能量守恒定律【新教材】人教版高中物理选择性必修第三册
27页1、能量守恒定律【新教材】人教版高中物理选择性必修第三册能量守恒定律基本概念能量守恒定律在力学中应用能量守恒定律在热学中应用能量守恒定律在电磁学中应用能量守恒定律在光学中应用能量守恒定律在原子物理中应用contents目录能量守恒定律基本概念01能量是物体做功的本领,是物体运动状态改变的量度。能量定义能量可分为动能、势能、内能、电能、化学能、核能等不同类型。能量分类能量定义与分类能量可以从一种形式转化为另一种形式,例如机械能可以转化为内能,内能也可以转化为机械能。能量可以在物体之间传递,例如通过热传导、热对流、热辐射等方式传递内能。能量转化与传递能量传递能量转化能量守恒定律能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只会从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到其它物体,而能量的总量保持不变。能量守恒定律的意义能量守恒定律是自然界的基本定律之一,它揭示了自然界中各种现象之间的相互联系和制约关系,为我们认识和利用自然提供了重要的科学依据。能量守恒定律表述能量守恒定律在力学中应用02在只有重力或弹力做功的物体系统内,动能与势能可以相互转化,而总的机械能保持不变。机械能守恒定律机械能守恒条件机械
2、能守恒表达式物体只受重力或弹力作用,或者虽受其他力作用但其他力不做功或做功的代数和为零。在只有重力或弹力做功的系统内,动能与势能之和是一个常量,即$E_k+E_p=text常量$。030201机械能守恒弹性势能01发生弹性形变的物体具有的势能,其大小与形变量有关。弹簧振子02一个不计摩擦和空气阻力,只考虑重力和弹力的理想化模型。在振动过程中,动能和势能相互转化,机械能守恒。弹簧振子的周期和频率03周期$T=2pisqrtfracmk$,频率$f=frac1T=frac12pisqrtfrackm$,其中$m$为振子质量,$k$为弹簧劲度系数。弹性势能及弹簧振子碰撞过程中的能量转化在完全弹性碰撞中,动能和势能可以完全转化;在非完全弹性碰撞中,部分动能转化为内能;在完全非弹性碰撞中,动能全部转化为内能。完全弹性碰撞碰撞过程中无机械能损失的碰撞,碰撞前后系统总动能不变。非完全弹性碰撞碰撞过程中有机械能损失的碰撞,碰撞后系统总动能减少。完全非弹性碰撞碰撞后两物体粘在一起以共同速度运动的碰撞,系统动能损失最大。碰撞过程中能量转化和损失能量守恒定律在热学中应用03123热量可以从一个物体传递到另一
3、个物体,也可以与机械能或其他能量互相转换,但是在转换过程中,能量的总值保持不变。热力学第一定律的表述U=W+Q,其中U为内能的变化量,W为外界对物体做的功,Q为物体吸收的热量。热力学第一定律的数学表达式揭示了热现象中能量转化和守恒的基本规律,为热力学的发展奠定了基础。热力学第一定律的物理意义热力学第一定律热机效率的定义及计算热机效率是指热机所做有用功与燃料完全燃烧释放的热量之比,用表示,计算公式为=W有/Q放。制冷系数的定义及计算制冷系数是指制冷机在单位时间内从低温热源吸收的热量与向高温热源放出的热量之比,用表示,计算公式为=Q吸/Q放。提高热机效率和制冷系数的途径通过改进热机或制冷机的设计,提高其热力学完善度,减少各种能量损失,从而提高热机效率或制冷系数。热机效率及制冷系数计算在热传导过程中,热量通过物体内部微观粒子的热运动从高温部分传递到低温部分,实现内能的转移。热传导过程中的能量转化在对流过程中,热量通过流体的宏观运动进行传递,同时伴随着内能的转移和机械能的转化。对流过程中的能量转化在辐射过程中,物体通过电磁波的形式向外发射能量,实现内能向电磁能的转化。同时,物体也会吸收来自其他
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