1、精品课件第三章 热力学定律新人教版 能量守恒定律能量守恒定律特级教师优秀课件精选教学目标教学目标理解能量守恒定律，知道能量守恒时自然界普遍遵从的基本规律通过能量守恒定律的学习，认识自然规律的多样性和统一性能量转化和守恒定律的理解及综合应用 教学难点教学难点教学重点教学重点能量转化和守恒定律的理解及综合应用 做功改变内能的过程实质上是能量转化的过程热传递改变内能的过程实质上是能量的转移过程能量可以由一种形式转化为另一种形式，也可以从一个物体转移到另一个物体理解能量守恒定律理解热力学第一定律是能量守恒的体现理解永动机不能够制成的原因能量守恒和永动机能量守恒和永动机能量守恒定律能量守恒定律机械能守恒
2、定律机械能守恒定律能量守恒在机械能范围内的表现热力学第一定律热力学第一定律能量守恒在热力学范围内的表现能量守恒不是由某一个人通过某一项的研究而得到的。从18世纪末到19世纪40年代，不同领域的科学家从不同角度都提出了能量守恒的思想，人类对于能量守恒的认识经历了一个由浅入深，由含糊到清晰的过程能量守恒定律能量守恒定律能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形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另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体；式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体；在转化和转移过程中其总量不变，这就是能量守恒定在转化和转移过程中其总量不变，这就是能
3、量守恒定律。律。能量守恒定律能量守恒定律说明自然界存在着多种不同形式的运动，每种运动对应着一种形式的能量机械运动机械能热运动内能电荷运动电能化学运动化学能生物运动生物能原子核内部的运动原子能不同形式的能量之间可以相互转化。能量守恒定律适用于任何物理现象和物理过程永动机不可能制成永动机不可能制成永动机：永动机：不消耗任何能量，却可以源源不断地对外做功，这种机器叫永动机人们把这种不消耗能量的永动机叫第一类永动机魔轮永动机滚珠永动机磁力永动机永动机不可能制成永动机不可能制成为什么永动机不可能制成？从能量守恒的角度看根据能量守恒定律，任何一部机器，只能使能量从一种形式转化为另一种形式，而不能无中生有地
4、制造能量，因此第一类永动机是不可能制成的.从热力学第一定律的角度看如果没有外界热源供给热量，则有 ，就是说，如果系统内能减少，即 ，则 ，系统对外做功是要以内能减少为代价的，若想源源不断地做功，就必须使系统不断回到初始状态，在无外界能量供给的情况下，是不可能的。永动机不可能制成永动机不可能制成有一种所为“全自动”机械手表，既不需要上发条，也不用任何电源，却能不停地走下去。这是不是一种永动机？如果不是，你知道维持表针走动的能量是从哪儿来的吗？不是永动机，手表戴在手上，手运动的能量一部分转化为手表的能量能量守恒定律的意义能量守恒定律的意义找到了各种自然现象的公共量度能量，从而把各种自然现象用能量规
5、律联系起来，揭示了自然规律的多样性和统一揭示了自然规律的多样性和统一性性突破了人们关于物质运动的机械观念的范围，从本质上表明了各种运动形式之间相互转化的可能性。能量守恒定律比机械能守恒定律更普遍，它是物理学中解决问题的重要思维是物理学中解决问题的重要思维方法方法。能量守恒定律与电子的发现、达尔文的进化论并称19世纪自然科学中三大发现，其重要意义由此可见。具有重大实践意义，即彻底粉碎了永动机的幻想彻底粉碎了永动机的幻想问题与练习问题与练习用活塞压缩汽缸里的空气，对空气做了900J的功，同时汽缸向外散热210J，汽缸里空气的内能改变了多少？内能增加了690J问题与练习问题与练习如图所示，在汽缸内活
6、塞左边封闭着一定量的空气，压强与大气压相同。把汽缸和活塞固定，使汽缸内空气升高一定的温度，空气吸收的热量为 。如果让活塞可以自由滑动（活塞与气缸间无摩擦、不漏气），也使汽缸内空气温度升高相同温度，其吸收的热量为 。（2）根据上一问可知，定容下的比热容小于定压下的比热容（1）（1）和 哪个大些？（2）气体在定容下的比热容与在定压下的比热容为什么会有不同？问题与练习问题与练习为测算太阳射到地面的辐射能，某校科技实验小组的同学把一个横截面积是300 的矮圆筒的内壁涂黑，外壁用保温材料包裹，内装水0.6kg。让阳光垂直圆筒口照射2min后，水的温度升高了1C。请由此估算阳光直射时地面上每平方米每分钟接
7、受的太阳能量。问题与练习问题与练习某风景区有一处约20层楼高的瀑布，甚为壮观。请估计：瀑布上、下水潭的水温因瀑布的机械能转化成内能而相差多少？问题与练习问题与练习奶牛的心脏停止跳动后，大约在1h内体温由37.0C降低到33.5C。请你由此估算，在这种环境下饲养奶牛，要维持一个体重400kg奶牛的内能不变，每天喂养奶牛的食物至少要能为它提供多少热量？计算时，可以认为奶牛体内绝大部分是水。问题与练习问题与练习如果用Q表示物体吸收的能量，用W表示物体对外界所做的功，表示物体内能的增加，那么热力学第一定律可以表达为 。怎样解释这个表达式的物理意义。系统从外界吸收的热量Q等于系统对外界做的功与系统内能增
8、量之和。这种表述是从热机的效率角度考虑，外界传递给系统的热量，一部分用来增加系统的内能，另一部分就是系统对外所做的功。【分析】【解答】【点评】练习练习【分析】【解答】练习练习【分析】【解答】【点评】练习练习【分析】【解答】【点评】练习练习能利用熵增加原理认识自然界中能量转化的方向性。能从熵增加的角度认识当前环境问题，增强环保意识和可持续发展意识。教学目标教学目标教学重点教学重点理解能源的概念和能源的使用与环境污染的关系。能源的开发和利用与环境的关系。教学难点教学难点热力学第二定律的内容是什么？克劳修斯表述：不可能将热量从低温物体传到高温物体而不引起其它变化（即热量不会自发地从低温物体传到高温物
9、体）。开尔文表述：不可能从单一热源吸取热量并使它完全变为有用的功而不引起其它变化。前情回顾前情回顾流水带动水磨做功，什么能转化成了什么能？流水的机械能最终将转化为什么能？重力势能转化为动能最终转化为环境地内能传说中，三国时代的猛将张飞站在当阳桥前一声吼，“喝断了桥梁水倒流”。如果真是这样，他的声能最终转化为什么能？转化为环境的内能日光灯把教室照得如同白昼，关灯后满屋漆黑。原先的光能最终转化为什么能？转化为环境的内能把电炉接入电路，电能表转得飞快，表明消耗着电能。这些电能最终将转化为什么能？转化为环境的内能燃烧过程中燃料的化学能要释放出来。这些化学能最终将转化为什么能？转化为环境的内能了解能量品
10、质的不同理解节约能源的意义能量的品质能量的品质在各种各样的活动中，机械能、电能、光能、声能、化学能、核能、生物能最终都转化为内能，流散到周围的环境中最终都转化为内能，流散到周围的环境中。能量耗散：能量耗散：系统的内能流散到周围环境中，没有办法把这些内能收集起来加系统的内能流散到周围环境中，没有办法把这些内能收集起来加以利用，这种现象叫做能量耗散。以利用，这种现象叫做能量耗散。能量耗散能量耗散能量从高度有用的形式降级为不大可用的形式叫品质降低品质降低。能量在利用过程中，总是由高品质的能量最终转化为低品质的能力。能量的品质能量的品质内能和机械能相比，哪种能量的品质低？高品质的能量机械能、电能、光能
11、、声能、化学能、核能、生物能低品质的能量 内能能量的品质能量的品质由能量守恒定律知，能力不会减少，但为什么要节约能源？能量耗散虽然不会使能的总量减少，却会导致能量品质降低它实际上将能量从可用的形式降级为不大可用的形式。媒、石油、天然气等能源储存着高品质的能量，在利用它们的时候，高品质的能量释放出来并最终转化为低品质的内能。故能量虽然不会减少但可利用资源会越来越少，所以要节约能源。能量的品质能量的品质能源是社会存在与发展永远不可或缺的必需品 是国民经济运行的物质基础研究人类利用的能源转化过程研究各种能源的优劣开发新能源和可持续发展开发新能源和可持续发展什么是能源？太阳能风能地热能核能潮汐能煤石油
12、天然气能源能源凡是能够提供可利用能量的物质统称为能源凡是能够提供可利用能量的物质统称为能源它是现代社会生活的重要物质基础。能量和能源有什么区别？能量是守恒的，既不会增加也不会减少能源是可以提供可利用物质能量的物质，能源的利用过程存在能量耗散现象，能量耗散使得能量品质下降即能源减少，故我们要节约能源能源能源一次能源：一次能源：二次能源：二次能源：能源的分类能源的分类按形成或转换特点形成或转换特点分自然形成，未经加工自然形成，未经加工由一次能源经加工转换而成由一次能源经加工转换而成太阳能、风能、地热能、核能、潮汐能.焦炭、木炭、蒸汽、液化气、酒精、汽油、电能.按利用技术利用技术分 新能源：新能源：
13、能源的分类能源的分类常规能源：常规能源：已大规模正常使用已大规模正常使用正在开发，或有新的利用方式正在开发，或有新的利用方式煤、石油、天然气、水能.太阳能、核能、地热能、海洋能、沼气、风能.按可否再生可否再生分不可再生能源：不可再生能源：能源的分类能源的分类可再生能源：可再生能源：可循环使用、不断补充可循环使用、不断补充短期内无法转换获得短期内无法转换获得水能、风能、生物质能、地热能.煤、石油、天然气、核燃料.按对环境污染情况对环境污染情况分污染能源：污染能源：能源的分类能源的分类清洁能源：清洁能源：对环境基本上没污染对环境基本上没污染会严重污染环境会严重污染环境太阳能、海洋能、风能、水能.化
14、石燃料（煤、石油、天然气）常规能源：人们把煤、石油、天然气叫做常规能源煤、石油、天然气叫做常规能源，人类消耗的能量主要是常规能源海上天然气开采海上石油开采露天煤矿能源与人类社会发展能源与人类社会发展常规能源在使用中遇到的问题能源与人类社会发展能源与人类社会发展常规能源的大量消耗带来了环境问题常规能源的大量消耗带来了环境问题常规能源的储藏是有限的常规能源的储藏是有限的常规能源的大量消耗带来的环境问题两级冰雪融化，海平面上升海水倒灌、耕地盐碱化能源与环境能源与环境温室效应：温室效应：温室效应是由于大气里温室气体（二氧化碳、甲烷等）含量增大而形成的，石油和煤炭燃烧时产生二氧化碳常规能源的大量消耗带来
15、的环境问题酸雨：酸雨：大气中酸性污染物质，如二氧化硫、二氧化碳、氢氧化物等，在降水过程中溶入雨水，使其成为酸雨，煤炭中含有较多的硫，燃烧时产生二氧化硫等物质。被酸雨破坏的森林世界三大酸雨分布区能源与环境能源与环境常规能源的大量消耗带来的环境问题光化学烟雾：光化学烟雾：氮氧化合物和碳氢化合物在大气中受到阳光中强烈的紫外线照射后产生的二次污染物质光化学烟雾，主要成分是臭氧。1943年洛杉矶光化学烟雾事件能源与环境能源与环境常规能源储存量有限，在利用过程中会带来环境污染新能源的开发和利用成为当务之急能源与环境能源与环境开发新能源开发新能源绿色能源：绿色能源：在释放能量或能量转化过程中对环境不造成污染
16、的能源叫绿色能源。人类可开发和利用的绿色能源主要有下列几种：人类可开发和利用的绿色能源主要有下列几种：1风能风能2水流（河流、潮汐）能水流（河流、潮汐）能3太阳能太阳能4核能等等核能等等 注意：风能和水流能是“可再生能源”，而石油、煤炭是不可再生能源。新疆风车田发电葛洲坝水电站开发新能源开发新能源藏北利用太阳能的设备浙江秦山核电站开发新能源开发新能源氢能沼气地热开发新能源开发新能源潮汐可燃冰开发新能源开发新能源1、你能说说太阳能的特点吗？2、目前利用太阳能的主要方法有哪些？太阳能太阳能太阳灶太阳能热水器航天器太阳能发电装置你认为氢能源有哪些优点？你认为目前不能大量使用氢能源的原因是什么？应用氢
17、能源，你有什么良策？氢能源氢能源什么地区适合发展沼气能源？沼气是怎么得到的？沼气能源的使用应注意什么？沼气能源沼气能源什么地区适合发展地热能源？地热是怎么得到的？地热能地热能冰岛地热西藏羊八井地热电站，是我国最大的地热电站潮汐的形成浙江温岭江厦潮汐发电站，是世界第三大潮汐发电站。潮汐能潮汐能11月2日，新华社发布的一项消息说，一项针对南海北部的勘测显示，那里的可燃冰储量达到我国陆上石油总量的一半左右，这些可燃冰有望在2015年进行试开采。资源丰富的南海可燃冰可燃冰可燃冰是一种天然气水合物的俗称，这种物质在低温和40多个大气压下才是稳定的。可燃冰到达水面可以立即融化，同时成分中的甲烷开始燃烧。每
18、立方米可燃冰可释放164立方米甲烷。可燃冰分布广，资源丰富，据计算这种未来的能源可供人类使用上千年。可燃冰杂质少，无污染。可燃冰虽好，但开采不易。资源丰富的南海可燃冰可燃冰阅读下列短文：二氧化碳对较长波长的电磁辐射（如红外线）有较强的吸收作用，而对较短波长的电磁辐射（如可见光）的吸收作用较弱。阳光中多种波长的电磁辐射透过大气照到地球表面，使地面升温，而地面的热辐射是较长波长的电磁辐射，它不容易透过大气中的二氧化碳，于是大气温度上升。大气中二氧化碳的作用像暖房的玻璃一样：太阳的热辐射容易进来，地面的热辐射却不易出去。这种效应叫“温室效应”。二氧化碳是一种重要的“温室气体”。温室效应使得大气的温度
19、不致太低，昼夜温差不致太大，各种生物能够繁衍生息。然而，近年来由于人类的活动，大气中的二氧化碳增加，温室效应加剧，这是全球变暖的重要原因。试根据上述观点及从各种媒体得到的其他信息，判断下列说法是否正确。A.在地球形成的早期，火山活动频繁，排出大量的二氧化碳，当时地球的气温很高。B.在漫长的地质年代中，地壳的岩石与大气中的二氧化碳发生化学反应，二氧化碳减少，地球上出现了生命。C.由于现代工业大量燃烧煤炭、石油等燃料，氧和碳在结合成二氧化碳的过程中放出大量的热，导致地球温度升高，气候变暖。D.1998年5月29日，中国政府签署了削减二氧化碳排放量的京都议定书，为控制全球气候变暖做出了贡献。问题与练习问题与练习AD问题与练习问题与练习问题与练习问题与练习能量耗散：系统的内能流散到周围的环境中，没有办法把这些内能收集起来加以利用，这种现象叫所能量耗散。能量从高度利用的形式降级为不大可用的形式叫品质降低。能量在利用过程中，总是由高品质的能量最终转化为低品质的能量。常规能源：人们把煤、石油、天然气叫做常规能源，人类消耗的能量主要是常规能源人类可开发和利用的绿色能源主要有下列几种：风能；水流(河流、潮汐)能；太阳能；核能等等总结总结【分析】【解答】练习练习【分析】【解答】【点评】练习练习【分析】【解答】练习练习
