1.理解能量守恒定律，知道能量守恒定律是自然界普遍遵從的基本規(guī)律.
2.知道第一類永動(dòng)機(jī)是不可能制成的.
知識(shí)點(diǎn)一、探索能量守恒定律的足跡
(1)所有自然現(xiàn)象都涉及能量，人類的任何活動(dòng)都離不開(kāi)能量。
(2)能量具有不同的形式，有描述熱運(yùn)動(dòng)的內(nèi)能、描述機(jī)械運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能、描述光輻射的光能等，不同形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化。
知識(shí)點(diǎn)二、能量守恒定律
(1)不同形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化
①自然界中能量的存在形式：物體運(yùn)動(dòng)具有機(jī)械能、分子運(yùn)動(dòng)具有內(nèi)能、電荷具有電能、原子核內(nèi)部具有原子能等，可見(jiàn)，在自然界中不同的能量形式與不同的運(yùn)動(dòng)形式相對(duì)應(yīng)。
②不同形式能量之間的轉(zhuǎn)化：“摩擦生熱”是通過(guò)克服摩擦力做功將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；水壺中的水沸騰時(shí)水蒸氣對(duì)壺蓋做功將壺蓋頂起，表明內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；電流通過(guò)電熱絲做功可將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能等，這些實(shí)例說(shuō)明了不同形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化，且這一轉(zhuǎn)化過(guò)程是通過(guò)做功來(lái)完成的。
歸納小結(jié)：不同形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化，不論是什么形式和過(guò)程，都必須遵守能量守恒定律。
(2)能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程中其總量不變。這就是能量守恒定律。
(3)能量守恒定律適用于任何物理現(xiàn)象和物理過(guò)程。
①在自然界中，不同的能量形式與不同的運(yùn)動(dòng)形式相對(duì)應(yīng)：如物體做機(jī)械運(yùn)動(dòng)具有機(jī)械能、分子運(yùn)動(dòng)物體具有內(nèi)能等。
②某種形式的能減少，一定有其他形式的能增加，且減少量和增加量一定相等。
③某個(gè)物體的能量減少，一定存在其他物體的能量增加，且減少量和增加量一定相等。
(4)能量守恒定律的重要意義
第一，能量守恒定律是整個(gè)自然界中運(yùn)動(dòng)、發(fā)展、變化的普遍規(guī)律，學(xué)習(xí)這個(gè)定律，不能滿足于了解其內(nèi)容，更重要的是，從能量形式的多樣化及其相互聯(lián)系、互相轉(zhuǎn)化的事實(shí)出發(fā)，去認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界的多樣性及其普遍聯(lián)系，并樹立能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失的觀點(diǎn)，作為以后學(xué)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)踐中處理一切實(shí)際問(wèn)題的基本指導(dǎo)思想之一。
第二，宣告了第一類永動(dòng)機(jī)的失敗。
知識(shí)點(diǎn)三、永動(dòng)機(jī)不可能制成
(1)第一類永動(dòng)機(jī)
概念：不消耗能量的機(jī)器。
結(jié)果：無(wú)一例外地歸于失敗。
原因：違背能量守恒定律。
(2)永動(dòng)機(jī)給我們的啟示
人類利用和改造自然時(shí)，必須遵循自然規(guī)律。
特別提示：能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)，使人們進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到，任何一部機(jī)器，只要對(duì)外做功，都要消耗能量，都只能使能量從一種形式轉(zhuǎn)化為其他的形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到其他的物體，而不能無(wú)中生有地創(chuàng)造能量。不消耗能量，卻可以源源不斷地對(duì)外做功的機(jī)器(第一類永動(dòng)機(jī))是不可能制成的。
1．一輛汽車正在平直的公路上以速度v勻速行駛，此時(shí)汽車的功率為P，已知汽車的總效率為，所使用的汽油的熱值為q（每完全燃燒單位質(zhì)量的燃料產(chǎn)生的熱量叫熱值），現(xiàn)油箱中還有質(zhì)量為m的汽油，則汽車還能行駛多遠(yuǎn)？（設(shè)汽車的質(zhì)量為M）
【答案】
【詳解】
汽油完全燃燒放出的能量
設(shè)汽車勻速行駛的距離為，則需要的能量
而
設(shè)汽油用完后汽車做勻減速運(yùn)動(dòng)的距離為，則由動(dòng)能定理知
又
汽車行駛的距離
以上各式聯(lián)立解得
2．某地強(qiáng)風(fēng)的風(fēng)速約為，設(shè)空氣密度為，現(xiàn)有一橫截面積的風(fēng)車（風(fēng)車車葉轉(zhuǎn)動(dòng)形成的圓面面積為），能利用該強(qiáng)風(fēng)進(jìn)行發(fā)電，并將其動(dòng)能的轉(zhuǎn)化為電能。
（1）利用上述已知量計(jì)算發(fā)電功率的表達(dá)式；
（2）發(fā)電功率大小約為多少？（保留一位有效數(shù)字）
【答案】（1）；（2）
【詳解】
（1）時(shí)間內(nèi)吹到風(fēng)車上的空氣的質(zhì)量
這些空氣的動(dòng)能
由題意知?jiǎng)幽苻D(zhuǎn)化成的電能為
所以發(fā)電功率
（2）代入數(shù)據(jù)得
1．下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．氣體吸收了熱量，其溫度一定升高
B．第一類永動(dòng)機(jī)不可能造成的原因是違反了能量守恒定律
C．對(duì)于確定的液體和確定材質(zhì)的毛細(xì)管，管的內(nèi)徑越細(xì)，毛細(xì)現(xiàn)象越不明顯
D．晶體均有規(guī)則的幾何形狀
【答案】B
【詳解】
A．由熱力學(xué)第一定律，可知?dú)怏w吸收熱量，如果氣體對(duì)外做功，內(nèi)能可能減小，則其溫度可能降低，故A錯(cuò)誤；
B．做功的過(guò)程就是能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程，第一類永動(dòng)機(jī)指的是不消耗能量就能做功的機(jī)器，因違反了能量守恒定律不可能造成，故B正確；
C．對(duì)于確定的液體和確定材質(zhì)的毛細(xì)管，管的內(nèi)徑越細(xì)，毛細(xì)現(xiàn)象越明顯，故C錯(cuò)誤；
D．晶體分為單晶體和多晶體，多晶體沒(méi)有規(guī)則的幾何形狀，故D錯(cuò)誤。
故選B。
2．下列說(shuō)法正確的是
A．能量耗散的說(shuō)法與能量守恒定律是互相矛盾的
B．在輪胎爆裂這一短暫過(guò)程中，氣體膨脹，將勢(shì)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，溫度升高
C．彩色液晶顯示器利用了液晶的電學(xué)性質(zhì)具有各向異性的特點(diǎn)
D．液體表面層分子分布比液體內(nèi)部稀疏，分子間相互作用表現(xiàn)為引力
【答案】D
【詳解】
A．能量耗散的過(guò)程中能量向品質(zhì)低的大氣內(nèi)能轉(zhuǎn)變，但是總的能量是守恒的，能量不能憑空產(chǎn)生，也不能憑空消失，但有方向性，所以能量耗散與能量守恒不矛盾，故A錯(cuò)誤；
B．在輪胎爆裂這一短暫過(guò)程中，氣體膨脹，對(duì)外做功，而熱傳遞很小，則根據(jù)熱力學(xué)第一定律得知：輪胎內(nèi)氣體內(nèi)能突然減小，溫度降低。故B錯(cuò)誤；
C．液晶像液體一樣具有流動(dòng)性，而其光學(xué)性質(zhì)與某些晶體相似具有各向異性，彩色液晶顯示器利用了液晶的光學(xué)性質(zhì)具有各向異性的特點(diǎn)，故C錯(cuò)誤；
D．由表面張力形成的原因可知，液體表面層分子分布比液體內(nèi)部稀疏，分子間的相互作用表現(xiàn)為引力，故D正確；
3．在一個(gè)密閉隔熱的房間里，有一電冰箱正在工作，如果打開(kāi)電冰箱的門，過(guò)一段時(shí)間后房間的溫度會(huì)（ ）
A．降低B．不變C．升高D．無(wú)法判斷
【答案】C
【詳解】
冰箱只是把冰箱內(nèi)的熱量移到外面，但在絕熱的密封艙中，冰箱門打開(kāi)，整個(gè)房間內(nèi)的熱量應(yīng)該是不變的，由于整個(gè)過(guò)程中只有電在做功，產(chǎn)生焦耳熱，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，根據(jù)能量守恒可知室內(nèi)溫度升高了。
故選C。
4．能源是社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)．下列關(guān)于能量守恒和能源的說(shuō)法正確的是（ ）
A．能量是守恒的，能源是取之不盡．用之不竭的
B．能量的耗散反映了能量是不守恒的
C．開(kāi)發(fā)新能源，是緩解能源危機(jī)的重要途徑
D．對(duì)能源的過(guò)度消耗將使自然界的能量不斷減小，形成“能源危機(jī)”
【答案】C
【詳解】
A．能量是守恒的，能源是能夠提供可利用能量的物質(zhì)并不是取之不盡．用之不竭的，所以A項(xiàng)錯(cuò)誤；
B．能量的耗散是一種形式能轉(zhuǎn)化為另一種形式的能量，能量守恒定律是自然界的規(guī)律之一，所以B項(xiàng)錯(cuò)誤；
CD．對(duì)能源的過(guò)度消耗將形成“能源危機(jī)”，自然界的能量不變，所以D項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確。
故選C。
5．為了探究能量轉(zhuǎn)化和守恒，小明將小鐵塊綁在橡皮筋中部，并讓橡皮筋穿入鐵罐，兩端分別固定在罐蓋和罐底上，如圖所示． 讓該裝置從不太陡的斜面上A處滾下，到斜面上B處停下，發(fā)現(xiàn)橡皮筋被卷緊了，接著鐵罐居然能從B處自動(dòng)滾了上去．下列關(guān)于該裝置能量轉(zhuǎn)化的判斷正確的是
A．從A處滾到B處，主要是重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能
B．從A處滾到B處，主要是彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能
C．從B處滾到最高處，主要是動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能
D．從B處滾到最高處，主要是彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能
【答案】D
【詳解】
試題分析：A、鐵罐從不太陡的斜面上A處滾下，到斜面上B處停下，A處與B處動(dòng)能相同，重力勢(shì)能減少，橡皮筋被卷緊了橡皮筋的彈性勢(shì)能增加，即從A處滾到B處，主要是重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能，A選項(xiàng)錯(cuò)誤
B、理由同A選項(xiàng)，B選項(xiàng)錯(cuò)誤
C、從B處滾到最高處，重力勢(shì)能增加，橡皮筋的彈性勢(shì)能減少，即橡皮筋的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能，C選項(xiàng)錯(cuò)誤
D、理由同C選項(xiàng)，D選項(xiàng)正確
故選D
6．如圖所示，密閉絕熱容器內(nèi)有一絕熱的具有一定質(zhì)量的活塞，活塞的上部封閉著氣體，下部為真空，活塞與器壁的摩擦忽略不計(jì)．置于真空中的輕彈簧的一端固定于容器的底部，另一端固定在活塞上，彈簧被壓縮后用繩扎緊，此時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能為Ep（彈簧處在自然長(zhǎng)度時(shí)的彈性勢(shì)能為零）．現(xiàn)繩突然斷開(kāi)，彈簧推動(dòng)活塞向上運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)多次往復(fù)運(yùn)動(dòng)后活塞靜止，氣體達(dá)到平衡態(tài)，經(jīng)過(guò)此過(guò)程（ ）
A．Ep全部轉(zhuǎn)換為氣體的內(nèi)能
B．Ep一部分轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢(shì)能，其余部分仍為彈簧的彈性勢(shì)能
C．Ep全部轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢(shì)能和氣體的內(nèi)能
D．Ep一部分轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢(shì)能，一部分轉(zhuǎn)換為氣體的內(nèi)能，其余部分仍為彈簧的彈性勢(shì)能
【答案】D
【解析】以活塞為研究對(duì)象，設(shè)氣體壓強(qiáng)為p1，活塞質(zhì)量為m，橫截面積為S，末態(tài)時(shí)壓強(qiáng)為p2，初態(tài)F彈>mg＋p1S，由題意可得末態(tài)位置必須高于初位置，否則不能平衡，則由ΔU＝W(絕熱)．W為正，ΔU必為正，溫度升高，內(nèi)能增加，活塞重力勢(shì)能增加，末態(tài)時(shí)，由力的平衡條件知F彈′＝mg＋p2S，仍然具有一部分彈性勢(shì)能，故D正確ABC錯(cuò)誤．

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3 能量守恒定律

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