1、第十一章 物理学与能源技术 一、能量守恒定律 一、能量守恒定律 思考 为什么小球摆动过程 中达到的最高点越来越低 ？ 为什么机械 中要定时上发条 ？ 存在空气阻力 若将小球和空气分子的内能加上，总能力仍然不 变。 能量守恒定律 大量事实表明，能量既不会凭空消灭，也不 会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他形式 ，或者从一个物体转移到其他物体，而在转化和 转移的过程中，能量的总量保持不变。 能量守恒定律是自然界最普遍、最重 要的基本定律之一。 能量守恒定律的建立过程，是人类认识自然的一次 重大的飞跃，是哲学和自然科学长期发展和进步的结 果它是最普遍、最重要、最可靠的自然规律之一， 而且是大自然普
2、遍和谐性的一种表现形式和谐美是 科学的魅力所在 恩格斯曾经把能量转化和守恒定律称为“伟大的运 动基本规律”，认为它的发现是19世纪自然科学的三大 发现之一(另两个发现是细胞学说，达尔文的生物进 化论) 通过学习能量守恒定律，你受到了什么启示? 思考 滑冰滑梯的过程中，能量是怎样转化的 ？遵守能量守恒定律吗？ 讨论 二、永动机是不可能实现的 永动机：不消耗能量，就可以永远地运动 下去，并连续不断地做功的机器。 这种机器有可能制成吗 ？ 一种设想中的永动机 无法实现的“永动机” 讨论交流：分析一种永动机 原因： 违背了能量守恒定律 在各种形式的能量的相互转化的过程中，下列说法中 正确的是 （ ）
3、A、机械能一定守恒 B、各种形式的能量都守恒 C、各种形式的能的总量一定守恒 D、只有机械能转化为内能 C 练一练 第十一章 物理学与能源技术 一、能量守恒定律 第一课时 对于能，你们知道一些什么知 识。或你们有什么问题？ 一、形形色色的能量 讨论交流：物体具有的能量 拉长的橡皮筋山巅的危石运动的足球 西藏羊八井地热池 食 物 太阳光 你能说出上面物体都具有什么形式的能量吗？ 我们已经知道的能量形式 机械能（重力势能、弹性势能、动能） 风能、电能、光能、内能、核能、生物能 、化学能、太阳能等等 能以多种形式存在于自然界，每 一种形式的能对应于一种运动形式。 各种形式的能量 练习 说出图中各种物
4、体所具有的能量 重力势能 动能 内能 化学能 电能 二、不同形式能量的相互转化 自然界中，能量不仅可以从一 个物体转移到另一个物体，形式多 样的能量之间还可以相互转化。 各种形式的能可以互相转化 机械能转化为 内能 机械能转化为 电能 电能转化为机械能 电动机带动水泵把地 下水送到地面 水电站里水轮机带 动发电机发电 钻木取火 光能转化为电能 化学能转化为 内能 光能转化为 化学能 植物吸收太阳光 进行光合作用 燃料燃烧时发热 光太阳能电池 食物具有化学能，我 们的身体把这种化学能转 化成为维持生命所必须的 内能和机械能。 电灯发光时，电能转化为光能和热能 风能转化为电能 重力势能转化为电能
5、电能转化为内能 观察：能量之间的转化 试分析以下过程中的能量转化情况 思考 既然不同形式的能量是可以 相互转化的，为了便于传递、输 送，我们利用最广泛的能量形式 是哪一种呢？ 电能在现代生活中具有重要的地位 我们生产、生活中利用的能力 ，大都来自太阳能。太阳的辐射向 地球场地了巨大的能量。 讨论交流：能量从哪里来 观察P40-图11-1-5，你 能得到哪些认识？ 1能量守恒是自然界的基本规律之一，下列能 量转化过程中，属于内能的转移的是（ ） A用电灯照明 B光合作用 C用暖水袋取暖 D天然气的燃烧 C 练一练 2. 下列说法中正确的是（ ） A冬天对着手哈气，手变暖是机械能转化为 内能 B用
6、酒精灯给水加热，是机械能转化为内能 C高速行驶的汽车爆胎是很危险的，从能量 角度来看，是机械能与内能的相互转化 D滑冰时冰刀与冰之间相互摩擦，出现一道 痕迹，是内能转化为机械能 C 3、植物进行光合作用的过程，是（ ） A、光能转化为化学能 B、内能转化为化学能 C、化学能转化为光能 D、光能转化为内能 A 11.2 能量转化的方向性和效率 一、能量转化的方向性 如同水总是自发地从高处往低处流，能量 的流向也并不是随意的。 这些情形可能吗 一杯水静置一段时间后，其中的一部分水 自行从另一部分水中吸取热量，沸腾成水 蒸气?另一部分水则内能减少，凝结成冰? 这些情形可能吗 枯萎的花儿，自发从空气中
7、吸取能量和水 分，重焕青春？ 这些情形可能吗 坡底的巨石从周围环境中获取能量，滚向 坡顶？ 这些情形可能吗 汽车从北京开到天津，掉转车头，可以不 再消耗新的燃料，从空气、尾气中吸取能 量，返回北京？ 一、能量转化的方向性 能量转化具有 ； 如果某个过程涉及了热量，能量的转化（ 和转移）就将是“覆水难收”，无法自发地沿 发生，除非我们耗费额外的能量提供帮助 ； 方向性 反方向 一、能量转化的方向性 为什么能量是守恒的，我们仍然要节约能 源呢？ （1）我们对能量的利用，无法避免涉及热量 的 与 ； （2）每一次能量的利用，都会减少这个世界 上可利用、便于利用的能量的 。 生成转移 总量 二、能量转
8、化中的效率 在实际工作和生活中，人们把一种能量转 化为另一种能量总是为了某种目的： 用燃气灶烧水，目的是为了把水烧热或烧 开； 使用电梯是为了把人或物体提高到一定的 高度； 二、能量转化中的效率 这些愿望能实现吗： 烧水时将天然气燃烧产生的热量完全传递 给水壶中的水？ 使用电梯时每消耗1度的电能完全转化成人 或物体的势能？ 骑自行车时我们消耗的每一分体能全部转 化自行车的人的动能？ 不能 不能 不能 二、能量转化中的效率 所有能量利用的过程中，能量损耗不可避 免，如烧水过程中，有一定比例的热量会 散发到大气、壶体中； 二、能量转化中的效率 输入能量：天然气完全燃烧释放出的化学 能（电流通过用电器所做的功）； 输出有效能量：水吸收的那部分能量（用 来做有用功的能量）； 输出无效能量：散发到大气、壶体中的那 部分能量（电器自身吸收的热量）； 输入能量=输出有效能量+输出无效能量 二、能量转化中的效率 能量转化效率=输出有效能量/输入能量，即 =w有/w总； 任何情况下，1! 讨论交流：各种效率是一回事吗？ 机械效率：有用功占总功的比例； 热机效率：热机用来做有用功的能量与燃 料完全燃烧放出的能量之比； 二、能量转化中的效率 节能问题的核心是提高能量利用中的转化 效率！