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1、关于高一物理能量守恒定律与能源第一页，讲稿共四十二页哦电站有一个高塔，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，塔的周围装有平面反射镜，它把阳光反射后集中在锅炉上，把锅炉内面反射镜，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。高温高压蒸汽通的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。过管道输送到汽轮发电机。塔式太阳能热电站塔式太阳能热电站太阳能太阳能内能内能机械能机械能电能电能第二页，讲稿共四十二页哦 雷电是大雷电是大气中的一种放气中的一种放电现象。雷雨电现象。雷雨云在形成过程云在形成过程中，一部分积中，一部分积聚起正电荷，
2、聚起正电荷，另一部分积聚另一部分积聚起负电荷，当起负电荷，当这些电荷积聚这些电荷积聚到一定程度时，到一定程度时，就产生放电现就产生放电现象。象。打雷放电时间极短，但电流异常强大。放电时产生的强光，就打雷放电时间极短，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，能使局部空气温度瞬间升高是闪电。闪电时释放出的大量热能，能使局部空气温度瞬间升高万万 2万摄氏度。万摄氏度。雷电雷电电能电能 光能、光能、声能、声能、内能内能第三页，讲稿共四十二页哦光合作用光合作用 光能光能 化学能化学能第四页，讲稿共四十二页哦 在一定条件下，系统内的动能和势能相互在一定条件下，系统内的动能和势能
3、相互转化，但其和保持不变，即服从转化，但其和保持不变，即服从机械能守恒定机械能守恒定律律。当其它形式的能量如电能、内能、化学能、光能等当其它形式的能量如电能、内能、化学能、光能等参与转化时，是否服从参与转化时，是否服从类似的规律类似的规律呢？呢？：第五页，讲稿共四十二页哦内容提要内容提要一、能量守恒定律一、能量守恒定律 1.能量守恒定律确立的依据能量守恒定律确立的依据 （1）能量的转化与转移）能量的转化与转移 （2）永动机不可能制成）永动机不可能制成 2.能量守恒定律的建立过程能量守恒定律的建立过程 迈尔迈尔 焦耳焦耳 亥姆霍兹亥姆霍兹 3.能量守恒定律的内容能量守恒定律的内容 4.能量守恒定
4、律的意义能量守恒定律的意义二二、能源和能量耗散能源和能量耗散 1.能源的分类能源的分类 2能源与社会发展能源与社会发展 3.为什么要节约能源为什么要节约能源 （1）能源短缺）能源短缺 （2）环境恶化）环境恶化 （3）能量耗散能量耗散 第六页，讲稿共四十二页哦一一 1（1）能量的转化能量的转化电动机电动机 电能电能 机械能机械能发电机发电机 机械能机械能 电能电能第七页，讲稿共四十二页哦一一 1（1）能量的转化）能量的转化焦耳定律焦耳定律Q=I Rt电能电能 内能内能2 电能电能 光能光能、内能内能第八页，讲稿共四十二页哦一一 1（1）能量的转化）能量的转化化学能化学能 内能内能 机械能机械能
5、水能（动能、重力势能）水能（动能、重力势能）电能电能 第九页，讲稿共四十二页哦一一 1（1）能量的转化）能量的转化水果电池水果电池化学能化学能 电能电能机械能机械能 内能内能第十页，讲稿共四十二页哦一一 1（1）能量的转移）能量的转移刚煮好的鸡蛋放入凉水中刚煮好的鸡蛋放入凉水中内能：鸡蛋内能：鸡蛋 凉水凉水动能：风动能：风 帆船帆船第十一页，讲稿共四十二页哦一一 1（1）能量的转化）能量的转化 两个相同的铅球在光滑的水平面上相向运动，碰撞后粘两个相同的铅球在光滑的水平面上相向运动，碰撞后粘在一块。并静止在地面上在一块。并静止在地面上？动能动能 内能内能第十二页，讲稿共四十二页哦一一 1（2）什
6、么是永动机）什么是永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，却可以力，有没有一种机器，它不消耗任何燃料或动力，却可以不停地运转，源源不断的对外做功呢？这种机器被称为永不停地运转，源源不断的对外做功呢？这种机器被称为永动机。动机。l 据说很久很久以前，在印度有一个被地主压迫的可怜人，据说很久很久以前，在印度有一个被地主压迫的可怜人，他每天被迫干好多活他每天被迫干好多活，终于有一天，终于有一天，这个可怜的年轻人厌倦了这种这个可怜的年轻人厌倦了这种生活，他就想生活，他就想：有没有一种机器可以代
7、替我干活呢：有没有一种机器可以代替我干活呢?它只干活不休息，它只干活不休息，也不需要什么能量也不需要什么能量，要是有的话就太好了，要是有的话就太好了 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。这个思想的火。这个思想的火 花在花在1200年年前从印度出发，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。第十三页，讲稿共四十二页哦 大约在大约在1570年，意大利有一位教授叫年，意大利有一位教授叫泰斯尼尔斯，提出用磁石的吸力可以实现泰斯尼尔斯，提出用磁石的吸力可以实现永动机。他的设计如图所示，永动机。他的设计如图所示，A是一个磁是一个磁石
8、，铁球石，铁球C受磁石吸引可沿斜面滚上受磁石吸引可沿斜面滚上去，滚到上端的去，滚到上端的E处，从小洞处，从小洞B落下，落下，经曲面经曲面BFC返回，复又被磁石吸引，返回，复又被磁石吸引，铁球就可以沿螺旋途径连续运动下去。铁球就可以沿螺旋途径连续运动下去。一一 1（2）永动机的梦想）永动机的梦想第十四页，讲稿共四十二页哦一一 1（2）永动机的梦想）永动机的梦想 上世纪上世纪20年代德国的一张明信片年代德国的一张明信片,拿爱因斯坦开玩笑拿爱因斯坦开玩笑，想想想想看这个永动机为什么不行？看这个永动机为什么不行？第十五页，讲稿共四十二页哦一一 1（2）永动机梦想的破灭）永动机梦想的破灭 此外，人们还提
9、出过利用轮子的惯性、此外，人们还提出过利用轮子的惯性、细管子的毛细作用、细管子的毛细作用、电磁力、流水等获得电磁力、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地失败了 层出不穷的永动机设计方案，都在科层出不穷的永动机设计方案，都在科学的严格审查和实践的无情检验下一一失败学的严格审查和实践的无情检验下一一失败了。了。1775年，法国科学院宣布年，法国科学院宣布“本科学院本科学院以后不再审查有关永动机的一切设计以后不再审查有关永动机的一切设计”。第十六页，讲稿共四十二页哦一一 1（2）永动机的启示）永动机的启示 制造永动机的美好梦想虽然破
10、灭了，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？也就是说们不可能无中生有地获得能量？也就是说自然界各种能量之间存在着一定的转化关自然界各种能量之间存在着一定的转化关系。系。第十七页，讲稿共四十二页哦 迈尔在迈尔在1814年年11月月25日生于德国。他日生于德国。他的父亲是位药剂师。少年时代的迈尔，经的父亲是位药剂师。少年时代的迈尔，经常跟着父亲去看制作各种药品的试
11、验。常跟着父亲去看制作各种药品的试验。1838年，迈尔在蒂宾根大学获得学位。年，迈尔在蒂宾根大学获得学位。25岁的迈尔正式在汉堡开业行医。岁的迈尔正式在汉堡开业行医。一一 2.能量守恒定律的建立过程能量守恒定律的建立过程 迈尔迈尔 1840到到1841年初，迈尔在一艘海轮上年初，迈尔在一艘海轮上当了几个月的随船医生。这段旅程成为了当了几个月的随船医生。这段旅程成为了他在物理学上作出成就、从医学的途径得他在物理学上作出成就、从医学的途径得出能量守恒的结论的起点。出能量守恒的结论的起点。迈尔迈尔(18141878)第十八页，讲稿共四十二页哦 1840年年2月月22日日，迈迈尔尔跟跟着着船船队队来来
12、到到印印度度尼尼西西亚亚，当当时时很很多多船船员员患患了了肺肺炎炎，在在医医治治中中迈迈尔尔发发现现他他们们的的静静脉脉血血不不像像生生活活在在温温带带国国家家中中的的人人的的静静脉脉血血那那样样颜颜色色暗暗淡淡，而而是是像像动动脉脉血血那那样样新新鲜鲜。这这一一现现象象引引起起了了迈迈尔尔的的深深思思。迈迈尔尔认认为为人人的的血血液液之之所所以以是是红红的的是是因因为为里里面面含含有有氧氧，而而食食物物中中含含有有化化学学能能，被被氧氧化化时时像像机机械械能能一一样样可可以以转转化化为为热热，维维持持人人的的体体温温。在在热热带带高高温温情情况况下下，人人要要维维持持体体温温，机机体体只只需
13、需要要吸吸收收较较少少的的热热量量，所所以以机机体体中中食食物物的的燃燃烧烧过过程程减减弱弱了了，因因此此静静脉脉血血中中留留下下了了较较多多的的氧氧。迈迈尔尔认认为为，热热能能、化化学学能能、机机械械能能都都是是等等价价的的，而而且且是是可可以以相相互互转转化化的的。1842年年迈迈尔尔从从“无无不不生生有有，有有不不变变无无”和和“原原因因等等于于结结果果”的的观观念念出出发发，表表述述了了物物理理、化化学学过过程程中中各各种种力力(能能)的的转转化化和和守守恒恒的的思思想想。迈迈尔尔是是历历史史上上第第一一个个提提出出能能量量守守恒恒定定律律的人。的人。第十九页，讲稿共四十二页哦一一 2
14、.能量守恒定律的建立过程能量守恒定律的建立过程 焦焦耳耳 英国物理学家。英国物理学家。1818年年12月月24日生日生于索尔福。他父亲是酿酒厂的厂主。焦于索尔福。他父亲是酿酒厂的厂主。焦耳从小体弱不能上学，在家跟父亲学酿耳从小体弱不能上学，在家跟父亲学酿酒，并利用空闲时间自学化学、物理。酒，并利用空闲时间自学化学、物理。他很喜欢电学和磁学，对实验特别感兴他很喜欢电学和磁学，对实验特别感兴趣。后来成为英国曼彻斯特的一位酿酒趣。后来成为英国曼彻斯特的一位酿酒师和业余科学家。师和业余科学家。焦耳（焦耳（18181889）第二十页，讲稿共四十二页哦1840年年，他他发发现现将将通通电电的的金金属属丝丝
15、放放入入水水中中，水水会会发发热热，通通过过精精密密的的测测试试，焦焦耳耳发发现现了了电电热热之之间间的的关关系系焦焦耳耳定律。定律。焦耳从焦耳从18401878年近年近40年的时间里，研究了电流的热效应，年的时间里，研究了电流的热效应，研究了空气压缩时温度的升高，以及化学，机械作用之间的联系，研究了空气压缩时温度的升高，以及化学，机械作用之间的联系，他做了他做了400多次实验，为能量守恒定律的确立奠定了坚实的实验基础。多次实验，为能量守恒定律的确立奠定了坚实的实验基础。第二十一页，讲稿共四十二页哦 亥亥姆姆霍霍兹兹（18211894），德德国国物物理理学学家家和和生生理理学学家家。1821年
16、年10月月31日日生生于于柏柏林林波波茨茨坦坦的的一一个个中中学学教教师师家家庭庭。中中学学毕毕业业后后在在军军队队服服役役8年年，取取得得公公费费进进入入在在柏柏林林的的皇皇家家医医学学科科学学院院，并并柏柏林林大大学学旁旁听听。1842年年获获医医学学博士学位后，被任命为波茨坦驻军军医。博士学位后，被任命为波茨坦驻军军医。1847年他在新成立的德国物理学会发表了著名的年他在新成立的德国物理学会发表了著名的“关于能量的关于能量的守恒守恒”的讲演，第一次用数学方式系统地阐述了能量守恒原理的讲演，第一次用数学方式系统地阐述了能量守恒原理。一一 2.能量守恒定律的建立过程能量守恒定律的建立过程 亥
17、姆霍兹亥姆霍兹第二十二页，讲稿共四十二页哦一一 3 能量守恒定律的内容能量守恒定律的内容能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种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，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在转化或转移的过程中其总量不变。某某种种形形式式的的能能减减少少，一一定定有有其其他他形形式式的的能能量量增增加加，且且减减少少量量和和增增加加量量一一定定相相等等某某个个物物体体的的能能量量减减少少，一一定定存存在在其其他他物物体体的的能能量量增增加加，且且减减少少量量和和增增加加量
18、量一一定定相等。相等。第二十三页，讲稿共四十二页哦一一 4 能量守恒定律的意义能量守恒定律的意义能量守恒定律能量守恒定律同同生物进化论生物进化论、细胞的发现细胞的发现被恩格斯被恩格斯誉为誉为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。凡是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，例如违反能量守恒定律的过程都是不可能实现的，例如“永永动机动机”只
19、能以失败而告终。只能以失败而告终。机械能守恒定律只是能量守恒定律的特例。机械能守恒定律只是能量守恒定律的特例。第二十四页，讲稿共四十二页哦练习练习在夏季的时候，假如打开冰箱门来使房间温度降低，是在夏季的时候，假如打开冰箱门来使房间温度降低，是否可行？为什么？否可行？为什么？不可行。冰箱工作时要消耗电能，而这些电能最终转化不可行。冰箱工作时要消耗电能，而这些电能最终转化为房间的内能，所以房间的温度不降反升。为房间的内能，所以房间的温度不降反升。第二十五页，讲稿共四十二页哦能源的分类能源的分类能源：凡是能够提供可利用能量的物质统称为能源能源：凡是能够提供可利用能量的物质统称为能源能源可分为常规能源
20、和新能源两类能源可分为常规能源和新能源两类常规能源：煤、石油和天然气等常规能源：煤、石油和天然气等第二十六页，讲稿共四十二页哦新能源新能源太太阳阳能能第二十七页，讲稿共四十二页哦新能源新能源风风能能 新新疆疆达达坂坂 风风力力发发电电厂厂第二十八页，讲稿共四十二页哦新能源新能源水水能能 三三峡峡水水电电站站第二十九页，讲稿共四十二页哦新能源新能源核核能能 深深圳圳大大亚亚湾湾核核电电站站 第三十页，讲稿共四十二页哦新能源新能源西藏羊八井地热电站西藏羊八井地热电站 温泉温泉地热能地热能第三十一页，讲稿共四十二页哦二二 2 人类对能源的利用经过了三个人类对能源的利用经过了三个时期时期柴薪时期柴薪时
21、期出现年代：五六十出现年代：五六十万年前万年前火的使用是人类火的使用是人类在能源利用上的在能源利用上的第一个里程碑，第一个里程碑，它使人类脱离了它使人类脱离了茹毛饮血的时代。茹毛饮血的时代。第三十二页，讲稿共四十二页哦二二 2 人类对能源的利用经过了三个时人类对能源的利用经过了三个时期期煤炭时期煤炭时期出现年代出现年代：2000年前年前蒸汽机的广泛使蒸汽机的广泛使用，带动了工业用，带动了工业革命和资本主义革命和资本主义社会的成长。社会的成长。第三十三页，讲稿共四十二页哦二二 2 人类对能源的利用经过了三个人类对能源的利用经过了三个时期时期石油时期石油时期 出现年代：出现年代：19世纪世纪80年
22、代年代内燃机的发展推动了内燃机的发展推动了19世纪末，世纪末，20世纪初开始的机械世纪初开始的机械化和电气化进程。化和电气化进程。第三十四页，讲稿共四十二页哦二二 3（1）能源短缺）能源短缺2004年世界能源统计年鉴的最新数据显示，世界石油总年世界能源统计年鉴的最新数据显示，世界石油总储量为储量为1.15万亿桶，仅供开采万亿桶，仅供开采41年；全球天然气储量年；全球天然气储量为为176万亿立方米，仅供开采万亿立方米，仅供开采63年。日本权威能源研究年。日本权威能源研究机构也申明，全球煤炭埋藏量机构也申明，全球煤炭埋藏量10316亿吨，可开采亿吨，可开采231年。年。第三十五页，讲稿共四十二页哦
23、二二 3（2）环境恶化）环境恶化温室效应使全球气候变暖温室效应使全球气候变暖1999年北极拍摄年北极拍摄两极冰山融化两极冰山融化 第三十六页，讲稿共四十二页哦二二 3（2）环境恶化）环境恶化汽车的尾气汽车的尾气第三十七页，讲稿共四十二页哦二二 3（2）环境恶化）环境恶化化石燃料化石燃料(煤和燃油煤和燃油)的的燃烧燃烧空中死神空中死神酸雨酸雨 第三十八页，讲稿共四十二页哦二二 3（2）环境恶化）环境恶化大气污染大气污染第三十九页，讲稿共四十二页哦燃料的化学能一部分燃料的化学能一部分转化为食物的内能，转化为食物的内能，最终都转化为周围环最终都转化为周围环境的内能。境的内能。第四十页，讲稿共四十二页哦二二 3（3）能量耗散）能量耗散 能能量量耗耗散散表表明明，在在能能源源的的利利用用过过程程中中，即即在在能能量量的的转转化化过过程程中中，能能量量在在数数量量上上并并未未减减少少，但但在在可可利利用用的的品品质质上上却却降降低低了了，从从便便于于利利用用变变成成不不便便于于利利用用的的了了，这这是是能能源源危危机机更更深深层层次次的的含含义义，也也是是“自自然然界界的的能能量量虽虽然然守恒，但还是要节约能源守恒，但还是要节约能源”的根本原因。的根本原因。第四十一页，讲稿共四十二页哦27.09.2022感感谢谢大大家家观观看看第四十二页，讲稿共四十二页哦