，反思这一失败的探制造永动机的美好梦想虽然破灭了，但是，反思这一失败的探索过程，它从反面给人类以启迪：永动机不可能制成，是不是说索过程，它从反面给人类以启迪：永动机不可能制成，是不是说明自然界存在着一条法则，它使我们不可能无中生有地获得能量？明自然界存在着一条法则，它使我们不可能无中生有地获得能量？也就是说也就是说自然界各种能量之间存在着一定的转化关系。自然界各种能量之间存在着一定的转化关系。迈耶迈耶(1814-18

4、78)焦耳（焦耳（1818-1889）亥姆霍兹亥姆霍兹（1821-1894）1.内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只内容：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别的物体，在转化或转移的过程中其总量不变 。一、能量守恒定律：2.能量守恒定律发现的意义能量守恒定律发现的意义能量守恒定律同能量守恒定律同生物进化论生物进化论、细胞学说细胞学说被恩格斯誉为被恩格斯誉为19世纪的三个最伟大的科学发现。世纪的三个最伟大的科学发现。能量守恒定律是在无数实验事实的基

5、础上建立起来的，能量守恒定律是在无数实验事实的基础上建立起来的，是自然科学的是自然科学的普遍规律普遍规律之一。之一。自然界一切已经实现的过程都遵守能量守恒定律。凡自然界一切已经实现的过程都遵守能量守恒定律。凡是违反能量守恒定律的过程都是不可能实现的。例如是违反能量守恒定律的过程都是不可能实现的。例如“第一类永动机第一类永动机”是不可能制成的。是不可能制成的。机械能守恒定律是能量守恒定律的特例。机械能守恒定律是能量守恒定律的特例。太阳能太阳能内能内能机械能机械能电能电能塔式太阳塔式太阳能热电站能热电站 电站有一个高塔，塔顶上装有锅炉，塔的周围装有平电站有一个高塔，塔顶上装有锅炉，塔的周围装有平面

6、反射镜，它把阳光反射后集中在锅炉上，把锅炉内的面反射镜，它把阳光反射后集中在锅炉上，把锅炉内的工作物质水加热成高温高压蒸汽。高温高压蒸汽通过管工作物质水加热成高温高压蒸汽。高温高压蒸汽通过管道输送到汽轮发电机。道输送到汽轮发电机。 雷电是大气中的雷电是大气中的一种放电现象。雷雨一种放电现象。雷雨云在形成过程中，一云在形成过程中，一部分积聚起正电荷，部分积聚起正电荷，另一部分积聚起负电另一部分积聚起负电荷，当这些电荷积聚荷，当这些电荷积聚到一定程度时，就产到一定程度时，就产生放电现象。生放电现象。电能电能 光能、光能、 声能、声能、 内能内能雷电雷电 打雷放电时间极短，但电流异常强大。放电时产生

7、打雷放电时间极短，但电流异常强大。放电时产生的强光，就是闪电。闪电时释放出的大量热能，能使局的强光，就是闪电。闪电时释放出的大量热能，能使局部空气温度瞬间升高部空气温度瞬间升高1万万 2万摄氏度。万摄氏度。 光能光能 化学能化学能光合作用光合作用化学能化学能 电能电能水果电池水果电池 我们所消耗的能量，无论是食物还是电，大部分是太我们所消耗的能量，无论是食物还是电，大部分是太阳能辐射到地球后转化而来的。阳能辐射到地球后转化而来的。 第一类第一类“永动机永动机”不可能成功的事实告诉我们，违反不可能成功的事实告诉我们，违反能量的转化和守恒定律的事情是不可能发生的。那么，能量的转化和守恒定律的事情是

8、不可能发生的。那么，遵循能量的转化和守恒定律的事件是否就一定会发生呢？遵循能量的转化和守恒定律的事件是否就一定会发生呢？ 我们在初中学过，当物体温度升高时，就要吸收热量，我们在初中学过，当物体温度升高时，就要吸收热量，当物体温度降低时，就要放出热量。地球上有大量的海当物体温度降低时，就要放出热量。地球上有大量的海水，它的总质量约为水，它的总质量约为1.41018 t，若能设计一种机器使这，若能设计一种机器使这些海水的温度降低些海水的温度降低0.1，能释放出多少能量？已知水的，能释放出多少能量？已知水的比热比热c=4.2103J/（kg ) 由由Q = cmt可得能放出可得能放出5.81023

9、J的能量的能量! 这相当于这相当于1800万个功率为万个功率为100万千瓦的核电站一年的万千瓦的核电站一年的发电量，为什么人们不去研究这种新的利用能源的方式发电量，为什么人们不去研究这种新的利用能源的方式呢？呢？事例事例1：当一根炙热的的铁块投入水中，将有热量从铁块当一根炙热的的铁块投入水中，将有热量从铁块传递给水，从而使铁块的温度降低，水的温度升高，最传递给水，从而使铁块的温度降低，水的温度升高，最后达到相同的温度。后达到相同的温度。 但是，铁块能但是，铁块能自发自发地从同温度的水中吸收热量，使自地从同温度的水中吸收热量，使自己变得炙热吗？尽管这一过程并不违背能量的转化和守己变得炙热吗？尽管

10、这一过程并不违背能量的转化和守恒定律。但是，相反的事件并不会恒定律。但是，相反的事件并不会自发自发的发生。的发生。【启示启示】热量不能自发的从低温物体传给高温物体热量不能自发的从低温物体传给高温物体事例事例2：树叶缓慢的从树上飘落，最终落在地上，整个过树叶缓慢的从树上飘落，最终落在地上，整个过程中树叶由于受到空气阻力作用以及与地面的碰撞，其程中树叶由于受到空气阻力作用以及与地面的碰撞，其重力势能全部转化为了内能。重力势能全部转化为了内能。 那么，那么，相反的现象会不会自发的发生呢？相反的现象会不会自发的发生呢？树叶和周围树叶和周围的空气能自发地降低温度，而使树叶的位置升高吗？的空气能自发地降低

11、温度，而使树叶的位置升高吗？【启示启示】内能不能自发的完全转化为机械能内能不能自发的完全转化为机械能【结论结论】能量的转化和转移有一定的方向性。能量的转化和转移有一定的方向性。这种方向性有着怎样的实际意义？这种方向性有着怎样的实际意义？节约能源，合理开发能源节约能源，合理开发能源1.下列说法中错误的是下列说法中错误的是( )A.能的转化和守恒定律只适用于物体内能的变化能的转化和守恒定律只适用于物体内能的变化 B.只要有能的转化和转移，就一定遵循能量守恒定律只要有能的转化和转移，就一定遵循能量守恒定律 C.能的转化和守恒定律是人们认识自然和利用自然的有能的转化和守恒定律是人们认识自然和利用自然的

12、有力武器力武器 D.任何一种形式的能在转化为其他形式的能的过程中，任何一种形式的能在转化为其他形式的能的过程中，消耗多少某种形式的能量，就能得到多少其他形式的能消耗多少某种形式的能量，就能得到多少其他形式的能量，而能的总量保持不变量，而能的总量保持不变 A2.设想在一间与外界绝热的房间内有一台正在工作的电冰设想在一间与外界绝热的房间内有一台正在工作的电冰箱。如果电冰箱的门是开着的，那么室内的温度将箱。如果电冰箱的门是开着的，那么室内的温度将()A.升高升高 B.降低降低C.不变不变 D.都有可能都有可能A解析：解析：电冰箱工作时，有一部分电能转化为内能，释放电冰箱工作时，有一部分电能转化为内能

13、，释放到绝热的房间内，使房间的温度升高到绝热的房间内，使房间的温度升高3.一颗子弹以某一水平速度击中了静止在光滑水平面上一颗子弹以某一水平速度击中了静止在光滑水平面上的木块，并从中穿出的木块，并从中穿出。对于这一过程，下列说法正确的对于这一过程，下列说法正确的是是( )A.子弹减少的机械能等于木块增加的机械能子弹减少的机械能等于木块增加的机械能B.子弹和木块组成的系统机械能的损失量等于系统产生子弹和木块组成的系统机械能的损失量等于系统产生的热量的热量C.子弹减少的机械能等于木块增加的动能与木块增加的子弹减少的机械能等于木块增加的动能与木块增加的内能之和内能之和D.子弹减少的动能等于木块增加的动

14、能与子弹和木块增子弹减少的动能等于木块增加的动能与子弹和木块增加的内能之和加的内能之和BD解析：解析：子弹射穿木块的过程中，由于相互间摩擦力的作子弹射穿木块的过程中，由于相互间摩擦力的作用使得子弹的动能减少，木块获得动能，同时产生热量用使得子弹的动能减少，木块获得动能，同时产生热量，且系统产生的热量在数值上等于系统机械能的损失，且系统产生的热量在数值上等于系统机械能的损失。 A选项没考虑系统增加的内能，选项没考虑系统增加的内能，C选项应考虑的是系统选项应考虑的是系统(子弹、木块子弹、木块)内能的增加，内能的增加，C错。错。4.质量为质量为m=2kg的物体下落过程中，经过高度的物体下落过程中，经

15、过高度h1=2.3m处处速度为速度为v1=1m/s，下落至高度，下落至高度h2=2.0m处速度为处速度为v2=2m/s，求物体由求物体由h1下落到下落到h2过程中由于空气阻力产生的内能。过程中由于空气阻力产生的内能。解：设产生的内能为解：设产生的内能为Q，根据能量守恒定律，有，根据能量守恒定律，有 解得：解得：Q=3(J)22112211Q =mv + mgh -(mv + mgh )22【例例】如图所示，质量为如图所示，质量为M的长木板静止放在光滑的水平的长木板静止放在光滑的水平面上，质量为面上，质量为m的滑块（可看做质点）以某一速度滑上木的滑块（可看做质点）以某一速度滑上木板表面。滑块在木

16、板上前进了板表面。滑块在木板上前进了d，而木板前进了，而木板前进了s 。设滑。设滑块和木板之间的摩擦力大小为块和木板之间的摩擦力大小为f，求，求此过程：此过程：（1）求摩擦力对滑块、木板各做了多少功？求摩擦力对滑块、木板各做了多少功？（2）因摩擦而产生的热量）因摩擦而产生的热量Q？dsd代表相对代表相对位移（路程）位移（路程）W块块=-f(s+d)W板板=fsQ=fd【小结小结】一对相互作用的滑动摩擦力做功之和小于零；一对相互作用的滑动摩擦力做功之和小于零；一对相互作用的静摩擦力做功之和等于零。一对相互作用的静摩擦力做功之和等于零。【特别提醒特别提醒】 计算摩擦力做计算摩擦力做功功时，对应物体

17、时，对应物体对地的位移对地的位移，计算摩擦力做功转，计算摩擦力做功转化的化的内能内能时，对应物体间的时，对应物体间的相对相对路程路程5.如图所示，质量为如图所示，质量为M，长度为，长度为L的小车静止在光滑的水的小车静止在光滑的水平面上，质量为平面上，质量为m的小物块，放在小车的最左端现用的小物块，放在小车的最左端现用一水平力一水平力F作用在小物块上，小物块与小车之间的摩擦作用在小物块上，小物块与小车之间的摩擦力为力为f，经过一段时间小车运动的位移为，经过一段时间小车运动的位移为s，小物块刚好，小物块刚好滑到小车的右端，则下列说法中正确的是滑到小车的右端，则下列说法中正确的是 ( )A.此时小物

18、块的动能为此时小物块的动能为F(sL)B.此时小车的动能为此时小车的动能为 fsC.这一过程中，小物块和小车增加的机械能为这一过程中，小物块和小车增加的机械能为FsfLD.这一过程中，因摩擦而产生的热量为这一过程中，因摩擦而产生的热量为 fLBD6.如图，一质量为如图，一质量为m的物块从倾角为的物块从倾角为60的斜面上的的斜面上的A点点由静止释放，下滑到由静止释放，下滑到B点时与挡板碰撞，碰撞后物块以点时与挡板碰撞，碰撞后物块以碰前的速率反弹沿斜面向上滑动。若物块与斜面间的动碰前的速率反弹沿斜面向上滑动。若物块与斜面间的动摩擦因数是摩擦因数是=0.1，SAB=1.73m。（1）试分析物块最终停

19、在何处？）试分析物块最终停在何处？（2）求物块在全过程中运动的路程。）求物块在全过程中运动的路程。AB60B处处30mDB7.如图所示，如图所示，AB和和CD为两个对称斜面，其上部足够长，为两个对称斜面，其上部足够长，下部分分别与一个光滑的圆弧面的两端相切，圆弧圆心下部分分别与一个光滑的圆弧面的两端相切，圆弧圆心角为角为120，半径，半径R2.0，一个质量为，一个质量为m1kg的物体的物体在离弧高度为在离弧高度为h3.0处，以初速度处，以初速度4.0m/s开始沿斜面开始沿斜面向下运动，若物体与两斜面间的动摩擦因数向下运动，若物体与两斜面间的动摩擦因数0.2，重，重力加速度力加速度g10m/s2

20、，则，则:（1）试描述物体最终的运动情况）试描述物体最终的运动情况（2）物体在斜面上（不包括圆弧部分）走过路程的最）物体在斜面上（不包括圆弧部分）走过路程的最大值为多少？大值为多少？（3）物体对圆弧最低点的最大压力和最小压力分别为）物体对圆弧最低点的最大压力和最小压力分别为多少？多少？38m沿轨道在沿轨道在BC之间往之间往返运动返运动Nmax=54.4（N）Nmin=20（N）8.如图所示，是利用电力传送带装运麻袋包的示意图传送带长如图所示，是利用电力传送带装运麻袋包的示意图传送带长l20 m，倾角，倾角37，麻袋包与传送带间的动摩擦因数，麻袋包与传送带间的动摩擦因数0.8，传，传送带的主动轮

21、和从动轮半径送带的主动轮和从动轮半径R相等，传送带不打滑，主动轮顶端与相等，传送带不打滑，主动轮顶端与货车车箱底板间的高度差为货车车箱底板间的高度差为h1.8 m，传送带匀速运动的速度为，传送带匀速运动的速度为v2 m/s.现在传送带底端现在传送带底端 (传送带与从动轮相切位置传送带与从动轮相切位置)由静止释放一由静止释放一只麻袋包只麻袋包(可视为质点可视为质点)，其质量为，其质量为100 kg，麻袋包最终与传送带一，麻袋包最终与传送带一起做匀速运动，到达主动轮时随轮一起匀速转动如果麻袋包到达起做匀速运动，到达主动轮时随轮一起匀速转动如果麻袋包到达主动轮的最高点时，恰好水平抛出并落在货车车箱底板中心，重力主动轮的最高点时，恰好水平抛出并落在货车车箱底板中心，重力加速度加速度g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8，求：，求：（1）主动轮轴与货车车箱底板中心的水平距离）主动轮轴与货车车箱底板中心的水平距离s及主动轮的半径及主动轮的半径R；（2）麻袋包在传送带上运动的时间）麻袋包在传送带上运动的时间t；（3）该装运系统每传送一只麻袋包）该装运系统每传送一只麻袋包需额外消耗的电能需额外消耗的电能（1）1.2 m0.4 m（2）12.5 s（3）15400 J