1、理解能量守恒定律，知道能量守恒是自然界遵循的基本規(guī)律。
2、通過能量守恒定律的學習，認識自然規(guī)律的多樣性和統(tǒng)一性。
3、知道什么是第一類永動機及其不可能制成的原因。
一、能量守恒定律
1．探索能量守恒的足跡
2．能量守恒定律
能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變．
3．能量的存在形式及相互轉(zhuǎn)化
(1)各種運動形式都有對應的能：機械運動有機械能，分子的熱運動有內(nèi)能，還有電磁能、化學能、核能等．
(2)各種形式的能，通過某種力做功可以相互轉(zhuǎn)化．例如：利用電爐取暖或燒水，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；煤燃燒，化學能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；列車剎車后，輪子溫度升高，機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．
4．能量守恒的兩種表達
(1)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．
(2)某個物體的能量減少，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．
二、永動機不可能制成
1、第一類永動機由于違背了能量守恒定律，所以不可能制成．
2、第一類永動機不可能制成的原因分析
如果沒有外界供給熱量而對外做功，由ΔU＝W＋Q知，系統(tǒng)內(nèi)能將減小．若想源源不斷地做功，在無外界能量供給的情況下是不可能的．
三、能量守恒定律的重要意義
能量守恒定律，是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。從物理、化學到地質(zhì)、生物，大到宇宙天體。小到原子核內(nèi)部，只要有能量轉(zhuǎn)化，就一定服從能量守恒的規(guī)律。從日常生活到科學研究、工程技術，這一規(guī)律都發(fā)揮著重要的作用。人類對各種能量，如煤、石油等燃料以及水能、風能、核能等的利用，都是通過能量轉(zhuǎn)化來實現(xiàn)的。能量守恒定律是人們認識自然和利用自然的有力武器。
一、單選題
1．17世紀70年代，英國賽斯特城的約翰·維爾金斯設計了一種磁力“永動機”，如圖所示，在斜坡頂上放一塊強有力的磁鐵，斜坡上端有一個小孔，斜面下有一個連接小孔直至底端的彎曲軌道，維爾金斯認為：如果在斜坡底端放一個小鐵球，那么由于磁鐵的吸引，小鐵球就會向上運動，當小球運動到小孔處時，它就要掉下，再沿著斜面下的彎曲軌道返回斜坡底端，由于有速度而可以對外做功，然后又被磁鐵吸引回到上端，到小孔處又掉下。下列關于維爾金斯“永動機”，正確的認識應該是（ ）
A．滿足能量守恒定律，所以可能實現(xiàn)
B．如果忽略斜面的摩擦，維爾金斯“永動機”一定可以實現(xiàn)
C．如果忽略斜面的摩擦，鐵球質(zhì)量較小，磁鐵磁性又較強，則維爾金斯“永動機”可以實現(xiàn)
D．違背能量轉(zhuǎn)化和守恒定律，不可能實現(xiàn)
2．圖為一定質(zhì)量的某種理想氣體的p-V圖像，圖中ba的延線通過坐標原點O，bc垂直于V軸，ac平行于V軸，下列說法正確的是____________（在給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的）
A．a(chǎn)→b過程中，氣體溫度不變
B．b→c過程中，氣體溫度升高
C．c→a過程中，氣體放熱大于外界對氣體功
D．a(chǎn)→b→c→a過程中，氣體對外界總功為零
3．大約在1670年，英國賽斯特城的主教約翰·維爾金斯設計了一種磁力“永動機”。如圖所示，在斜坡頂上放一塊強有力的磁鐵，斜坡上端有一個小孔，斜面下有一個連接小孔直至底端的彎曲軌道，維爾金斯認為：如果在斜坡底端放一個小鐵球，那么由于磁鐵的吸引，小鐵球就會向上運動，當小球運動到小孔P處時，它就要掉下，再沿著斜面下的彎曲軌道返回斜坡底端Q，由于有速度而可以對外做功，然后又被磁鐵吸引回到上端，到小孔P處又掉下。在以后的二百多年里，維爾金斯的永動機居然改頭換面地出現(xiàn)過多次，其中一次是在1878年，即在能量轉(zhuǎn)化和守恒定律確定20年后，竟在德國取得了專利權(quán)。關于維爾金斯“永動機”，正確的認識應該是（ ）
A．符合理論規(guī)律，一定可以實現(xiàn)，只是實現(xiàn)時間早晚的問題
B．如果忽略斜面的摩擦，維爾金斯“永動機”一定可以實現(xiàn)
C．如果忽略斜面的摩擦，鐵球質(zhì)量較小，磁鐵磁性又較強，則維爾金斯“永動機”可以實現(xiàn)
D．違背能量轉(zhuǎn)化和守恒定律，不可能實現(xiàn)
4．關于熱學現(xiàn)象和熱學規(guī)律，下列說法中正確的是（ ）
A．布朗運動就是液體分子的熱運動
B．用油膜法測分子直徑的實驗中，應使用純油酸滴到水面上
C．第一類永動機不可能制成是因為它違背了能量守恒定律
D．用活塞壓縮汽缸里的空氣，對空氣做功3.0×105 J，同時空氣的內(nèi)能增加2.2×105 J，則空氣從外界吸熱5.2×105 J
5．高空形成的冰雹加速下落，并有部分熔化，以下說法中不正確的是（ ）
A．只有重力做功，冰雹下落時機械能守恒
B．冰雹的勢能轉(zhuǎn)化為冰雹的動能
C．冰雹的內(nèi)能增大
D．冰雹的機械能不守恒
6．物理學的發(fā)展豐富了人類對動物世界的認識，推動了科學技術的創(chuàng)新和革命，促進了物質(zhì)生產(chǎn)的繁榮與人類文明的進步，下列表述正確的是（ ）
A．牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，并通過實驗證實了萬有引力定律
B．能量耗散說明能量在不停地減少，能量不守恒
C．相對論的創(chuàng)立表明經(jīng)典力學在一定范圍內(nèi)不再適用
D．能量守恒說明人類不用擔心能源的減少，不必節(jié)約能源
二、填空題
7．如圖所示，容器A、B各有一個可自由移動的輕活塞，活塞下面是水，上面是大氣，大氣壓恒定。A、B的底部由帶有閥門K的管道相連，整個裝置與外界絕熱。原先，A中水面比B中的高，打開閥門，使A中的水逐漸向B中流，最后達到平衡。在這個過程中，大氣壓對水做功為______，水的內(nèi)能______（選填“增加”、“減小”或“不變”）。
三、解答題
8．如圖所示，固定容器及可動活塞P都是絕熱的，中間有一導熱的固定隔板B，B的兩邊分別盛有氣體甲和乙?，F(xiàn)將活塞P緩慢地向B移動一段距離，已知氣體的溫度隨其內(nèi)能的增加而升高。回答下列問題
(1)若將活塞P緩慢地向外拉動，則甲、乙的內(nèi)能如何改變？
(2)若隔板B絕熱但可以自由移動，當活塞P緩慢地向B移動時，甲、乙的內(nèi)能如何變化？
參考答案
1．D
【詳解】
維爾金斯“永動機”不可能實現(xiàn)，因為它違背了能量守恒定律。鐵球上升過程中，磁場力對鐵球做正功，使鐵球增加了機械能；但鐵球下落時，同樣也受到磁場力，而且磁場力做負功，這個負功與上升過程的正功相互抵消，可見，維爾金斯“永動機”不可能源源不斷向外提供能量，所以，維爾金斯“永動機”不可能實現(xiàn)。
故選D。
2．C
【詳解】
A．a(chǎn)→b過程中，p與V成正比，根據(jù)可知，p增大，V增大，可知T升高，故A錯誤；
B．b→c過程中，V不變，則為常量，又因為p下降，故溫度也下降，故B錯誤；
C．c→a過程中，p不變，為常量，V減小，則T減小，可知氣體放熱大于外界對氣體做功，故C正確；
D．體積增大，氣體對外做功，體積減小，外界對氣體對做功，p-V圖象的圖線與橫軸圍成的面積表示氣體對外做功，即三角形abc圍城的面積表示對外做的總功，所以氣體從a→b→c→a的過程中，氣體對外界做功，氣體做的總功不為零，故D錯誤；
故選C。
3．D
【詳解】
如果忽略摩擦，那么鐵球返回斜坡底端Q時速度為零，無法對外做功，如果在返回的過程中對外做功了，將無法返回到底端Q。所以該“永動機”不可以實現(xiàn)。
故選D。
4．C
【詳解】
A．布朗運動是小顆粒的運動，只是間接反映了液體分子的無規(guī)則運動，故A錯誤；
B．用油膜法測分子直徑的實驗中，應使用油酸溶液滴到水面上，便于稀釋后緊密排列在水面上，故B錯誤；
C．第一類永動機違背了能量守恒定律，故C正確；
D．由熱力學第一定律△U=W+Q可知，空氣向外界散出0.8×105J的熱量，故D錯誤；
故選C。
5．A
【詳解】
AD．除了重力做功，還有阻力做功，所以冰雹下落時機械能不守恒，則A錯誤，符合題意；D正確，不符合題意；
BC．冰雹的勢能轉(zhuǎn)化為冰雹的動能與內(nèi)能，所以BC正確，不符合題意；
故選A。
6．C
【詳解】
A．牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，并通過月地檢驗證實了萬有引力定律，故A錯誤；
B．能量耗散是指能量的可利用率越來越少，但是仍然遵守能量守恒定律，故B錯誤；
C．相對論并沒有否定經(jīng)典力學，而是在其基礎上發(fā)展起來的，有各自成立范圍，故C正確；
D．能量守恒，但是隨著可利用能源的使用，能量的可利用率越來越少，故要節(jié)約能源，故D錯誤。
故選C。
7．0 增加
【詳解】
[1]打開閥門K后，據(jù)連通器原理，最后A、B兩管中的水面將相平，如下圖所示
即A中水面下降，B中水面上升；設A管截面積為S1，水面下降距離為h1，B管截面積為S2，水面上升距離為h2，由于水的總體積保持不變，則有
A管中大氣壓力對水做的功
B管中大氣壓力對水做的功
大氣壓力對水做的總功
[2] 由于水的重心降低，重力勢能減小，由能量守恒定律知水的內(nèi)能增加。
8．(1)均減小；(2)均增加
【詳解】
(1)若將活塞P緩慢向外拉動，則氣體乙對外做功，乙的內(nèi)能減小，溫度降低。這時甲要將熱量傳遞給乙，故甲、乙的內(nèi)能均減小。
(2)若隔板B絕熱但可以自由移動，則當活塞P緩慢向B移動時，乙氣體壓強增大，隔板B向里移動，甲氣體也被壓縮，故甲、乙氣體的內(nèi)能均增加。

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3 能量守恒定律

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