3.3能量守恒定律問題與思考：

讓“

飲水小鴨”

“

喝”完一口水后，直立起來。直立一會兒，又會慢慢俯下身去，再“

喝”一口，然后又會直立起來。如此循環往復......

這種“飲水小鴨”玩具是一架永動機嗎？探尋能量守恒的足跡能量的概念是人類在對物質運動規律進行長期探索中建立起來的。能量具有不同的形式，有描述熱運動的內能、描述機械運動的機械能、描述光輻射的光能等。不同形式的運動都可以用能量來描述。也就是說，我們可以用能量的觀念把熱、電、光、磁等都統一起來描述。但在科學史上人們真正以“能量”的觀念來探索各種運動形式本質的過程卻是非常曲折的。

1798年倫福德的實驗表明熱的本質是運動1820年奧斯特發現電流的磁效應1831年法拉第發現電磁感應現象法拉第1791.09-1867.081836年蓋斯發現化學反應放出的熱量與反應步驟無關1841年焦耳發現電流的熱效應1842年邁爾表述了能量守恒定律1843年焦耳測定做功與傳熱的關系焦耳1818-18891847年亥姆霍茲在理論上概括和總結能量守恒定律能量守恒定律1.內容：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別的形式，或者從一個物體轉移到別的物體，在轉化或轉移的過程中其總量不變。2.意義：能量守恒定律是自然科學長期發展和進步的結果，是普遍、和諧、可靠的自然規律之一，它揭示了宇宙運行的內在一致性，限制了可能性的邊界，同時也為科技創新提供了根本原則。從蒸汽機到量子計算機，其意義始終貫穿于人類探索和改造世界的過程中。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。

永動機不可能制成問題”欄目中的飲水小鴨不是永動機。小鴨頭部的毛氈“飲水”后，水蒸發吸熱，導致頭部溫度降低。上段玻璃管中的乙醚蒸氣被液化，壓強減小，液柱上升（圖甲），小鴨重心上移，直到小鴨傾倒。處于傾倒位置的小鴨，頭部再次被浸濕，上下玻璃球內的氣體相通，壓強相等，乙醚流回下玻璃球內（圖乙），重心下移，小鴨站立。如此循環往復。可見，正是因為小鴨頭部“飲水”后水不斷蒸發，吸收了察覺不到的空氣的熱量，才使小鴨能夠持續工作下去。思考與討論：

早在公元1159年左右，印度一位名為婆什迦羅的數學大師，設計了一個輪子，輪子內有曲線凹槽裝著水銀。當輪子轉動時，水銀會流向每個凹槽的底部，這樣輪子的一段永遠比另一端重，這樣的不平衡會讓輪子不停地轉動。這是永動機最早的設想之一。歷史上的永動機歷史上的永動機魔輪永動機13世紀法國人亨考爾設計了一個“魔輪”，通過安裝在轉輪上的一系列懸臂實現永動。再后來有人將水銀換成了鋼珠，將懸臂換成了擺錘，換成了扇葉，其實都是這個不平衡結構的變體。歷史上的永動機磁力永動機軟臂永動機磁鐵版“魔輪”歷史上的永動機永動機的思想違背了能量守恒定律，無一例外地宣布失敗，1775年法國科學院宣布“不再審查有關永動機的一切設計”。小結隨堂訓練【例題】在焦耳實驗中，質量為6kg的鉤碼下落2m的距離，重復實驗25次，使一輪槳葉旋轉起來以攪動0.6kg的水，若水的初始溫度為15℃，問實驗后水的溫度升高到多少?答案:16.2℃學以致用某校研究性學習小組為估測太陽對地面的輻射功率，制作了一直徑為0.2m的0℃的冰球，在環境溫度為0℃時，用黑布把冰球包裹后懸吊在彈簧測力計下放在太陽光中。經過40min后彈簧測力計示數減少了3.49N。請你幫助這個小組估算太陽光垂直照射在某一單位面積上的輻射功率。冰的熔化熱為3.35×105J/kg，g取9.8N/kg。答案:1.58×103W/m21.有關能量守恒定律，下列說法正確的是(

)A.只適用于機械能與內能的相互轉化B.只適用能量轉化過程C.“摩擦生熱”是創造了熱，它不符合能量守恒定律D.根據能量守恒定律，宇宙中的能量總和不變答案:D2.(多選)下列關于能量轉化現象的說法正確的是(

)A.用太陽灶燒水是太陽能轉化為內能B.電燈發光是電能轉化為光能C.核電站發電是電能轉化為內能D.生石灰放入盛有涼水的燒杯里，水溫升高是動能轉化為內能答案:AB3.2023年5月30日，搭載神舟十六號載人飛船的長征二號F遙十六運載火箭在酒泉衛星發射中心成功發射，下列關于能量及其轉化的說法正確的是(

)A.燃料燃燒時內能全部轉化為機械能B.火箭加速升空的過程中機械能不變C.在一定條件下各種形式的能量都可以相互轉化D.能量在轉移和轉化的過程中總會有損耗，但能量的總量可以增加答案:C4.如圖所示，小朋友坐在滑梯上勻速下滑，在這個過程中(

)A.小朋友的機械能逐漸轉化為系統的內能，總能量不變B.因為能量是守恒的，小朋友的機械能大小不變C.由于摩擦，小朋友的褲子溫度升高，分子的平均動能增大D.由于摩擦，小朋友滑過的滑梯溫度升高，分子的平均動能增大，

但不是其中每一個分子的動能都增大答案:ACD5.下面幾幅圖中，有關功與內能的說法正確的是(

)A.圖甲中迅速下壓活塞，棉花會燃燒起來，說明熱傳遞可以使物體的溫度升高B.圖乙中重物下落帶動葉片轉動，由于葉片向水傳遞熱量而使水的溫度升高C.圖丙中降落的重物使發電機發電，電流對水做功使水的溫度升高D.做功和熱傳遞都可以使物體的內能增加D6.(多選)如圖，長木板A放在光滑的水平地面上，物體B以水平速度v0沖上A后，由于摩擦力作用，最后停止在木板A上，則從B沖到木板A上到相對木板A靜止的過程中，下列說法正確的是(

)A.物體B動能的減少量等于系統損失的機械能B.物體B克服摩擦力做的功等于系統內能的增加量C.物體B損失的機械能等于木板A獲得的動能與系統損失的機械能之和D.摩擦力對物體B做的功和對木板A做的功的總和等于系統內能的增加量CD7.沖擊擺實驗裝置如圖，一質量為m的子彈以v0射入質量為m0的沙箱后與沙箱合為一體，共同擺起一定高度h，則整個過程中子彈和沙箱由于相互作用所產生的內能為多少?(不計空氣阻力，重力加速度為g)8.如圖所示，一個小鐵塊沿半徑為R=0