能量守恒
能量守恒定律及应用案例
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能量守恒定律及应用案例能量守恒定律是物理学中的基本定律之一,表明在一个封闭系统中,能量不能被创造或者毁灭,只能从一种形式转化为另一种形式。
本文将从能量守恒定律的基本原理入手,探讨其应用案例。
一、能量守恒定律的基本原理能量守恒定律是基于能量的本质而建立的,能量是物体或系统所具有的做功能力。
能量有许多不同的形式,包括动能、势能、热能等。
根据能量守恒定律,能量可以从一种形式转化为另一种形式,但总能量保持不变。
例如,当一个物体从高处落下时,其势能会转化为动能。
这是因为物体在高处具有较高的重力势能,在下落的过程中逐渐转化为动能。
根据能量守恒定律,物体的总能量保持不变,即势能的减少等于动能的增加。
二、应用案例:能量转化与利用1. 水电站水电站是将水流动的动能转化为电能的设施。
水从高处流下时,具有较高的动能。
水电站通过引导水流,将水的动能转化为发电机的机械能,进而产生电能。
在这个过程中,能量得到了转化和利用,但总能量仍保持不变。
2. 太阳能热水器太阳能热水器通过吸收太阳光的热能,将其转化为热水供应。
太阳能热水器一般由太阳能集热器、储热装置和水箱组成。
太阳能集热器吸收太阳辐射热能,将其转化为热水箱中的水的热能,供给人们日常生活使用。
这个过程中,太阳能被有效地转化为了热能。
3. 核能发电核能发电是将核能转化为电能的过程。
核能是原子核中储存的能量,通过核裂变或核聚变反应释放出来。
在核能发电厂中,核燃料经过核裂变反应产生热能,进而转化为蒸汽能量,最终驱动涡轮发电机发电。
整个过程中,核能被转化为电能,能量守恒定律得到了验证。
4. 汽车动力系统汽车动力系统是将化学能转化为机械能的过程。
汽车内燃机燃烧燃料产生热能,通过活塞运动将热能转化为机械能,驱动车轮运动。
在这个过程中,化学能被转化为机械能,汽车得以行驶。
以上案例展示了能量守恒定律在现实生活中的应用。
物理学家通过研究能量转化的过程,设计出了许多高效能源转化系统,提高了能源利用效率。
能量与能量守恒定律
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能量与能量守恒定律能量是自然界中最基本的概念之一,它贯穿着整个宇宙。
能量守恒定律是我们在研究能量时必须遵循的基本原则。
本文将详细介绍能量的概念、能量守恒定律及其重要性。
一、能量的概念能量是物体或系统所具有的做工能力,是一种物理量。
根据现代物理学的观点,能量可以存在于许多不同的形式中,包括机械能、热能、光能、化学能等。
无论是何种形式的能量,都可以相互转化,但能量的总量保持不变。
二、能量守恒定律的原理能量守恒定律,也称为能量守恒原理,是自然界中最基本的定律之一。
它表明在一个孤立系统中,能量的总量保持不变。
换句话说,能量不能被创造或销毁,只能从一种形式转化为另一种形式。
能量守恒定律可以通过以下方程式表示:能量变化 = 能量输入 - 能量输出能量输入指的是系统所吸收的能量,通常来自外部,如热量的输入或物体对外界做功。
能量输出则是系统所释放或传递给外部的能量,如物体释放热量或做功。
系统的能量变化为零时,说明能量守恒定律成立。
三、能量守恒定律的重要性能量守恒定律在物理学和工程领域中有着重要的地位,对于我们理解和应用自然界的各种现象和过程具有重大意义。
1. 自然界现象解释能量守恒定律可以帮助我们解释自然界中许多现象,如瀑布的落差转化为水的动能,风力驱动风车旋转产生机械能等。
通过能量守恒定律,我们可以更深入地理解这些现象背后所涉及的能量转化和转移过程。
2. 能源利用与开发能源是现代社会发展不可或缺的资源,而能量守恒定律可以指导能源的利用和开发。
通过合理地利用能量守恒定律,我们可以增加能源的利用效率,减少能源的浪费,从而保护环境,实现可持续发展。
3. 工程设计与优化在工程领域中,能量守恒定律是设计和优化各种系统的基础。
例如,汽车发动机的设计,通过能量守恒定律来最大限度地将化学能转化为机械能,提高汽车的动力性能和燃油利用率。
在建筑设计中,合理利用能量守恒定律可以降低能源消耗,改善室内环境。
四、能量守恒定律的应用案例下面以几个具体的应用案例来展示能量守恒定律在实际问题中的运用。
什么是能量守恒定律
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什么是能量守恒定律能量守恒定律是一个基本的物理定律,它可以总结为能量在一个系统中的总量是不会改变的。
这个定律表明,虽然能量可以在不同形式之间进行转换,但能量的总量始终保持不变。
能量守恒定律可以追溯到19世纪初的能量研究中,当时科学家开始意识到能量的转化和守恒是一个十分重要的观测。
根据这个定律,理论上能够精确计算出一个系统中能量的输入和输出情况,从而更好地理解和预测自然界中的各种现象。
能量守恒定律的核心思想是,能量可以从一种形式转换为另一种形式,但总量不会改变。
这意味着在一个封闭系统中,能量的总和保持不变。
以机械能为例,当一个物体在重力作用下下落时,它的势能会逐渐转化为动能。
当物体到达最低点并停止下落时,它的势能为零,而动能达到最大值。
整个过程中,物体的总能量保持不变。
类似地,能量守恒定律也适用于其他形式的能量转化,例如热能转化为机械能或电能。
这个定律的实际应用非常广泛,例如在能源领域,研究人员可以利用守恒定律来评估能源转化的效率。
此外,能量守恒定律还可以解释一些自然界中的特殊现象,如能量的传递、波动现象等。
然而,需要注意的是能量守恒定律并非绝对适用于所有情况。
在微观粒子水平上,在量子力学的框架下,能量可以呈现出一定的波动性。
在这种情况下,守恒定律仅仅是平均意义上成立,无法完全精确描述量子系统中的能量变化。
尽管如此,在宏观尺度上,能量守恒定律是一个强大而普遍适用的定律。
人类通过能源转化和利用来满足生产、生活和发展等各个方面的需求,都离不开能量守恒定律的指导。
正是因为有了这个定律的基础,我们才能更好地理解和利用能量,促进科学技术的发展。
能量守恒定律
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三、能量守恒定律 - 重要意义
能量守恒定律,是自然界最普遍、最重要的基 本定律之一。从物理、化学到地质、生物,大到宇 宙天体。小到原子核内部,只要有能量转化,就一 定服从能量守恒的规律。从日常生活到科学研究、 工程技术,这一规律都发挥着重要的作用。人类对 各种能量,如煤、石油等燃料以及水能、风能、核 能等的利用,都是通过能量转化来实现的。能量守 恒定律是人们认识自然和利用自然的有力武器。 “能量的转化和守恒定律”的三种表述反映了人类 认识这一自然规律的历程。这三种表述一种比一种 更深刻,一种比一种更接近客观真理。人类正是这 样一步一步地认识物质世界的。
(4)永动机的不可能
据说永动机的概念发端于印度,在公元12世纪传入欧洲。 据记载欧洲最早、最著名的一个永动机设计方案是十三 世纪时一个叫亨内考(Villand de Honnecourt)的法国人提 出来的。如图所示:轮子中央有一个转动轴,轮子边缘安装 着12个可活动的短杆,每个短杆的一端装有一个铁球。 随后,研究和发明永动机的人不断涌现。尽管有不少学 者研究指出永动机是不可能的,研究永动机的人还是前赴后 继。 文艺复兴时期意大利伟大学者达 芬奇(Leonardo da vinc,1452-1519)曾经用不少精力研究永动机。可贵的是 他最后得到了永动机不可能的结论。 与达 芬奇同时代还有一位名叫卡丹的意大利人 (Jerome Cardan ,1501-1576),他以最早给出求解三次 方程的根而出名,也认为永动机是不可能的。
1. 能量守恒定律发现的准备
能械能和热能有较深入的研究。我们现在就这 两方面来叙述。
(1)活力与死力的论战
1644年笛卡尔(Rene Descartes,1596-1650)在他所著的《哲学原理》 中讨论碰撞问题时引进了动量的概念,用以度量运动。1687年牛顿(Isac Newton,1642-1727)在他的《自然哲学的数学原理》中把动量的改变来 度量力。与此不同的是莱布尼兹(Gottfried Wilhelm Leibniz,1646- 1716)在1686年的一篇论文中抨击笛卡尔,主张用质量乘速度的平方来 度量运动,莱布尼兹称之为活力。把牛顿由动量所度量的力也称为死力。 莱布尼兹的主张正好和1669年惠更斯关于碰撞问题研究的结论一致,该 结论说“两个物体相互碰撞时,它们的质量与速度平方乘积之和在碰撞 前后保持不变。” 从莱布尼兹挑起争论起,形成了以笛卡尔和莱布尼兹两大派的论争。 这场论战延续了近半个世纪,许多学者都参加了论战,并且各有实验佐 证。一直到1743年法国学者达朗贝尔(Jean le Rond d'Alembert,1717 -1783)在他的《论动力学》中说:“对于量度一个力来说,用它给予 一个受它作用而通过一定距离的物体的活力,或者用它给予受它作用一 定时间的物体的动量同样都是合理的。”在这里,达朗贝尔揭示了活力 是按作用距离力的量度,而动量是按作用时间力的量度。这场争论终于 尘埃落定了。活力才作为一个正式的力学名词为力学家们普遍接受。
能量守恒的公式
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能量守恒的公式
能量守恒是我们日常生活及科学研究中不可避免的规律。
具体地说,能量守恒是指在自然界中,能量量的总数是不变的,即使在被转
化或输送的过程中也是如此。
在我们生活的世界中,存在各种形式的能量,如机械能、热能、
化学能、电能、核能等等。
这些能量的转化过程可以用一个公式来描述:能量守恒公式。
能量守恒公式如下:
能量总量 = 储能 + 转化过程中的能量损失
这个公式可以用来描述一个系统中能量的变化情况。
例如,当你
走路时,你的肌肉会将食物中的化学能转化为机械能,以便推动你的
身体前进。
在这个过程中,一部分能量会被转化成热能,并消散到周
围环境中,这就是能量损失。
但是总能量量是不变的。
同样的,当你打开电视看电影时,电能会被转化为光能和声能,
你可以看到画面和听到声音。
这里也会有一部分能量损失,转化成热
能散发到周围环境中。
能量守恒公式告诉我们,我们应该充分利用能量,而不是浪费它。
因此,在日常生活中,我们应该注意节约能源,不要浪费电、水、油
等资源。
在科学研究中,能量守恒公式也是非常重要的。
例如,在物理学、化学等科学领域中,我们需要从一个能量储备中提取能量,这就需要
我们掌握能量守恒的规律,确保能够最大限度地利用资源。
总之,能量守恒公式是一个非常重要的公式,它不仅影响着我们
的日常生活,也是科学研究中必不可少的基础。
我们应该充分认识到
它的重要性,并通过掌握这个公式来实现更加高效利用能量的目标。
能量守恒定律
![能量守恒定律](https://img.taocdn.com/s3/m/2c23dcc5162ded630b1c59eef8c75fbfc67d9442.png)
能量守恒定律能量守恒定律定义能量是物质运动转换的量度,简称“能”。
世界万物是不断运动的,在物质的一切属性中,运动是最基本的属性,其他属性都是运动的具体表现。
能量是表征物理系统做功的本领的量度。
能量(energy)是物质所具有的基本物理属性之一,是物质运动的统一量度。
能量的单位与功的单位相同,在国际单位制中是焦耳(J)。
在原子物理学、原子核物理学、粒子物理学等领域中常用电子伏(eV)作为单位,1电子伏=1.602,1810-19焦。
物理领域,也用尔格(erg)作为能量单位,1尔格=10-7焦。
能量以多种不同的形式存在;按照物质的不同运动形式分类,能量可分为机械能、化学能、热能、电能、辐射能、核能。
这些不同形式的能量之间可以通过物理效应或化学反应而相互转化。
各种场也具有能量。
能量的英文“energy”一字源于希腊语:,该字首次出现在公元前4世纪亚里士多德的作品中。
伽利略时代已出现了“能量”的思想,但还没有“能”这一术语。
能量概念出自于17世纪莱布尼茨的“活力”想法,定义于一个物体质量和其速度的平方的乘积,相当于今天的动能的两倍。
为了解释因摩擦而令速度减缓的现象,莱布尼茨的理论认为热能是由物体内的组成物质随机运动所构成,而这种想法和牛顿一致,虽然这种观念过了一个世纪后才被普遍接受。
能量(Energy)这个词是T.杨于1807年在伦敦国王学院讲自然哲学时引入的,针对当时的“活力”或“上升力”的观点,提出用“能量”这个词表述,并和物体所作的功相联系,但未引起重视,人们仍认为不同的运动中蕴藏着不同的力。
1831年法国学者科里奥利又引进了力做功的概念,并且在“活力”前加了1/2系数,称为动能,通过积分给出了功与动能的联系。
1853年出现了“势能”,1856年出现了“动能”这些术语。
直到能量守恒定律被确认后,人们才认识到能量概念的重要意义和实用价值。
空间属性是物质运动的广延性体现;时间属性是物质运动的持续性体现;引力属性是物质在运动过程由于质量分布不均所引起的相互作用的体现;电磁属性是带电粒子在运动和变化过程中的外部表现,等等。
初中物理能量守恒定律概述
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初中物理能量守恒定律概述学习初中物理时,我们经常接触到能量守恒定律这一重要概念。
能量守恒定律是物理学中的基本原理之一,它描述了能量在物体或系统中的转化和守恒的规律。
在本文中,我将概述初中物理中的能量守恒定律,希望能帮助大家对这一概念有一个更加清晰的理解。
一、能量守恒定律的基本概念能量守恒定律是指在一个封闭系统中,能量的总量在任何时刻都保持不变。
简单来说,能量既不能从无中产生,也不能消失。
在物理学中,能量可以分为多种形式,如机械能、热能、电能等。
根据能量守恒定律,这些不同形式的能量可以相互转化,但总能量保持不变。
二、能量守恒定律的应用能量守恒定律在物体的运动、机械系统、热学等领域都有广泛的应用。
下面我以几个具体的例子来说明:1. 物体的自由落体运动当一个物体以一定的高度自由落体时,它的势能逐渐转化为动能。
当物体触地时,势能转化为动能的过程达到最大值,并且动能的总量等于下落过程中失去的势能。
2. 机械摆锤的运动机械摆锤由于重力的作用而做周期性的来回摆动。
在摆动过程中,摆锤的势能和动能不断转化。
当摆锤达到最高点时,势能最大,动能最小;相反,当摆锤通过最低点时,动能最大,势能最小。
这种转化过程中总能量保持不变。
3. 能量守恒定律在热学中的应用热学是能量和其它物质性质之间相互转化的学科。
根据能量守恒定律,在一个封闭系统中,热能的增加将导致物体温度的上升。
相反,热量的减小将导致物体温度的下降。
三、能量守恒定律的实验验证为了验证能量守恒定律的正确性,科学家们进行了大量的实验研究。
其中最著名的实验之一是“爱因斯坦对付”,它通过观察热现象的变化来验证能量守恒定律。
在这个实验中,爱因斯坦利用酒吧里的一块冰为例。
他将冰放在一个封闭的容器中,并记录下冰的温度随时间的变化。
实验结果表明,当冰融化时,温度和热量的变化符合能量守恒定律的规律,即热量的减少等于冰的融化产生的能量。
这个实验不仅验证了能量守恒定律的正确性,而且也进一步支持了热力学第一定律的观点,即能量守恒定律是热力学中最基本的定律。
能量守恒知识点
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能量守恒知识点能量守恒是物理学中的一个基本原理,它指出在一个封闭系统中,能量总量保持不变。
能量可以从一种形式转化为另一种形式,但总能量的数量不会改变。
这个原理被应用到各个领域中,包括力学、热学、电磁学等等。
下面将介绍一些与能量守恒相关的知识点。
1. 动能与势能物体的能量可以分为动能和势能两种形式。
动能是指物体由于运动而具有的能量,它的大小与物体的质量和速度有关。
根据公式,动能K等于1/2倍物体的质量m乘以速度v的平方,即K=1/2mv^2。
势能是指物体由于位置而具有的能量,它的大小与物体的高度和重力有关。
根据公式,势能P等于物体的重力加速度g乘以物体的质量m乘以高度h,即P=mgh。
在没有外力做功的情况下,动能和势能的总和保持不变,即K+P=常数。
2. 热能和热传递热能是指由于物体温度而具有的能量,它的单位是焦耳(J)。
热传递是指热能由高温物体传递到低温物体的过程。
根据热力学第一定律,热能的转移可以通过传导、对流和辐射等方式进行。
在一个封闭系统中,热能的转移可以使系统的热平衡达到,即系统中物体的温度趋于相等。
根据能量守恒原理,热能的总量在热传递过程中保持不变。
3. 光能和光的传播光能是指由于光的传播而具有的能量,它的特点是能够以电磁波的形式传播。
光的传播是由光源发射的光波经过媒介传播到接收器的过程。
在光传播中,光能的转移可以通过反射、折射、散射等现象发生。
根据能量守恒原理,光能的总量在传播过程中保持不变。
光能的大小与光波的能量和频率有关,频率越高,能量越大。
4. 化学能和化学反应化学能是指由于物质分子间化学键的形成和破裂而具有的能量,它的大小与物质的化学成分有关。
化学能的转化可以通过化学反应来实现。
在化学反应中,化学能的转化可以使物质的化学成分发生变化,从而产生新的物质和能量。
根据能量守恒原理,化学能的总量在化学反应过程中保持不变。
5. 核能和核反应核能是指由于原子核的形成和裂变而具有的能量,它的特点是能够以核反应的形式释放出来。
能量守恒
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1798年,伦福特(C· Rumford 1753~1814)向英国皇家学会提交了由炮筒实验得出的热的运动说的实验报告。1800年,戴维(D·H·Davy 1778~1829)用真空中摩擦冰块使之溶化的实验支持了伦福特的报告。1801年,托马斯·杨(ThomasYoung 1773~1829)在《论光和色的理论》中,称光和热有相同的性质,强调了热是一种运动。从此,热的运动说开始逐步取代热质说。
核力学系统:在核聚变、核裂变过程中,产生大量能量的同时,有大量的粒子射出,所以物体的质量在减少。如果核聚变、核裂变的过程可逆,那么就需要大量的粒子和大量的能量来构成核聚变、核裂变的逆变过程。核聚变与核聚变逆变、核裂变与核裂变逆变之间,它们的能量是守恒、质量也是守恒。
总的流进系统的能量必等于总的从系统中流出的能量加上系统内部能量的变化,能量能够转换,从一种形态转变成另一种形态。
1843年,英国实验物理学家焦耳(J·P·Joule 1818~1889)400)this.style.width=400;">
在《哲学杂志》上发表了他测量热功当量的实验报告。此后,他还进行了更多更细的工作,测定了更精确的当量值。1850年,他发表的结果是:“要产生一磅水(在真空中称量,其温度在55°和60°之间)增加华氏1°的热量,需要消耗772英磅下落一英尺所表示的机械功。”焦耳的工作,为“力的守恒”原理奠定了坚实的实验基础。
虽然,到此为止,定律的发现者们还是把能量称作“力”;而且定律的表述也不够准确,但实质上他们已发现了能量的转化和守恒定律了。将两种表述比较,可以看出:“力的守恒”比“永动机不能造成”要深刻得多。“力的守恒”涉及的是当已认识到的物质的一切运动形式;同时,它是在一定的哲学思想指导下(迈耳),在实验的基础上(焦耳),用公理化结构(亥姆霍兹)建立起的理论。如果现在仍用“永动机不能造成”来表述定律的话,那已赋予它新的内涵了,即现在的机器可以是机械的,也可以是热的,电磁的、化学的,甚至可以是生物的了;同时,永动机不能永动的原因也得到揭示。
高三物理能量守恒定律
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• 能量守恒定律的建立过程。
• 从16世纪到18世纪.经过伽利略、牛顿,惠更斯、 莱布尼茨以及伯努利等许多物理学家的认真研究, 使动力学得到了较大的发展,机械能的转化和守 恒的初步思想,在这一时期已经萌发。18世纪末 和19世纪初,各种自然现象之间联系相继被发现。 伦福德和戴维的摩擦生热实验否定了热质说。把 物体内能的变化与机械运动联系起来。1800年发 明伏打电池之后不久,又发现了电流的热效应、 磁效应和其他的一些电磁现象。这一时期,电流 的化学效应也被发现,并被用来进行电镀。在生 物学界,证明了动物维持体温和进行机械活动的 能量跟它所摄取的食物的化学能有关,自然科学 的这些成就,为建立能量守恒定律作了必要的准 备
• 能量守恒定律的最后确定,是在19世纪中叶由迈尔、 焦耳和荄姆霍兹等人完成。德国医生迈尔是从生理学 的角度开始对能量进行研究的。1842年,他从“无不 生有,有不变无”的哲学观念出发。表达了对能量转 化和守恒思想,他分析了25种能量的转化和守恒现象, 成为世界上最先阐述能量守恒思想的人。英国物理学 家焦耳从1840年到1878年将近40年的时间里。研究了 电流的热效应,压缩空气的温度升高以及电、化学和 机械作用之间的联系,做了400多次实验,用各种方法 测定了热和功之间的当量关系,为能量守恒定律的发 现奠定了坚实的实验基础。在1847年,当焦耳宜布他 的能量观点的时候,德国学者荄姆霍兹在柏林也宜读 了同样课题的论文。在这篇论文里,他分析了化学能、 机械能、电磁能、光能等不同形式的能的转化和守恒, 并且把结果跟永动机不可能制造成功联系起采,他认 为不可能无中生有地创造一个永久的推动力,机器只 能转化能量,不能创造和消灭能量。
历史上曾有人设想制造一种不需要消耗任何 能源就可以不断做功的机器,即永动机, 这样的机器能不能制成?为什么?
能量守恒定律是什么 有哪些应用
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能量守恒定律是什么有哪些应用
能量既不会凭空产生也不会凭空消失,它只会从一个物体转移到另一个物体,或者从一种形式转化为另一种形式,而在转化或转移的过程中,能量总量保持不变。
能量守恒定律是什么有哪些应用
1能量守恒定律
能量守恒定律是自然界普遍的基本定律之一。
一般表述为: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。
也可以表述为:一个系统的总能量的改变只能等于传入或者传出该系统的能量的多少。
总能量为系统的机械能、内能(热能)及除机械能和内能以外的任何形式能量的总和。
如果一个系统处于孤立环境,即不可能有能量或质量传入或传出系统。
对于此情形,能量守恒定律表述为:“孤立系统的总能量保持不变。
”
能量守恒定律发现于19世纪40年代,它是在5个国家、由各种不同职业的10余位科学家从不同侧面各自独立发现的。
其中迈尔、焦耳、亥姆霍兹是主要贡献者。
是自然科学中最
基本的定律之一,它科学地阐明了运动不灭的观点。
2能量守恒定律在生活中的应用
发电机与电动机工作中的能量守恒定律
发电机与电动机,从能量转换上说是两个相反的概念。
发电机是将机械能或其它形式的能转化成电能,最常用的是利用热能、水能等推动发电机转子来发电,经输电、配电网络送往各种用电场合,而电动机又名马达,是将电能或其他形式的能量转化为机械能,用来驱动其他装置的电气设备。
能量守恒定律
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能量守恒定律能量是物质存在的一种形式,它在自然界中的转换与传递是按照一定规律进行的。
能量守恒定律是自然界中最基本的物理规律之一,它描述了能量从一种形式转化为另一种形式时,总能量的数量保持不变。
能量守恒定律可以表述为:在一个封闭系统中,能量的总量是恒定不变的。
封闭系统是指没有与外界发生物质和能量交换的系统。
能量守恒定律是由17世纪末到18世纪初逐渐确立的。
当时,人们开始研究机械能的转换和守恒,逐渐认识到能量是一种守恒的物理量。
这一定律的重要性在于它提供了一个基本的思维框架,帮助我们理解和解释大量的物理现象。
在应用中,能量守恒定律可以用来计算各种能量的转化和利用。
下面将通过几个具体的例子来说明能量守恒定律的应用。
例子一:摆钟的能量转换考虑一个简单的摆钟系统,由一个摆锤和一个钟摆组成。
当我们将摆锤提高到某一高度时,我们需要对它施加力,将势能转化为摆锤的动能。
当我们释放摆锤时,动能逐渐减少,而势能逐渐增加,直到摆锤回到最低点时,动能转化为势能达到最大值。
在这个过程中,势能和动能的总量保持不变。
例如,当摆锤下降时,其高度减小,势能减少,但动能增加,两者的变化趋势相反。
这个过程可以用数学公式来表示,并且符合能量守恒定律。
例子二:汽车行驶过程中的能量转化汽车行驶的过程中,能量的转化和利用也符合能量守恒定律。
汽车的能源通常来自燃料,通过内燃机转化为机械能,从而驱动汽车前进。
内燃机燃烧燃料产生的化学能转化为热能,然后通过发动机的工作循环,将热能转化为机械能,从而驱动汽车的运动。
虽然在这个过程中会有能量的损耗,比如摩擦产生的热能等,但总的能量守恒依然成立。
例子三:能量转换的应用——太阳能电池板太阳能电池板是一种将太阳能直接转化为电能的设备。
它的工作原理是利用光电效应,将太阳光中的能量转化为电子能,进而产生电流。
太阳能电池板利用的是能量转换的过程,将光能转化为电能。
在这个过程中,一部分太阳光的能量被吸收并转化为电流,从而发挥出实际的功效。
能量守恒定律相关知识
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能量守恒定律相关知识能量守恒定律(energy conservation law)即热力学第一定律,是指在一个封闭(孤立)系统的总能量保持不变。
其中总能量一般说来已不再只是动能与势能之和,而是静止能量(固有能量)、动能、势能三者的总量。
能量守恒定律可以表述为:一个系统的总能量的改变只能等于传入或者传出该系统的能量的多少。
总能量为系统的机械能、热能及除热能以外的任何内能形式的总和。
如果一个系统处于孤立环境,即不可能有能量或质量传入或传出系统。
对于此情形,能量守恒定律表述为:“孤立系统的总能量保持不变。
”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。
能量守恒定律是自然界普遍的基本定律之一。
能量定义能量是物质运动转换的量度,简称“能”。
世界万物是不断运动的,在物质的一切属性中,运动是最基本的属性,其他属性都是运动的具体表现。
能量是表征物理系统做功的本领的量度。
能量(energy)是物质所具有的基本物理属性之一,是物质运动的统一量度。
能量的单位与功的单位相同,在国际单位制中是焦耳(J)。
在原子物理学、原子核物理学、粒子物理学等领域中常用电子伏(eV)作为单位,1电子伏=1.602,18×10焦。
物理领域,也用尔格(erg)作为能量单位,1尔格=10焦。
能量以多种不同的形式存在;按照物质的不同运动形式分类,能量可分为机械能、化学能、热能、电能、辐射能、核能。
这些不同形式的能量之间可以通过物理效应或化学反应而相互转化。
各种场也具有能量。
空间属性是物质运动的广延性体现;时间属性是物质运动的持续性体现;引力属性是物质在运动过程由于质量分布不均所引起的相互作用的体现;电磁属性是带电粒子在运动和变化过程中的外部表现,等等。
物质的运动形式多种多样,每一个具体的物质运动形式存在相应的能量形式。
宏观物体的机械运动对应的能量形式是动能;分子运动对应的能量形式是热能;原子运动对应的能量形式是化学能;带电粒子的定向运动对应的能量形式是电能;光子运动对应的能量形式是光能,等等。
热力学第一定律能量守恒
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热力学第一定律能量守恒热力学第一定律:能量守恒热力学第一定律是能量守恒原理在热力学中的体现。
它表明,在一个封闭系统中,能量不能被创造或销毁,只能从一种形式转化为另一种形式。
本文将介绍热力学第一定律,并探讨其在能源转化和可持续发展中的重要性。
在热力学中,能量被分为几种形式,包括内能、机械能和热能等。
热力学第一定律指出,系统的能量变化等于系统所吸收的热量和做功之和。
这可以用以下方程式来表示:ΔU = Q - W其中,ΔU表示系统内能的变化,Q代表系统吸收的热量,W表示系统对外界所做的功。
根据这个方程式,我们可以看出,如果系统吸收的热量大于做的功,系统的内能将增加;而如果系统的做功大于吸收的热量,系统的内能将减少。
热力学第一定律的重要性体现在能源转化和可持续发展中。
能源转化是将一种形式的能量转化成另一种形式的过程。
热力学第一定律告诉我们,在能源转化中,能量是守恒的,不会凭空消失或增加。
这意味着我们需要合理利用现有能源资源,避免浪费和不必要的能量损失。
可持续发展是当今社会面临的一项重要任务。
热力学第一定律在可持续发展中发挥着重要作用。
对于能源的利用,我们需要追求高效能源转化,减少能量的浪费和环境的破坏。
通过优化能源系统的设计和运行,我们可以提高能源利用效率,减少对环境的负面影响。
另外,热力学第一定律也与能源管理密切相关。
对于工业生产和建筑设计等领域,合理利用能源是节约成本、提高效益的重要手段。
通过实施有效的能源管理措施,如能源审计、能源监测和能源优化等,可以更好地控制能源消耗,实现能源的可持续利用。
总结起来,热力学第一定律是能量守恒原理在热力学中的体现。
它告诉我们能量是不会凭空消失或增加的,只能从一种形式转化为另一种形式。
在能源转化和可持续发展中,热力学第一定律的重要性不可忽视。
我们需要合理利用能源资源,追求能源的高效转化,以实现能源的可持续利用。
通过有效的能源管理措施,我们可以减少能源消耗,降低环境污染,推动社会的可持续发展。
能量守恒定律
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能量守恒定律能量守恒定律为热力学第一定律[1],指在一个封闭系统中,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。
能量守恒定律是联系机械能和热能的定律[2]。
能量守恒定律是自然界普遍存在的基本定律之一。
发展历史一般来说,一部法律的发展历史是比较长的。
能量守恒定律已经经历了很长时间。
人们根据这种观察和发现,一点一点地发现这个规律,然后加以总结。
1644年笛卡尔在他所著的《哲学原理》中讨论碰撞问题时引进了动量的概念,用以度量运动.1687年牛顿在他的自然哲学的数学原理中把动量的改变来度量力。
精确的热理论应该从温度计的制造开始。
从17世纪开始,伽利略和其他人开始在意大利制造温度计。
但由于温标不便,后人很少使用。
比较旱的实用温标是德国物理学家华伦海,从1714年开始使用水银做温度计,并且不断改进,直到1717年大致确定了现在所称的华氏温标.直到华伦海去世后,科学家才正式确定华氏温标为:以水的沸点为212℉,把32℉定为水的冰点。
1847年发表了著作《论力的守恒》。
提出了一切自然现象都应该用中心力相互作用的质点的运动来解释。
18世纪50年代,英国科学家布莱克把32℉的冰块与相等重量的172。
F的水相混合,结果发现,平均温度不是102℉,而是32℉,其效果只是冰块全部融化为水。
布莱克由此作出结论:冰在熔解时,需要吸收大量的热量,这些热量使冰变成水,但并不能引起温度的升高.他还猜想到,冰熔解时吸收的热量是一定的.为了弄清楚这个问题,他把实验反过来作,即观测水在凝固时是否也会放出一定的热量.他把摄氏零下4℃的过冷却的水不停地振荡,使一部分过冷却水凝固为冰,结果温度上升了;当过冷却水完全凝固时,温度上升到摄氏零度,表明水在凝固时确实放出了热量。
理论体系物体都是运动的,每一个物体都会产生能量,并且在物体运动过程中的每一刻都有能量的传递,能量在运动过程中是变化的。
物理学中的能量守恒原则解析
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物理学中的能量守恒原则解析物理学中的能量守恒原则是一条非常基础的规律,它告诉我们:在一个系统中,能量总量不变。
这个规律在科学研究、工程设计等领域都有着广泛的应用。
本文将对能量守恒原则进行一定的解析,帮助读者更深入地理解这个规律。
一、能量守恒的定义与原理能量守恒原则的定义很简单,它指的是:在一个系统中,能量总量不变。
也就是说,能量既不能被消失,也不能从空气中凭空产生。
这个原则适用于各种不同的体系,包括流体力学、热力学、电磁学等等。
能量守恒原则的原理比较复杂,要从一些基本的物理规律开始解释。
首先,我们需要明确什么是能量。
能量是指物体拥有的可以产生动力学效应(比如使物体运动起来)的属性。
在物理学中,能量可以表现为动能、势能、热能、电能等等。
其次,我们需要了解一个重要的定理:能量守恒定理。
这个定理指的是,在一个封闭的物理系统中,能量总量是不变的。
如果一个物体需要产生动力学效应,它就需要消耗能量,而这些能量来自于其他物体或者外部环境。
因此,如果一个物理系统没有外部输入能量,那么它的能量总量就始终不变。
最后,我们需要明确一个概念:能量转化。
能量转化指的是,物体从一种能量形式转化为另一种能量形式。
比如,物体从地面上往下掉落时,它的势能会转化为动能。
当动能消失时,物体就会停止运动,然后势能又开始逐渐增加。
通过这些基本概念的解释,我们就可以开始理解能量守恒原则的原理了。
能量守恒原则可以看作是能量守恒定理在特定条件下的表现。
当我们把一个物理系统封闭起来,不让外界的能量干扰它时,系统内部的能量总量就始终不变。
这就是能量守恒原则的基本原理。
二、能量守恒原则的应用在实际应用中,能量守恒原则有很多不同的表现形式。
下面,我们将通过几个简单的例子来说明应用。
1、机械能守恒机械能守恒是能量守恒原则在力学系统中的一种表现形式。
在一个封闭的机械系统中,机械能总量是不变的。
机械能包括一个物体的动能和势能两部分。
举例来说,一个位于斜面上的物体可以有一定的重力势能和斜面势能,当物体开始滑下斜面时,它的势能会转化为动能,但总的机械能量(势能与动能之和)不变。
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(1)若滑块B从斜面某一高度h处滑下与小球第一次碰撞后, 使小球恰好在竖直平面内做圆周运动,求此高度h;
【思路点拨】本题主要考查平抛运动,动能定理和机械 能守恒定律等相关知识,解答本题时注意以下三点:
(1)“物体飞离桌面”说明物体做平抛运动 (2)“桌面粗糙”说明物体受到的摩擦力做负功
【精讲精析】 (1)由平抛运动规律,有
竖直方向h=gt2 水平方向s=vt 得水平距离s=v=0.90 m
(2)由机械能守恒定律,动能 Ek=21mv2+mgh=0.90 J (3)由动能定理,有-μmg·l=12 mv2-21mv20
【精讲精析】选 C 设 A、B 的质量分别为 2m、m,当 A 落到 地面,B 恰运动到与圆柱轴心等高处,以 A、B 整体为研究对象, 机械能守恒,故有 2mgR-mgR=12(2m+m)v2,当 A 落地后,B 球以速度 v 竖直上抛,到达最高点时又上升的高度为 h′=2vg2, 故 B 上升的总高度为 R+h′=34R,选项 C 正确。
(1)货物与传送带间的动摩擦因数 μ 多大? (2)为了将货物送上储货平台,工人进行了适当调整,使货物 滑上平台后刚好停止。分析说明工人采取了什么措施及装置应满 足的条件? (3)在满足(2)的条件下,货物获得的机械能与系统增加的内能 之比UE多大?
[解析] (1)货物放在传送带后,最初做匀加速运动,设位 移为 s1,相同时间内传送带的位移为 s2,传送带的速度为 v, 由动能定理得 μmgs1=12mv2-0
解析:(1)从图线可知初动能为2 J,则 Ek0=12mv2=2 J,v=2 m/s。 (2)在位移为4 m处物体的动能为Ek=10 J,在位移为8 m处物体 的动能为零,这段过程中物体克服摩擦力做功。 设摩擦力为Ff,则 -Ffx2=0-Ek=0-10 J=-10 J Ff=--140 N=2.5 N
机械能守恒定律
机械能守恒定律的三种表达式及用法 (1)守恒观点:Ek1+Ep1=Ek2+Ep2或E1=E2,运用此法求 解只有一个物体(实际是单个物体与地球组成的系统)的问题较 方便,注意选好参考平面; (2)转化观点:ΔEp=-ΔEk,此法的优点是不用选取参考 平面; (3)转移观点:ΔE增=-ΔE减,此法适用于求解两个或两个 以上物体(实际是两个或两个以上物体与地球组成的系统)的问 题。
2.(2012·北京高考)如图所示,质量 为m的小物块在粗糙水平桌面上做直 线运动,经距离l后以速度v飞离桌面, 最终落在水平地面上。已知l=1.4 m, v=3.0 m/s,m=0.10 kg,物块与桌面间的动摩擦因数μ= 0.25,桌面高h=0.45 m。不计空气阻气,重力加速度g取10 m/s2。求: (1)小物块落地点距飞出点的水平距离s; (2)小物块落地时的动能Ek; (3)小物块的初速度大小v0。
因Ff=μmg 故μ=mFgf =21.05=0.25。 (3)物体从开始到移动4 m这段过程中,受拉力F和摩擦力Ff的作 用,合力为F-Ff, 根据动能定理有(F-Ff)·x1=Ek-Ek0 故得F=Ek-x1Ek0+Ff=(10- 4 2+2.5) N=4.5 N。 答案:(1)2 m/s (2)0.25 (3)4.5 N
s1=v2t,s2=vt,s0=s2-s1 货物滑上弧面后机械能守恒,有12mv2=mgh2 解得 μ=2hs0。
(2)由于s0<L,货物与传送带间的动摩擦因数一定,因此可 用增大加速距离的方法来提高货物离开传送带时的速度,提高 传送带的速度即可增大加速距离,从而提高货物离开传送带时 的速度,使12mv0 2=mgh即可满足要求,此时传送带的长度应等 于或大于货物加速的距离,即μmgs=12mv0 2,得s=2s0
(2)见解析
(3)1
2. 固定在竖直平面内的半圆形轨道与 竖直轨道平滑连接,竖直轨道的上端有一个大 小可忽略的小定滑轮,半圆形轨道的半径为R, C为轨道的最低点,竖直轨道高也为R,两个质 量分别为2m和m的小球A和B用轻质细线连在一 图5-13 起,所有接触面均光滑,如图5-13所示。开始时用手固定B、 使A紧靠近滑轮,突然撤去手后,A由静止开始下滑,求A经过 C点时的速度。
[解析] 对A、B,从A静止释放到运动至C点,设A运动至 C点时A、B的速度分别为v1、v2(关系如图5-14所示)。
图5-14 由几何关系知小滑轮到 C 的距离为 s= 5R
cos
θ=
1 5
因为细线长度不变,则B上升的高度H=s
在A下滑到C点的过程中,A、B系统机械能守恒,有
(2m)g(2R)-mgH=12(2m)v1 2+12mv2 2
【典例·精析】
1.(2012·上海高考)如图5-2所示,可视为质点
的小球A、B用不可伸长的细软轻线连接,跨
过固定在地面上半径为R的光滑圆柱,A的质
量为B的两倍。当B位于地面时,A恰与圆柱轴心等高。将A
由静止释放,B上升的最大高度是 ( )
A.2R B.5R/3
C.4R/3
D.2R/3
【思路点拨】本题主要考察机械能守恒定律及上抛运动等知 识,解答本题应注意以下三点: (1)外力没有对A、B组成的系统做功,系统机械能守恒 (2)在A球落地前A、B两球的速度大小相等 (3)A球落地后B将做竖直上抛运动
(2)能量守恒定律同样适用于所有过程,分析时只要分析出 哪些能量减少,哪些能量增加,根据减少的能量等于增加的能 量列方程即可;
(3)机械能守恒定律只是能量守恒定律的一种特殊形式,但 在力学中也非常重要。很多题目都可以用两种甚至三种方法求 解,可根据题目情况灵活选取。
1. 为了节能,某货场设计了如图所示的送货装置,长为 L 的水平传送带右端 B 与一光滑弧面相连,弧面顶端为储货平台。 将货物无初速度地轻放在传送带左端 A,通过传送带到达 B 端时 具有一定动能,货物可以利用此动能滑上储货平台,平台离传送 带高 h。在安装调试时传送带以某一速度匀速运动,工人发现货 物只能上滑到h2处。为了进一步研究货物不能滑上平台的原因,工 人在传送带上用粉笔沿传送带画了一条直线,当货物放上去后发 现有一段长为 s0(s0<L)的粉笔线被货物擦过,那么:
【典例·精析】
例1. 如图所示,用轻质细绳悬挂一质量 为m=0.5 kg的小圆球,圆球套在可沿水平 方向移动的框架槽内,框架槽竖直放置在 水平面上。自细绳静止在竖直位置开始,框 架槽在水平力F=20 N的恒力作用下移至图中位置,此时细绳 与竖直方向的夹角为θ=30°,绳长L=0.2 m,不计一切摩擦, g取10 m/s2。 【思路点拨】解答本题应注意以下两点
2.荡秋千一直是小朋友们喜爱的运动项目,
秋千上端吊环之间不断磨损,承受拉力逐
渐减小。如图5-9所示,一质量为m的小
朋友在吊绳长为l的秋千上,如果小朋友从
与吊环水平位置开始下落,运动到最低点
时,吊绳突然断裂,小朋友最后落在地板 上。如果吊绳的长度l可以改变,则 ( )
图5-9
A.吊绳越长,小朋友在最低点越容易断裂
B的速度大小等于A的速度沿细线方向的分速度大小,有v2 =v1cos θ
以上各式联立解得v1=
10gR4- 11
5。
[答案]
10gR4- 5 11
3.一轻质细绳一端系一质量 为m=0.05 kg的小球A,另一端挂在光 滑水平轴O上,O到小球的距离为L= 0.1 m,小球跟水平面接触,但无相互作用,在球的两侧等距离 处分别固定一个光滑的斜面和一个挡板,如图所示,水平距离s =2 m。现有一滑块B,质量也为m,从斜面上滑下,与小球发 生碰撞,每次碰后,滑块与小球速度均交换,已知滑块与挡板 碰撞时不损失机械能,水平面与滑块间的动摩擦因数为μ=0.25, 若不计空气阻力,并将滑块和小球都视为质点,g取10 m/s2,试 问:
由于s≤L,所以应满足L≥2s0的条件。
(3)在满足(2)的条件下,货物获得的机械能等于增加的重力
势能,即 mgh,由功能关系知系统产生的热量等于增加的内能,
也等于克服摩擦力做的功,即 Q=U=μmgΔs
货物相对传送带的位移 Δs=s=2s0
解得UE=2μmmgghs0=2μhs0=1。
[答案]
h (1)2s0
v1=
2[FLsin
θ-mgl1-cos m
θ]=2.73
m/s
(3)设小球的速度为v2,如图所示 设框架槽对小球做的功为W,框架槽 的质量为m1, 对框架槽,由动能定理有: FLsin θ-W=12m1(v2cos θ)2 对小球,由动能定理有: W-mgL(1-cos θ)=12mv2 2 联立得:v2=2.40 m/s。 【答案】 (1)2 J (2)2.73 m/s (3)2.40 m/s
绳断裂后,小朋友做平抛运动,设吊绳的悬挂点为O点,且O
点距地面距离为H,则有H-l=
1 2
gt2,平抛运动的水平位移x=
vt,整理得x=2 H-ll ,所以当吊绳长度是吊绳悬挂点高度
的一半时,小朋友落地点最远,选项D正确。
能量守恒
能量问题的解题工具一般有动能定理,能量守恒定律,机 械能守恒定律。
(1)动能定理使用方法简单,只要选定物体和过程,直接列 出方程即可,动能定理适用于所有过程;
专题 能量守恒
索引 1. 动能定理 2. 机械能守恒定律 3. 能量守恒
动能定理
1.应用动能定理解题的基本步骤
2.应用动能定理解题时需注意的问题 (1)动能定理适用于物体做直线运动,也适用于曲 线运动, 适用于恒力做功,也适用于变力做功。 (2)动能定理是计算物体的位移或速率的简捷方法, 当题目中涉及到力和位移时可优先考虑动能定理。 (3)若物体运动的过程中包含几个不同过程,应用 动能定理时,可以分段考虑,也可以把全过程作为一 个整体来处理。
B.吊绳越短,小朋友在最低点越容易断裂
C.吊绳越长,小朋友落地点越远 NhomakorabeaD.吊绳长度是吊绳悬挂点高度的一半时,小朋友落地点最远