資源簡介

3.3能量守恒定律學案
一學科核心素養
物理觀念∶通過學習物理學史，感受建立能量的觀點的過程，樹立能量守恒的世界觀。
科學思維∶了解永動機模型，理解永動機不可制成的原因。
科學探究：通過學習能量概念的建立過程，體驗科學家探究規律的艱辛與執著。學習他們堅韌不拔的精神。
科學態度與責任∶理解能量守恒定律，能用能量守恒的觀點解釋自然現象，指導實踐活動。體會能量守恒定律是最基本、最普遍的自然規律之一。
二學習重難點
重點：能量守恒定律及其應用。
難點：能量守恒定律及其應用。
三課前預習
1．如圖，某自動洗衣機洗衣缸的下部與控水裝置的豎直均勻細管相通，細管的上部封閉，并和壓力傳感器相連接。洗衣缸進水時，細管中的空氣被水封閉，隨著洗衣缸中水面的升高，細管中的空氣被壓縮，當細管中空氣壓強達到一定數值時，壓力傳感器使進水閥門關閉，達到自動控制水位的目的。假設水位變化時管內空氣溫度恒定，當水位上升時細管內空氣將_________（填“吸熱”“放熱”），若剛進水時細管被封閉的空氣柱長度為L，當空氣柱被壓縮到0.96L時，壓力傳感器使洗衣機停止進水，此時洗衣缸與細管內水位的高度差為_________cm。（結果保留兩位有效數字，設大氣壓，水的密度，g取10m/s2）
2．兩個內壁光滑、完全相同的絕熱汽缸A、B，汽缸內用輕質絕熱活塞封閉完全相同的理想氣體，如圖1所示，現向活塞上表面緩慢倒入細沙，若A中細沙的質量大于B中細沙的質量，重新平衡后，汽缸A內氣體的內能______（填“大于”“小于”或“等于”）汽缸B內氣體的內能，圖2為重新平衡后A、B汽缸中氣體分子速率分布圖像，其中曲線______（填圖像中曲線標號）表示汽缸B中氣體分子的速率分布規律。
3．如圖所示，這是中國傳統玩具飲水鳥。在鳥的面前放上一杯水，用手把鳥嘴浸到水里，“喝”了一口后，又直立起來。之后，無需人的干預，小鳥直立一會兒就會自己俯下身去使鳥嘴浸入水中“喝”水，然后又會直立起來。就這樣周而復始，小鳥不停地點頭喝水，成為一臺神奇的“永動機”。根據所學物理知識，試分析飲水鳥上下運動的能量來源：_______________。當水杯中的水干了之后，小鳥還能上下運動嗎？_________（填“能”或“不能”）。
4．不同形式的能量可以通過______過程而發生轉化，能量轉化的多少是由______來量度的。
5．氣缸中氣體的壓強為，活塞的面積是，氣體做等壓膨脹，推動活塞移動了，則氣體做功是______J，在做功過程中氣體吸熱，氣體的內能改變了______J。
6．下列關于能量轉換過程的敘述，違背熱力學第一定律的有_______，不違背熱力學第一定律、但違背熱力學第二定律的有_______。（填正確答案標號）
A．汽車通過燃燒汽油獲得動力并向空氣中散熱
B．冷水倒入保溫杯后，冷水和杯子的溫度都變得更低
C．某新型熱機工作時將從高溫熱源吸收的熱量全部轉化為功，而不產生其他影響
D．冰箱的制冷機工作時從箱內低溫環境中提取熱量散發到溫度較高的室內
7．永動機不可能制成
（1）第一類永動機：不需要任何動力或燃料，卻能不斷地_______的機器．
（2）第一類永動機由于違背了_______，所以不可能制成．
8．電動機是將_________能轉化為_________能的裝置。電動機的_________與_________之比叫做電動機的效率。由于電動機運行中總有_________，所以其效率不可能達到_________%。
9．能量守恒定律
（1）探索能量守恒的足跡
（2）能量守恒定律
能量既不會憑空產生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉化為其他形式，或者從一個物體轉移到別的物體，在轉化或轉移的過程中，能量的總量___________
（3）永動機不可能制成
①第一類永動機：不需要任何動力或燃料，卻能不斷地對外做功的機器。
②第一類永動機由于違背了___________，所以不可能制成。
四自我檢測
1．下列宏觀過程不能用熱力學第二定律解釋的是（　　）
A．大米和小米混合后小米能自發地填充到大米空隙中而經過一段時間大米、小米不會自動分開
B．將一滴紅墨水滴入一杯清水中，會均勻擴散到整杯水中，經過一段時間，墨水和清水不會自動分開
C．冬季的夜晚，放在室外的物體隨氣溫的降低，內能不會自發地轉化為機械能而動起來
D．隨著節能減排措施的不斷完善，最終也不會使汽車熱機的效率達到100%
2．一定質量理想氣體的壓強p隨體積V變化規律如圖所示，從狀態A到B的過程中（　　）
A．氣體溫度保持不變
B．外界對氣體做功
C．氣體從外界吸收熱量
D．氣體對器壁單位面積的平均作用力不變
3．一定質量的理想氣體沿如圖所示的狀態變化，ba的延長線過坐標原點，T＝t＋273K，下列說法中正確的是（　　）
A．由a至b，外界對氣體不做功
B．氣體由c至a，不可能在絕熱狀態下進行
C．
D．氣體由a經b至c吸收的熱量等于氣體由c至a釋放的熱量
4．卡諾循環是由法國工程師卡諾于1824年提出的，它可用于分析熱機的工作過程，卡諾循環包括四個步驟：等溫膨脹、絕熱膨脹、等溫壓縮、絕熱壓縮。下列相關說法中正確的是（　　）
A．隨著設備的改進和技術的提高，熱機效率可能達到100%
B．絕熱膨脹和絕熱壓縮過程中，氣缸內氣體的內能保持不變
C．等溫壓縮過程中，因外界對氣體做功，故氣缸內氣體內能增大
D．等溫膨脹過程中，單位時間內在單位面積上碰撞氣缸壁的分子數減少
5．如圖所示，氣缸內封閉一定質量的理想氣體。現緩慢地向活塞上倒一定質量的細沙，忽略環境的溫度變化，在此過程中如果氣缸、活塞（　　）
A．導熱良好，氣缸內氣體的內能必增大
B．導熱良好，氣缸內氣體向外放熱
C．絕熱良好，氣缸內氣體分子的平均動能不變
D．絕熱良好，氣缸內所有氣體分子的運動速率都變大
6．如圖所示，內壁光滑的絕熱汽缸固定在斜面上，一定質量的絕熱活塞把汽缸分成a、b兩部分，兩部分中封閉有相同質量、相同溫度的同種理想氣體，初始時活塞用銷釘固定，b部分氣體的體積小于a部分氣體的體積。現拔掉銷釘，活塞移動一段距離最終達到平衡狀態，則最終狀態與初始狀態相比（　　）
A．a部分氣體溫度可能不變
B．b部分氣體壓強可能不變
C．a部分氣體壓強可能不變
D．兩部分氣體內能之和增大
7．一定質量的理想氣體在某一過程中，外界對氣體做了的功，氣體的內能減少了，則下列各式中正確的是（　　）
A．
B．
C．
D．
8．如圖所示，上端開口，粗細均勻的U型管的底部中間有一閥門，開始閥門關閉，兩管中的水面高度差為h，現將閥門打開，最終兩管水面相平，則這一過程中（　　）
A．大氣壓做正功，重力做負功，水的內能不變
B．大氣壓不做功，重力做正功，水的內能增大
C．大氣壓不做功，重力做負功，水的內能增大
D．大氣壓做負功，重力做正功，水的內能不變
9．最近網絡上有人做了一個與電磁感應相關的實驗，如圖所示，他把一個線圈放置在支架上，旁邊放置一個磁鐵，用手轉動線圈后，線圈就會一直運動下去，演示得有板有眼。這是一種假象，我們應該用科學的物理觀念認識此實驗，顯然它違背了（　　）
A．法拉第電磁感應定律
B．電阻定律
C．歐姆定律
D．能量轉化和守恒定律
10．夏天，從湖底形成的一個氣泡，在緩慢上升到湖面的過程中沒有破裂。若越接近水面，湖內水的溫度越高，大氣壓強恒定，視氣泡內氣體為理想氣體。則氣泡緩慢上升過程中，以下說法正確的是（　　）
A．氣泡內氣體的壓強可能不變
B．氣泡內氣體對外界做功
C．氣泡內氣體溫度升高導致放熱
D．氣泡內分子單位時間內對氣泡壁單位面積的撞擊次數增大
參考答案：
三課前預習
1． 放熱 42
2． 大于 ①
3． 內能 不能
4． 做功 做功的多少
5． 320 1780
6． B C
7． 對外做功 能量守恒定律
8． 電 機械 輸出功率 輸入功率 損耗 100
9． 保持不變 能量守恒定律
四自我檢測
1．A
2．C
3．B
4．D
5．B
6．D
7．B
8．B
9．D
10．B
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