授課者：昆山市葛江中學(xué) 朱敏強(qiáng),18.4 能量轉(zhuǎn)化的基本規(guī)律,一、 能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律：,我們是在能的相互轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中利用能量。,如火力發(fā)電及電能的利用為例：,煤、石油、 天然氣,加熱水，產(chǎn)生蒸汽,蒸汽機(jī),發(fā)電 機(jī),電動機(jī),燈,電解槽,化學(xué)能,內(nèi)能,機(jī)械能,電能,機(jī)械能,光能,化學(xué)能,轉(zhuǎn)化,轉(zhuǎn)化,轉(zhuǎn)化,轉(zhuǎn)化,太陽能的利用：太陽能轉(zhuǎn)化為電能,太陽能發(fā)電,討論下列能量轉(zhuǎn)化過程,內(nèi)燃機(jī)車：內(nèi)能轉(zhuǎn)化機(jī)械能,水的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能,水電站：,化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 再轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,電能轉(zhuǎn)化為光能和內(nèi)能,城市燈光,蒸汽輪船,人類生活需要消耗大量能量，如果能生產(chǎn)出一種：不消耗任何能量，卻能永遠(yuǎn)地運動并對外做功的機(jī)器該有多好? （即“永動機(jī)”）,搭在盆邊的毛巾能動吸水,并從另一端不停地滴下.,現(xiàn)象,猜想一下：是否可以用許多這樣的毛巾和盆把水一級一級向上提?,這樣就可以不用抽水機(jī)提水了.,試一試：什么情況下棉紗線能使杯中的水滴下?,只有當(dāng)紗線低于液面時，水才會滴下,請你說說看，毛細(xì)永動機(jī)可能實現(xiàn)么？,靠棉紗向高處輸送水是不可能的，相反若盆中有水的話則可能被棉紗吸向底下的容器中去，無法實現(xiàn)永動。,最著名的永動機(jī),十三世紀(jì) 亨內(nèi)考 法國,歷史上的永動機(jī),在一個輪子邊緣等距安裝12根活動短桿，桿端套重球。無論轉(zhuǎn)到什么位置，右邊各個重球總比左邊離軸心遠(yuǎn)些。右邊重球作用在離軸較遠(yuǎn)的距離上，就會使輪子永不停息轉(zhuǎn)動下去。,取一個四球模型分析：順時針力矩:M1=mg(R+l)逆時針力矩：M2=mgl+mgR結(jié)果M1=M2，力矩平衡。總體來說不可能有單方向自發(fā)的轉(zhuǎn)動，球數(shù)量增多也是一樣。,歷史上的永動機(jī),達(dá)芬奇的永動機(jī),浮力永動機(jī),人們嘗試設(shè)計各種各樣的永動機(jī)，卻都失敗了。一些科學(xué)家開始思考并提出：永動機(jī)設(shè)想破滅是否說明自然界存在一條法則，它使我們不可能無中生有獲得能量？ 各種形式的能量在相互轉(zhuǎn)化時遵循某種基本規(guī)律。,能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失， 它只會從一種形式轉(zhuǎn)化成另一種形式， 或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一物體， 而在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中， 其總能量保持不變 。,能量守恒定律：,例、小朋友從滑滑梯上勻速下滑 試用能量轉(zhuǎn)化與守恒的觀點分析 能量的變化情況？,答：動能不變，重力勢能減小， 機(jī)械能減小，內(nèi)能增加， 總能量不變。,分析：由于存在摩擦，一部分 機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能， 所以機(jī)械能不守恒， 但機(jī)械能與內(nèi)能的總和保持不變， 總能量守恒。,總能量既然守恒， 為什么還會有 能源危機(jī)？,二、能量的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化具有方向性,水可能自動倒流回去么？,熔化的冰塊可能自發(fā)地重新結(jié)冰么？,自然界中自發(fā)的過程都是有方向性的,舉出能量的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化有一定的方向性例子,結(jié)論：（1）能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移是有方向的,（2）能量的利用率不可能達(dá)到100%,電能可使電燈發(fā)光，同時產(chǎn)生內(nèi)能散失到空氣中，但這些內(nèi)能卻無法自動轉(zhuǎn)化為電能。 汽車剎車過程，動能轉(zhuǎn)化為地面、輪胎、空氣的內(nèi)能，這些內(nèi)能同樣無法自動轉(zhuǎn)化為機(jī)械能再來驅(qū)動汽車。,由于我們是在能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中利用能量的。 而在這個過程中，總會有一部分能量轉(zhuǎn)化為內(nèi)能散失到周圍環(huán)境中，且無法自動轉(zhuǎn)化為其他形式能量，很難或無法再利用。 所以可利用的能量只會減少，因此節(jié)能和更有效利用能源是急需解決的重要問題。,能量轉(zhuǎn)化的基本規(guī)律,能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律（包括能量 轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)移的方向性規(guī)律）是科學(xué)上 重要的定律，它使我們將對自然界各 種現(xiàn)象和學(xué)科的認(rèn)識聯(lián)系起來，并且 成為人類生產(chǎn)活動和社會活動的基本 準(zhǔn)則之一,小結(jié)：,第二類永動機(jī)不可能制成,有人曾計算過，若以海水作單一熱源，把海水的溫度哪怕只降低O.25攝氏度，放出的熱量將足夠全世界使用一千年。你認(rèn)為可行么？ 不可能從單一熱源取熱，把它全部變?yōu)楣Χ划a(chǎn)生其他任何影響 只用海洋做為單一熱源的熱機(jī)是違反上述講法的，因此要想制造出熱效率為百分之百的熱機(jī)是絕對不可能的。,為什么滾擺在松手后能夠不停的上下運動呢?,滾擺實驗,為什么實際情況下，滾擺每次上升高度減小？是否整個裝置能量不守恒？,有人設(shè)計了這樣一臺“永動機(jī)”： 距地面一定高度架設(shè)一個水槽， 水從水槽底的管中流出，沖擊一 個水輪機(jī)，水輪機(jī)的軸上安裝 一個抽水機(jī)和一個砂輪。他指望 抽水機(jī)把地面水槽里的水抽上去， 這樣循環(huán)不已，機(jī)器不停地轉(zhuǎn)動， 就可以永久地用砂輪磨制工件 做工了。,思考題：,能的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移是有方向性的,觀察右圖，此圖是否符合能量守恒定律，為什么