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第13讲能量守恒定律与能源

【教学目标】1．知道能量守恒定律的内容；

2．理解能量守恒定律的确切含义；

3．掌握应用能量守恒定律解决问题的方法；

4．知道能量转化的方向性．

【重、难点】1．应用能量守恒定律解决动力学问题；

2．常见的功能关系．

在20世纪的最后几分钟里，一项新的多米诺骨牌吉尼斯世界纪录，在北京颐和园体育

健康城综合馆和网球馆诞生．中国、日本和韩国的62名青年学生成功推倒340多万张骨牌，

一举打破了此前由荷兰人保持的297万张的世界纪录。这就是“多米诺骨牌效应”，该效

应产生的能量是十分巨大的，大不列颠哥伦比亚大学物理学家A·怀特海德曾经制作了一

组骨牌，共13张，第1张最小，长9.53mm，宽4.76mm，厚1.19mm，还不如小手指甲大．以

后每张体积扩大1.5倍，这个数据是按照一张骨牌倒下的时候能推倒一张1.5倍体积的骨牌

而选定的．最大的第13张长61mm，宽30.5mm，厚7.6mm，把这套骨牌按适当间距排好，

轻轻推倒第1张，必然会波及第13张，第13张骨牌倒下时释放的能量比第1张牌倒下时

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整整扩大20多亿倍．而按同样比例制作的第32张骨牌倒下时释放的能量将高达1.24×10J，

又扩大了20多亿倍．不过，A·怀特海德毕竟未能制作第32张骨牌，因为它将高达415m，

两倍于纽约帝国大厦．如果真有人制作了这样一套骨牌，那摩天大厦就会在一指之力下被

轰然推倒！这种巨大的能量从何而来？能量之间又是如何转化的？

知识点睛

一、能量守恒定律

1．定律内容

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

体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变．

2．建立定律的两个重要事实

（1）确认了永动机的不可能性．（2）各种自然现象之间存在能量的转移与转化．

3．机械能守恒定律与能量守恒定律的关系

机械能守恒定律是能量守恒定律的特殊背景下一种特殊的表现形式．

二、能源和能量耗散

1．能量耗散

燃料燃烧时一旦把自己的热量释放出去，就不会再次自动聚集起来供人类重新利用．电池中的

化学能转化为电能，它又通过灯泡转化成内能和光能，热和光被其他物体吸收之后变成周围环境的

内能，我们无法把这些散失的能量收集起来重新利用．这种现象叫做能量的耗散．

2．能源危机的含义

在能源的利用过程中，即在能量的转化过程中，能量在数量上虽未减少，但在可利用的品质上

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降低了，从便于利用的变成不便于利用的了．

3．能量转化的方向性与节约能源的必要性

能量耗散反映了能量转化的宏观过程具有方向性，所以能源的利用是有条件的，也是有代价的，

所以自然界的能量虽然守恒，但还是很有必要节约能源．

典例精析

考点一功能关系的理解与应用

1．功能关系的概述

（1）不同形式的能量之间的转化是通过做功实现的，做功的过程就是能量之间转化的过程．

（2）功是能量转化的量度．做了多少功，就有多少能量发生转化．

2．功与能的关系

由于功是能量转化的量度，某种力做功往往与某一种具体形式的能量转化相联系，具体功能关

系如下：

功能的变化表达式