3.3能量守恒定律（大单元教学课件）（人教版2019选择性必修第三册）（22页PPT）

(课件网) 3. 能量守恒定律 第三单元 热力学定律 1物理观念： 知道人类对能量概念的逐步认识过程，并理解能量和能量守恒观念对世界统一性的意义。 2科学思维： 理解能量守恒定律，知道能量守恒是自然界普遍遵从的基本规律。 3科学探究： 知道第一类永动机是不可能实现的。 4科学态度与责任： 具有学习和研究物理的好奇心与求知欲，能主动与他人合作，尊重他人，能基于证据和逻辑发表自己的见解，实事求是有将物理知识应用于生活和生产实践的意识，勇于探索日常生活有关的物理问题。 核 心 素 养 这种“饮水小鸭”玩具是一架永动机吗 一、问题引入 这种“饮水小鸭”玩具运动所需要的能量来自哪里？ 饮水小鸭的工作原理是基于蒸发冷却和气压差驱动的循环运动 饮水小鸭（又称“饮水鸟”）是一种利用蒸发冷却和气压差原理实现周期性摆动的经典物理玩具/演示装置。其核心工作原理可分为以下关键步骤： 1. 蒸发冷却与气压变化 当鸭嘴接触水杯时，头部包裹的吸水毛毡被浸湿，水分在空气中蒸发吸热，导致头部玻璃球（上球）温度降低。温度下降使上球内的乙醚蒸气液化，内部气压减小，形成低压环境。此时下球（尾泡）内的乙醚蒸气压强高于上球，推动玻璃管中的液柱上升。 2. 重心变化与倾倒 液柱上升使小鸭整体重心上移，当重心超过支点时，小鸭向前倾倒（抬头状态变为低头状态）。 倾倒后，头部再次浸入水中湿润毛毡，同时上下玻璃球通过细管连通，气压恢复平衡，液态乙醚因重力流回下球。 3. 循环重启 乙醚回流后重心下移，小鸭恢复直立状态，重新开始蒸发冷却过程。这一循环依赖头部毛毡持续“饮水”和蒸发，吸收空气中的热量维持运动。 能量来源：水蒸发吸收环境热量（非永动机，符合热力学定律）。 核心部件：双玻璃球结构、乙醚（低沸点液体）、吸水毛毡、细玻璃管。 现象本质：气压差与重心变化的动态平衡。 人类对能量的认识 能量的概念是人类在对物质运动规律进行长期探索中建立起来的。所有自然现象都涉及能量，人类活动离不开能量，能量具有不同的形式。 内能 机械能 光能 （1）能量具有不同的形式 知识点一、探索能量守恒的足迹 知识点一、探索能量守恒的足迹 要用联系的观点去观察自然，我们可以用能量的观念把热、电、光、磁等都统一起来描述。各种能量之间是可以相互转化的。 重力势能与动能转化 热能与电能转化 电能与磁能转化 人类对能量的认识 （2）能量之间的转化 ⑶能量转化的研究成果 机械能转化为内能 电场能转化为磁场能 内能转化为电能 磁场能转化为电能 18世纪末19世纪中叶关于能量转化的研究 1798年 伦福德的实验表明热的本质是运动 1820年 奥斯特发现电流的磁效应 1831年 法拉第发现电磁感应现象 法拉第 1791.09-1867.08 1836年 盖斯发现化学反应放出的热量与反应步骤无关 1841年 焦耳发现电流的热效应 1842年 迈尔表述了能量守恒定律 （3）能量守恒观念的形成 盖斯 迈尔 焦耳 亥姆霍兹 化学反应放出的热量与反应步骤无关 功热等价 提出能量守恒的思想 概括和总结能量守恒定律 能量守恒不是由某一个人通过某一项的研究而得到的。 1.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别的物体，在转化或转移的过程中其总量不变。 2.意义：能量守恒定律是自然科学长期发展和进步的结果，是普遍、和谐、可靠的自然规律之一，它揭示了宇宙运行的内在一致性，限制了可能性的边界，同时也为科技创新提供了根本原则。从蒸汽机到量子计算机，其意义始终贯穿于人类探索和改造世界的过程中。 知识点二、能量守恒定律 能量守恒的两种表达： (1)某种形式的能减少，一定有其他形式的能增加，且减少量和增加量一 ... ...