从永动机看能量守恒
高中物理的能量守恒定律知识点
高中物理的能量守恒定律知识点高中物理的学习中会有很多关于守恒的定律，下面店铺的小编将为大家带来能量守恒的定律介绍，希望能够帮助到大家。
高中物理的能量守恒定律介绍能量守恒定律内容能量守恒定律也称能的转化与守恒定律。
其内容：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其他形式，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，能量的总量不变。
高中物理都研究了哪些形式的能量?研究能量守恒定律，要搞明白咱们主要研究哪些能量呢?从解高中物理题的角度来分析，我们主要分析的是这五种形式的能量：动能、弹性势能、重力势能、内能、电势能。
注：内能包括摩擦生热与焦耳热两种形式，高中不考磁能。
动能、弹性势能、重力势能这三种形式能量之和称之为机械能。
当然，上述五种形式的能量，是力学与电磁学常考到的。
选修内容中的机械振动也是具有能量的，还有光子能量，核能等等，这些都不在本文讨论范围内，不过同学们需要知道，光电效应方程与波尔能级方程也都是能量守恒定律的推导。
能量守恒定律的公式E1=E2即，初始态的总能量，等于末态的总能量。
或者说，能量守恒定律，就是说上文提到的五种形式的能量之和是恒定的。
机械能守恒定律与能量守恒定律关系机械能守恒定律是能的转化与守恒定律的特殊形式。
两者大多都是针对系统进行分析的。
(1)在只有重力、弹力做功时，系统对应的只有动能、弹簧弹性势能、重力势能三种形式能量之间的变化。
(2)在有重力、弹簧弹力、静电场力、摩擦力、安培力等等，众多形式的力做功时，系统对应的有动能、弹簧弹性势能、重力势能、电势能、摩擦热、焦耳热等等众多形式的能量变化，而这些能量也是守恒的。
从上述对比中不难看出，机械能守恒是能量守恒的一种特例。
因此，在熟练掌握能的转化与守恒定律内容的基础上，我们可以使用能量守恒来解决机械能守恒的问题。
或者说，能量守恒掌握的非常棒了，我们就可以把机械能守恒忘掉了。
能量守恒定律的前提条件问：什么情况下能用能量守恒定律解题?回答，我们是建立在解物理题技巧的基础上的。
能量守恒定律为什么一个永动机是不可能的
能量守恒定律为什么一个永动机是不可能的能量守恒定律是自然界中一个重要的基本定律，它指出，在一个系统中，能量的总量是不会发生改变的。
这个定律对于整个宇宙的运行和各种自然现象都起着至关重要的作用。
然而，尽管能量守恒定律在科学界得到了广泛的认可和验证，仍然有人幻想着创造一个能够永久运转的永动机，即使这与能量守恒定律是相悖的。
本文将详细介绍能量守恒定律以及为何永动机是不可能的。
一、能量守恒定律的概念和意义能量守恒定律是物理学的基本定律之一。
它表明在一个封闭系统中，能量的总量是不变的，可以互相转换，但不会凭空出现或消失。
换句话说，能量既不会从无中产生，也不会完全消失。
这个定律对于科学家们研究能量转化、能源利用等问题提供了基本准则。
能量守恒定律的重要性体现在以下几个方面：1. 解释自然界的现象：能量守恒定律可以解释自然界中众多的物理现象，如物体的运动、热传导、光的传播等。
它使得科学家能够预测和解释各种自然现象，推动了科学的发展。
2. 指导能源的合理利用：能量守恒定律告诉我们，能量不可能凭空产生，也不可能消失，因此我们在利用能源时要注重节约和可持续性，以避免能源的浪费和枯竭。
3. 促进科学技术的发展：能量守恒定律的理论基础推动了许多科学技术的发展，如热力学、动力学、光学等。
这些科学技术的应用使得人类能够更好地改善生活，推动社会进步。
二、永动机的概念和挑战永动机被定义为能够永久运转，不消耗任何外部能源而产生功的机器。
它是科学史上一个重要的概念，也是一个理想的追求目标。
然而，尽管永动机具有吸引力，但根据能量守恒定律的原理，它是不可能实现的。
永动机的挑战主要来自于以下两个方面：1. 第一类永动机：这种永动机违背热力学第一定律，即能量守恒定律。
它声称能够从一个封闭系统中提取热能并将其转化为功，达到永久运转的目的。
然而，根据能量守恒定律，这是不可能的，因为一个封闭系统中的能量总量是不变的，无法凭空产生更多的能量。
2. 第二类永动机：这种永动机违背热力学第二定律，即熵增原理。
高中物理第七章机械能守恒定律第10节能量守恒定律与能源学案解析版新人教版必修2
第10节能量守恒定律与能源一、能量守恒定律1．建立能量守恒定律的两个重要事实(1)确认了永动机的不可能性。
(2)发现了各种自然现象之间能量的相互联系与转化。
2．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别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。
3．意义能量守恒定律的建立，是人类认识自然的一次重大飞跃。
它是最普遍、最重要、最可靠的自然规律之一，而且是大自然普遍和谐性的一种表现形式。
二、能源和能量耗散1．能源与人类社会人类对能源的利用大致经历了三个时期，即柴薪时期、煤炭时期、石油时期。
自工业革命以来，煤和石油成为人类的主要能源。
2．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，电能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。
3．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降低了，从便于利用的变成不便于利用的了。
4．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。
1．自主思考——判一判(1)当一个物体的能量减少时，一定有其他物体的能量增多。
(√)(2)做功越多，能量的转化也越多。
(√)(3)外力对物体不做功，这个物体就没有能量。
(×)(4)煤、石油、天然气属于常规能源。
(√)(5)电能、焦炭、氢能属于一次能源。
(×)(6)冒起的煤烟和散开的炭灰可以重新合成一堆煤炭。
(×)2．合作探究——议一议(1) 一个叫丹尼斯·李(Dennis Lee)的美国人在《美国今日》《新闻周刊》等全国性报刊上刊登大幅广告，在全美各地表演，展示其号称无需任何能源的发电机。
热力学定律能量守恒定律
探究点 2 能量守恒定律
【问题8】能量守恒定律守恒定律是某一位科学家 研究旳成果吗？
【问题9】他旳发觉被以为是能量守恒定律旳先驱 旳人和被公以为旳第一种提出能量守恒思想旳人分别是 谁？
【问题10】那两位科学家利用能量守恒定律预言了 中微子旳存在并在后来得到了证明？
探究点 2 能量守恒定律
【问题11】能量守恒定律旳意义？ 把原来人们以为互不有关旳多种现象联络在一起， 把表面上完全不同旳各类运动统一在一种自然规律中
探究点 3 永动机
【问题12】永动机是在什么样旳历史背景下产生旳 【讨论4】第一类永动机失败旳原因 它旳思想违反了能量守恒定律。
小结
1．变化系统旳内能有两种方式： 做功和热传递 ，这两种方式是 等价 旳
2．一种热．力学系统旳内能增量等于外界向它传递旳热量 与外界对它做旳功旳和，这个关系叫 热力学第一定律．体 现式为： ΔU＝W＋Q .
(B)
A．减小20J
B．增大20J
C．减小220J
D．增大220J
解析：气体对外做功W＝－100J，吸收热量Q＝120J.由 热力学第一定律有
ΔU＝W＋Q＝－100J＋120J＝20J.
ΔU>0，阐明气体旳内能增长.
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探究点 2 能量守恒定律
【讨论3】自然界中存在多种运动形式，每 种运动形式都相应一种能量，请同学们讨论 下列运动各相应旳是什么能量？ 机械运动 分子旳热运动 电磁运动
根据能量守恒定律D答案正确。
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探究点 3 永动机
【问题11】既然一切过程都遵从能量守恒，是否能够制造 如图旳这么一类装置（它不需要任何动力或燃料，却能不 断地对外做功）而且加以利用？
探究点 3 永动机
热力学第一定律 能量守恒定律
前情回顾
改变内能的方式有哪两种？ 做功
热传递
对内 （外界对物 体做功）
对外 （物体对 外界做功 ）
内能增加 内能减少
吸热
放热
（物体从外 （物体对外
界吸热） 界放热）
内能增加 内能减少
既然做功和热传递都可以改变物体的内能 那么，功、热量跟内能的改变之间一定有某种联系
永动机：不消耗任何能量，却可以源源不断地对外做功，这种机 器叫永动机 人们把这种不消耗能量的永动机叫第一类永动机
魔轮永动机
滚珠永动机
磁力永动机
永动机不可能制成
为什么永动机不可能制成？ 从能量守恒的角度看
根据能量守恒定律，任何一部机器，只能使能量从一种形式转化为另一 种形式，而不能无中生有地制造能量，因此第一类永动机是不可能制成 的.
能量守恒不是由某一个人通过某一项的研究而得到的。 从18世纪末到19世纪40年代，不同领域的科学家从不同角度都提出了能量守恒 的思想，人类对于能量守恒的认识经历了一个由浅入深，由含糊到清晰的过程
能量守恒定律
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别的物体； 在转化和转移过程中其总量不变，这就是能量守恒定律 。
（1）
（2）根据上一问可知，定容下的比热容小于定压下的比热容
问题与练习
为测算太阳射到地面的辐射能，某校科技实验小组的同学把 一个横截面积是300 的矮圆筒的内壁涂黑，外壁用保温 材料包裹，内装水0.6kg。让阳光垂直圆筒口照射2min后， 水的温度升高了1°C。请由此估算阳光直射时地面上每平方 米每分钟接受的太阳能量。
不是永动机，手表戴在手上，手运动的 能量一部分转化为手表的能量
热力学第一定律
1．热力学第一定律热力学第一定律的主要内容，就是能量守恒原理。
能量可以在一物体与其他物体之间传递，可以从一种形式转化成另一种形式，但是不能无中生有，也不能自行消失。
而不同形式的能量在相互转化时永远是数量相当的。
这一原理，在现在看来似乎是顺理成章的，但他的建立却经历了许多失败和教训。
一百多年前西方工业革命，发明了蒸汽机，人们对改进蒸汽机产生了浓厚的兴趣。
总想造成不供能量或者少供能量而多做功的机器，曾兴起过制造“第一类永动机”的热潮。
所谓第一类永动机就是不需供给热量，不需消耗燃料而能不断循环做工的机器。
设计方案之多，但是成千上万份的设计中，没有一个能实现的。
人们从这类经验中逐渐认识到，能量是不能无中生有的，自生自灭的。
第一类永动机是不可能制成的，这就是能量守恒原理。
到了1840年，由焦耳和迈尔作了大量试验，测量了热和功转换过程中，消耗多少功会得到多少热，证明了热和机械功的转换具有严格的不变的当量关系。
想得到1J的机械功，一定要消耗0.239卡热，得到1卡热，一定要消耗4.184J的功，这就是著名的热功当量。
1cal = 4.1840J热功当量的测定试验，给能量守恒原理提供了科学依据，使这一原理得到了更为普遍的承认，牢牢的确立起来。
至今，无论是微观世界中物质的运动，还是宏观世界中的物质变化都无一例外的符合能量守恒原理。
把这一原理运用到宏观的热力学体系，就形成了热力学第一定律。
2．热力学第二定律能量守恒和转化定律就是热力学第一定律，或者说热力学第一定律是能量守恒和转化定律在热力学上的表现。
它指明热是物质运动的一种形式，物质系统从外界吸收的热量等于这个能的增加量和它对外所作的功的总和。
也就是说想制造一种不消耗任何能量就能永远作功的机器，即“第一种永动机”，是不可能的。
人们继续研究热机效率问题，试图从单一热源吸取能量去制作会永远作功的机器，这种机器并不违背能量守恒定律，只需将热源降温而利用其能量推动机器不断运转。
【高中物理】高中物理知识点：能量守恒定律第一类永动机
【高中物理】高中物理知识点：能量守恒定律第一类永动机【高中物理】高中物理知识点：能量守恒定律、第一类永动机
能量守恒定律：
1.内容：能量既无法凭空产生，也无法凭空消失，它就可以从一种形式转变为另一种形式，或者从一个物体迁移至另一个物体，在转变或迁移的过程中，能够的总量维持维持不变
2.能量形式的多样性：物体运动具有机械能、分子运动具有内能、电荷具有电能、原子核内部的运动具有原子能等等，可见，在自然界中不同形式的能量与不同形式的运动相对应
3.相同形式的能量间转变：“摩擦生热”就是通过消除摩擦力作功将机械能转变为内能；水壶中的水融化时水蒸气对壶盖作功将壶盖顶起，说明内能转变为机械能；电流通过电热丝作功可以将电能转变为内能等等。
这些实例说明了相同形式的能量之间可以相互转变，且这一转变过程就是通过作功去顺利完成的
4.意义：
①能够的转变与动量就是分析解决问题的一个极为重要的方法，它比机械能守恒定律更广泛。
比如物体在空中行踪受阻力时，物体的机械能不动量，但包含内能在内的总能量就是动量的。
②能量守恒定律是19世纪自然科学中三大发现之一，也庄严宣告了第一类永动机幻想的彻底破灭。
③能量守恒定律就是重新认识自然、改建自然的有力武器，这个定律将广为的自然科学技术领域联系出来
5.第一类永动机：
不消耗任何能量却能够源源不断地对外作功的机器。
第一类永动机不可能存在，因为它违背了能量守恒定律。
物理学中的能量守恒定律
物理学中的能量守恒定律瞿童恩格斯曾经把能量转化和守恒定律称为“伟大的运动基本规律”，认为它的发现是19世纪自然科学的三大发现之一。
作为物理学中最普遍的规律之一，深刻的理解这条规律并充分了解它的形成过程对我们学好物理及认识世界都有重要的意义。
曾经在百度知道上看见一位网友的提问，题目的内容大体是这样：如图所示，在光滑的水平面上固定一螺线管，将开关闭合后，有一个轻质小车，车上放一条形磁铁，以初速度v 朝螺线管运动，小车在靠近螺线管的过程中（）A 电流表中无电流通过，小车匀速运动。
B 电流表中有电流通过，小车减速运动。
C 电流表中无电流通过，小车减速运动。
D 电流表中有电流通过，小车加速运动。
看了众多网友的回复基本都能将正确答案B选择出来，但是在分析小车做什么样的运动时基本上都是使用的楞次定律再结合右手准则进行判断，可不巧的是提问者是一位初三学生，所学内容还没有涉及楞次定律。
不过要是我们换一个思路从能量的角度去看这道问题，反而可以使问题得到简化，由于磁通量的变化导致电路中产生电流，既然产生电流那势必会伴随热的产生，那这个热量是从哪里来的呢？那答案只有一个小车以牺牲速度（动能）来换取热量，能量由一种形式转化为了另一种形式。
试想一下，如果是加速运动，那能量就凭空多出来了，显然违背了能量转化与守恒定律。
发展及形成过程自十七世纪以来，能量守恒的思想就在不同的领域渐渐的形成，并最终促使了它的发现，从十九世纪三十年代到五十年代这短短的二十年间就有至少十二位的先驱者通过不同的途径对能量守恒定律的发现做出了突出的贡献。
例如卡诺等人主要是从研究蒸汽机的效率而得出热功当量并接近能量守恒观念的，迈尔、赫姆霍兹等人主要是从化学，生理学现象的研究而走向发现能量守恒定律的。
焦耳、法拉第等人主要是从电磁现象的研究接近能量守恒观念，他们工作的侧重点也有所不同，例如，迈尔侧重哲学的思辨与经验事实的概括，焦耳侧重实验的测定与验证；而赫姆霍兹既有哲学的引导，又有数学的表达与论证。
永动机的原理
永动机的原理
永动机是指一种能够持续运转，不需要外界能源输入的机械装置。
然而，根据热力学第一定律，能量是守恒的，不可能从虚空中产生或消失。
因此，在现有科学知识和法则的框架下，永动机是不可能实现的。
永动机的原理通常来自一些误解或错觉。
例如，一些人可能错误地认为，通过操纵重力或利用摩擦力，可以实现能量的持续产生。
然而，在真实世界中，摩擦力会产生热量，而热量则会耗散到周围的环境中，导致能量的损失。
再例如，一些人可能认为通过多个杠杆或滑轮系统可以实现能量的放大和持续输出。
然而，这种设想忽略了能量在机械装置中的损耗和转化过程，不能真正实现能量的无限增长。
总之，永动机是理论上的设想，但无法在实际中实现。
根据现有的科学知识和定律，永动机违背了能量守恒原理。
无论是重力、摩擦力还是其他形式的能量转化，都无法绕过能量守恒这个基本规律。
因此，永动机只存在于幻想和误解的领域中，无法在现实世界中被实现。
能量守恒定律知识点总结
能量守恒定律知识点总结一、能量守恒定律的内容1. 定义- 在一个孤立系统中，能量不会凭空产生，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另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。
2. 表达式- E_{初}=E_{末}，即系统初始状态的总能量等于系统末状态的总能量。
- Δ E = 0，表示系统能量的变化量为零。
二、能量的形式及转化1. 能量的形式- 机械能- 包括动能（物体由于运动而具有的能量，E_{k}=(1)/(2)mv^2）和势能（重力势能E_{p}=mgh，弹性势能E_{p弹}=(1)/(2)kx^2）。
- 内能- 物体内部所有分子热运动的动能和分子势能的总和，与物体的温度、质量、状态等有关。
- 电能- 与电荷的移动和电场做功有关，例如电流通过用电器时电能转化为其他形式的能量。
- 化学能- 储存在物质内部化学键中的能量，如燃料燃烧时化学能转化为内能和光能等。
- 核能- 原子核发生变化（裂变或聚变）时释放出的巨大能量。
2. 能量转化的实例- 水电站里水轮机带动发电机发电，机械能转化为电能；电动机带动水泵抽水，电能转化为机械能。
- 燃料燃烧时，化学能转化为内能；植物进行光合作用时，光能转化为化学能。
三、能量守恒定律的实验探究1. 探究思路- 通过设计实验，观察不同形式能量之间的转化，测量转化前后能量的大小，验证能量总量是否保持不变。
2. 简单实验示例- 单摆实验- 实验器材：单摆（小球、细线）、刻度尺、秒表等。
- 实验原理：单摆在摆动过程中，重力势能和动能相互转化。
在忽略空气阻力的情况下，单摆的机械能守恒。
- 实验步骤：- 测量单摆的摆长l。
- 将单摆拉到一定高度h，此时小球具有重力势能E_{p}=mgh。
- 释放小球，用秒表记录单摆摆动的周期T，在不同位置测量小球的速度v （可通过v = ω r，ω=(2π)/(T)，r = lsinθ近似计算，θ为摆角），从而得到动能E_{k}=(1)/(2)mv^2。
永动机的模型和运作原理分析
永动机的模型和运作原理分析永动机，一直是人们津津乐道的话题。
其能够无限制地运行，不需要外部能源的输入，被人们认为是人类技术的极限。
但是，永动机的存在一直只存在于人们的想象中，现实中并没有真正的永动机。
那么，永动机到底是什么？它的模型和运作原理又是怎样的呢？一、什么是永动机？永动机是指能够持续运转的机器，不需要任何外部能源的输入，也不需要进行任何能量转换。
从物理学角度来看，这是不可能实现的。
因为能量守恒定律告诉我们，能量既不能被创造，也不能被毁灭，只能从一种形式转化为另一种形式。
因此，永动机的存在是不符合物理定律的。
二、永动机的模型永动机的模型是由人们根据自己的想象和理解所构建的。
其种类有很多，但都是建立在不可能实现的前提之上的。
下面，我们列举一些常见的永动机模型。
1. 蒸汽机版永动机：这种永动机的原理是利用蒸汽产生的力量不断推动自身的某些零部件，使得机器不断运动。
然而，这种机器总是会存在能量损失，导致其无法连续工作。
2. 重力运动版永动机：这种永动机的原理是利用重力不断产生的能量，使得机器一直在运转。
但是，这种模型存在着问题，因为重力是始终受到其他物体的牵引，不能完全独立运作。
同时，这种机器也不能将重力转化为其他形式的能量。
3. 磁力驱动版永动机：这种永动机的原理是利用磁场不断推动机器，使其持续运转。
虽然磁场可以产生一定的能量，但是这种机器需要对磁转动能量进行转化，而这种能量转化会产生大量的热量，使得机器无法持续工作。
除了以上所述的模型，还有许多其他的永动机模型。
但是，这些模型都是建立在不现实的前提之上的，我们需要意识到永动机的存在是不符合物理定律的。
三、永动机的运作原理尽管永动机是不可能存在的，但是探究永动机的运作原理，可以帮助我们更好地理解机器的能量转化和运动过程。
下面，我们以蒸汽机版永动机为例，解析其运作原理。
1. 预备阶段蒸汽机版永动机的运作需要准备一些零部件，包括一个蒸汽机引擎、四个钢珠和一个漏斗。
永动机理论的分析与研究
永动机理论的分析与研究永动机是指不需要能量输入就可以无限制地运行的机器。
很多人都曾经尝试过制造永动机，但是没有一个成功的例子。
为什么永动机始终只存在于理论中，并且被视为不可能实现的机器呢？本文将探讨永动机理论的分析与研究，以及其存在的问题和局限性。
一、永动机理论的缘起与发展永动机理论最早可以追溯到17世纪的英国物理学家珀金斯发明的“珀金斯轮”，它是一种可以不断自转的轮子。
在18世纪和19世纪，欧洲的许多物理学家也开始研究永动机，认为它可能会给人类带来革命性的变化。
在20世纪，一些人甚至将永动机的研究与追求变成了一种宗教。
二、永动机的存在性问题然而，永动机的存在性一直是一个争议性的问题。
从能量守恒定律的角度来看，能量不可能从“无”被创造出来，因此任何一种机器都需要外部能量才可以运行。
而永动机的假设是完全违背这一定律的。
因此，在科学界永动机被认为是不存在的。
三、永动机理论的局限性永动机理论的研究始终存在着诸多的局限性。
例如，许多永动机的设计是基于理想情况下的摩擦丝毫不存在的模型，而现实中的摩擦总是无法避免的。
此外，永动机的操作还可能受到长期使用导致的损耗和磨损的影响。
因此在实践中无法得到永久稳定的永动机。
四、永动机理论的意义和启示虽然永动机的研究背离了物理学的基本原理，但是这样的理论也给人们带来了启示和启迪。
通过对永动机的研究，可以更加深入地理解能量守恒定律的原理，并意识到科技发展的局限性。
总之，永动机理论的研究和探索虽然一直以来都在进行中，但始终没有取得实质性的突破。
我们需要看到永动机理论的存在问题和局限性，而不把其作为一种未来科技的奇迹。
科学永远是探索真理的一条路，尽管永动机望尘莫及，但是我们也不能放弃对未知的探索。
能量守恒定理与能源
• 常见功的几种功能关系 能量转化
重力做功
重力势能和其他形式的能相 互转化
弹力做功
弹性势能和其他形式的能相 互转化
合外力做功
动能和其他形式的能相互转 化
除重力、系统
• 二、对能量守恒定律的理解
•
ΔE1减＝ΔE2增
•
• (1)某种形式的能减少，一定存在其他形式的 能增加，且减少量一定和增加量相等．
• (2)某个物体的能量减少，一定存在其他物体 的能量增加，且减少量和增加量一定相等．
能量守恒定律的应用
• 【典例2】 如图7-10-1所示，质量为m的木块 以速度v0滑上原来静止的质量为M的木板，水 平地面光滑，木块和木板间的动摩擦因数为μ， 木板长为L，当木块运动到木板的另一端时， 它们的速度分别是v1和v2，木板位移为l.求：
• (1)摩擦力分别对m、M所做的功．
• (2)m、M的动能各变化了多少？
• 【典例1】 在最近几年的夏季家电市场上出现一 个新宠“变频空调”，据专家介绍变频空调比 定频的要节能，因为定频空调开机时就等同于 汽车启动时，很耗能，是正常运行的5至7 倍．空调在工作时达到设定温度就停机，等温 度高了再继续启动．这样会频繁启动，耗电多， 而变频空调启动时有一个由低到高的过程，而 运行过程是自动变速来保持室内温度，从开机 到关机中间不停机．而是达到设定温度后就降 到最小功率运行，所以比较省电．阅读上述介 绍后，探究以下说法中合理的是
的特
•温馨提示 能量守恒定律是最普遍、最重要、 最可靠的定律之一．
• 二、能源和能量耗散
•
• 燃料燃烧时把自己的热量释放出去，电池中 的 化 学 能 转 化 为 电内能能，光它能又 通 过 灯 泡 转 化 成
7 能量守恒定律的发现与永动机
1 “活力”守恒的发现
摆球沿圆弧运动可看作是沿着一 系列不同倾斜度的斜面的下落和上升 运动。实验表明：使单摆由一侧开始 摆动，当它经过最低点而到另一侧时 ，会升到几乎相同的高度，如果摆线 中途为钉子等所阻，则摆球将沿新的 弧线上升，但仍达到相同的高度。这说明沿不同倾斜 度的斜面对于下落速度没有任何影响。物体下降时所 得的速度正好等于能够把它送到原来高度的那个速度 ，一个物体下降的速度只决定于下降的竖直高度而与 下降时实际经过的路程的形状无关。伽利略的这个假 设为后来揭示重力场的保守性，即在重力场作用下物 体的机械能守恒开了先河。
一、能量及其形式
能量是度量物质运 动的一种物理量。 相应于不同形式的 运动，能量分为机 械能、分子内能、 电能、化学能、原 子能等。亦简称能。 能量也是表示物体做功本领大小的物理量；能 量可以用能够做功的多少来衡量，一个物体能够 做功，我们就说这个物体具有能。
2 能量的形式
一个物体能够对外做 功，我们就说这个物体 具有能量。对应于不同 的运动形式，能的形式 也是多种多的 ．我们知 道能量的形式： 机械能对应机械运动，内能对应大量微观粒子的 热运动…….如机械能、内能、电能、太阳能、化学 能、生物能、原子能等．
一、 能量与能量守恒定律
迈尔
焦耳
亥姆霍兹
一、能量及其形式
人们常说，生命在 于运动，这强调了 运动对于生命的重 要。在这里我要强 调，生命在于能量。 生命的存在是以能 量为前提的。如果。 没有能量，生命根本就不会出现。而一旦生物的 能量消耗殆尽，其生命也将走向终结。因而，能 量与生命，与我们休戚相关。
2 能量守恒的具体表现形式
保守力学系统：在只 有保守力做功的情况 下，系统能量表现为 机械能（动能和位能/ 势能），能量守恒具 体表达为机械能守恒 定律。
永动机与能量守恒定律
永动机与能量守恒定律在物理学中，永动机与能量守恒定律是两个相关但截然不同的概念。
永动机指的是一种能够持续运转并产生无限能量的设备，而能量守恒定律则是指能量在封闭系统中的总量是恒定的。
我们来了解一下能量守恒定律。
能量守恒定律是物理学中的基本原理之一，它表明在一个封闭系统内，能量既不能被创造也不能被消灭，只能从一种形式转化为另一种形式。
简单来说，能量守恒定律可以用公式表示为：能量的初始总量等于能量的最终总量。
那么，为什么永动机与能量守恒定律相互矛盾呢？永动机被定义为一种能够不断运转并产生无限能量的设备，这意味着它可以不断地从空气、水或其他资源中提取能量，而不需要任何外部能量输入。
然而，根据能量守恒定律，能量是守恒的，不可能从虚无中产生或消失。
永动机的概念早在十七世纪就已经出现，但至今没有人成功地制造出真正的永动机。
这是因为永动机违背了能量守恒定律，违背了自然界的基本原理。
虽然有许多人声称制造出了永动机，但这些都是误解或欺骗。
然而，我们不能因为永动机的不可能性而否定创新和科学的力量。
科学家们一直在努力寻找能源的新途径，以满足人类对能源的需求。
太阳能、风能、地热能等可再生能源的利用不断发展，将有望解决能源短缺和环境污染等问题。
能量守恒定律也有其局限性。
在宏观尺度上，能量守恒定律是成立的，但在微观尺度上，存在一些例外情况。
量子力学的发展揭示了微观粒子的行为与经典物理规律的不同，其中包括能量的量子化现象。
因此，能量守恒定律在微观领域中并不适用。
总结起来，永动机与能量守恒定律是两个截然不同的概念。
永动机违背了能量守恒定律，违背了能量在封闭系统中总量不变的原则。
虽然永动机的制造是不可能的，但这并不妨碍我们继续探索新的能源途径和科学发展。
能量守恒定律在宏观尺度上是成立的，但在微观尺度上存在一些例外情况。
通过不断地深入研究和理解，我们可以更好地认识能量守恒定律，并将其应用于实际生活和科学研究中。
什么是能量守恒定律
什么是能量守恒定律能量守恒定律是指: 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。
热力学第一定律指:普遍的能量守恒和转化定律在一切涉及宏观热现象过程中的具体表现。
热力学第一定律确认，任意过程中系统从周围介质吸收的热量、对介质所做的功和系统内能增量之间在数量上守恒。
热力学第一定律即能量守恒定律，它是人类经验的总结，也可以用物质守恒定理类推而得。
热力学系统能量表达为内能、热量和功，热力学第一定律是能量守恒的一种表达形式。
从它导出的结论，还没有发现与事实有矛盾。
根据热力学第一定律可以设想，要制造一种机器，它既不靠外界供给能量，本身也不减少能量，却不断地对外做功而不消耗能量。
人们把这种假想的机器称为第一类永动机。
因为对外界做功就必须消耗能量，不消耗能量就无法对外界做功，因此第一定律也可以表达为“第一类永动机是不可能造成的”。
反过来，第一类永动机永远不能造成，也就证明了第一定律是正确的。
19世纪中叶发现的能量守恒定律是自然科学中十分重要的定律，是自然界普遍的基本定律之一, 科学地阐明了运动不灭的观点。
它的发现是人类对自然科学规律认识逐步积累到一定程度的必然结果，能量守恒定律是联系机械能和内能的定律。
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。
能量守恒原理的历史和根源
1 从18世纪末到19世纪中叶这段时期里，人类在积累的经验和大量的生产实践、科学实验基础上建立了热力学第一定律即能量守恒和转换定律．在此过程中，德国医生J．R．迈尔和英国物理学家J．P．焦耳做出了重要贡献，他们各自通过独立地研究做出了相同的结论．1842年迈尔在《论无机界的力》一文中，曾提出了机械能和热量的相互转换原理，并由空气的定压比热容同定容比热容之差计算出热功当量的数值．1845年出版的《论有机体的运动和新陈代谢》一书，描述了运动形式转化的25种情况．焦耳从1840年起做了大量有关电流热效应和热功当量方面的实验．于1840－1845年间陆续发表了《论伏打电池所生的热》、《电解时在金属导体和电池组中放出的热》、《论磁电的热效应及热的机械作用》以及《论由空气的胀缩所产生的温度变化》等文章．他通过各种精确的实验，直接求得了热功当量的数值，其结果的一致性，给能量守恒和转换定律奠定了坚实的实验基础．除了迈尔和焦耳之外，还有许多科学家也对热力学第一定律的建立做出过贡献．如1839年M．塞甘做出了论过热化学中反应热同中间过程无关的定律的文章；1843年L．A．科耳丁发表了测定热功当量的实验结果；1847年H．von亥姆雷兹在有心力的假设下，根据力学定律全面论述了机械运动、热运动以及电磁运动的“力”互相转换和守恒的规律等等．在这段历史时期内，各国的科学家所以能独立地发现能量守恒和转换定律，是由当时的生产条件所决定的．从18世纪初到18世纪后半叶，蒸汽机的制造，改造和在英国炼铁业、纺织业中的广泛采用，以及对热机效率、机器中摩擦生热问题的研究，大大促进了人们对能量转换规律的认识．2 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。
它可表述为：在孤立系统中，能量从一种形式转换成另一种形式，从一个物体传递到另一个物体，在转换和传递的过程中，各种形式，各个物体的能量的总和保持不变。
整个自然界也可看成一个孤立系统，而表述为自然界中能量可不断转换和传递，但总量保持不变。
永动机原理是什么？
永动机原理是什么？关于永动机这个概念考生了解的清晰吗？不清楚的考生赶紧看过来，下面由小编为你精心准备了“永动机原理是什么?”，持续关注本站将可以持续获取更多的考试资讯!永动机原理是什么?永动机是一类所谓不需外界输入能源、能量或在仅有一个热源的条件下便能够不断运动并且对外做功的机械，违反了能量守恒定律和热力学第二定律，违反当前客观科学规律的概念，是不能够被制造出来的，也就不存在什么永动机原理。
一、永动机不存在的原因热力学是自然科学学科中被公认为是最为严谨的学科，人类有史以来的科学实践也从未发现过违背热力学三个定律的任何一个反例。
其中热力学第一定律直接判定了第一类永动机的死刑：也即封闭系统的能量不可能自发创生;热力学第二定律直截了当判定了第二类永动机的死刑：即不可能实现能量100%的充分利用。
任何制作永动机的企图都注定是要失败的!此类永动机承认能量守恒，但是试图让机械效率达到百分之百。
这也是不可实现的。
此类永动机违反了热力学第二定律。
热力学第二定律有很多种描述，比较全面的描述是:一切与热有关的宏观现象都不可逆。
关于永动机的描述是:不可能从单一热源吸收热量使其转化为有用功而不引起其他变化。
简单来说就是热机的效率不可能达到百分之百!目前好多热机的效率只有百分之三十多。
卡诺热机是一种理论热机，他的效率可达百分之八十。
但是永远没有效率为百分之百的热机。
二、能量守恒定律能量守恒定律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。
热力学第一定律能量的永动机
热力学第一定律能量的永动机热力学第一定律是热力学基本原理之一，它阐述了能量守恒的原理。
在这个原理的基础上，科学家们一直试图开发永动机，即能够从能量守恒的原理中获取无限能量的机器。
然而，根据热力学第一定律，永动机是不可能实现的。
热力学第一定律简单来说是能量守恒定律，表示了能量的转化和传递过程中总能量的守恒。
它表明，能量既不能自行消失，也不能从虚空中产生，只能通过转化和传递来改变形式。
根据这个定律，我们可以得出结论，永动机是不可能实现的。
永动机的概念可以追溯到古希腊时期，人们一直希望能够设计出一种能够不断运转并产生能量的机器。
然而，无论古代还是现代，无论是科学家还是工程师，都无法打破热力学第一定律的束缚，实现永动机的设计。
对于永动机的误解常常源于我们对能量的认知不足。
很多人认为，只要找到了某种被动的能量源，就可以永远从中获取能量。
然而，根据热力学第一定律，能量并非可以无限地“创造”或者“消耗”，而是在系统内不断转化和传递。
虽然我们可以转化能量的形式，但总能量始终保持不变。
以汽车为例，人们曾尝试使用永动机来取代燃油发动机，实现汽车运行的无限能源。
然而，无论是太阳能、风能还是其他可再生能源，都无法完全满足汽车运行的能量需求。
因为在能量的转化过程中总会伴随着能量的损失，而损失的能量是无法回收的。
这就是热力学第一定律的核心原理，能量既不能自行消失，也不能从虚空中产生。
所以，我们应该认识到永动机的不可行性，避免被类似机器的骗局所欺骗。
在能源的利用中，我们应该注重提高能量的利用效率，开发可再生能源，减少对有限资源的依赖，推动能源的可持续发展。
总结起来，热力学第一定律是能量守恒的基本原理，它限制了永动机的实现。
虽然我们希望通过永动机来获得无限能量，但根据热力学第一定律，永动机是不可能实现的。
我们应该珍惜有限的能源资源，提高能量利用效率，推动可再生能源的发展，为可持续发展贡献力量。
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分析常见几种有趣的“永动机”
我们知道，永动机有两类：不消耗能量而能永远对外做功的机器，它违反了能量守恒定律，故称为“第一类永动机”。
在没有温度差的情况下，从自然界中的海水或空气中不断吸取热量而使之连续地转变为机械能的机器，它违反了热力学第二定律，故称为“第二类永动机”。
在人类科学发展史上曾出现过无数的学者进行开发“永动机”，其中不乏很多科学家，下面列举几种有趣不可实现的永动机。
一、重力“永动机”
例1文艺复兴时期，意大利的达芬奇设计了如图1所示的装置。
他设计时认为，在轮子转动过程中，右边的小球总比左边的小球离轮心更远些，在两边不平衡的力矩作用下会使轮子沿箭头方向转动不息，而且可以不断地向外输出能量。
但实验结果却是否定的。
达·芬奇敏锐地由此得出结论：永动机是不可能实现的。
下列有关该装置的说法中正确的是（）
A．如果没有摩擦力和空气阻力，该装置就能永不停息地转动，并在不消耗能量的同时不断地对外做功．
B．如果没有摩擦力和空气阻力，忽略碰撞中的能量损耗，给它一个初速度，它能永不停息地转动，但在不消耗能量的同时，并不能对外做功．
C．右边所有小球施加于轮子的动力矩并不大于左边所有小球施于轮子的阻力矩，所以不可能在不消耗能量的同时，不断地对外做功．
D．在现代科学技术比较发达的今天，这种装置可以永不停息地转动，在不消耗其它能量的基础上，还能源源不断地对外做功．
解析：该设计中，当轮子转动时，虽然右边的小球总比左边的小球离轮心更远些，但是右边小球的个数总比左边的少，实际上右边所有小球施加于轮子的动力矩等于左边所有小球施于轮子的阻力矩，轮子在不受到外力作用时将保持平衡状态．如果没有摩擦力和空气阻力，且忽略碰撞中的能量损耗，给轮子一个初速度，轮子就能依靠惯性永不停息地转动。
故正确答案为BC。
二、风力“永动机”
例2利用牛顿第三定律，有人设计了一种交通工具，如图2所示，在平板车上装了一个电风扇，风扇转动时吹出的风全部打到竖直固定在小车中间的风帆上，靠风帆受力而向前运动，对这种设计，下列分析中正确的是（）
A．根据牛顿第二定律，这种设计能使小车运行
B．根据牛顿第三定律，这种设计能使小车运行
C．这种设计不能使小车运行，因为它违反了牛顿第二定律
D．这种设计不能使小车运行，因为它违反了牛顿第三定律
解析：风扇吹出的风对风帆有向前的作用力，风又给风扇一个向后的作用力，因此对于整个装置而言，作用力和反作用力都是内力，小车不会运动，故选D．
三、浮力“永动机”
例3有人设计了如图3所示的“浮力永动机”。
永动机的传动绳上均匀地固定了许多密度小于水的小球，容器底部的管道内径与小球直径相等，并为光滑配合。
设计者认为，左边容器里的小球受到浮力的作用向上运动，管道中的小球也将被带着向上运动，一旦这个小球要升出管道，其下的一个小球就会进入管道而不使水漏出，因此永动机将永不休止地顺时针转动。
找一只塑料瓶，把瓶底去掉，倒置。
再取3至4只乒乓球，用一根线从它们的直径穿过，均匀地分布于线上，并用胶水粘牢。
按图4所示把线的上、下端固定，在容器中注满水，然后把线的下端剪断，看看这些球是否能在浮力的作用下向上运动？正确分析和解释你所见到的现象，这种永动机的荒谬之处也就揭露出来了。
解析：这种浮力永动机像所有的“永动机”一样是不可能工作的。
浮力是依靠上下压力
差形成的，如图5所示，设小球体积为，球1、球2所受的浮力为，
而球3呢？它的上压强为，它的下压强。
故：圆
柱．即等于以小球中心截面为底的，以h3为高的圆柱所排开的水受的重力．很显然，F1＋F2不会大于F3，整个系统将向下运动，直到容器中的水流完为止。
四、磁力“永动机”
例417世纪70年代，英国捷斯特城的主教约翰·维尔金斯设计了一种磁力永动机，其结构如图6所示，在斜面顶端放一块强磁铁M，斜面上、下端各有一个小孔P、Q，斜面下有一个连接两个小孔的弯曲轨道。
维尔金斯认为：如果在斜坡底放一个铁球，那么在磁铁的引力作用下，铁球会沿斜面向上运动，当球运动到P孔时，它会漏下，再沿着弯曲轨道返回到
Q，由于这时球具有速度可以对外做功。
然后又在磁铁的吸引下回到上端，到P处又漏下，对于这个设计，下列判断中正确的是（）
A．满足能量守恒定律，所以可行
B．不满足热力学第二定律，所以不可行
C．不满足机械能守恒定律，所以不可行
D．不满足能量守恒定律，所以不可行
解析：在这个实验中，如果把上面的磁铁取走，则小球第一次从上面的P孔掉下来，对外做功后，小球就不能再回到P孔，小球之所以能对外做功，是依靠磁铁不断对小球做功，所以这个设计违背了能量守恒定律，所以是不可行的，选项D正确。
五、电场“永动机”
例5有人设计了一种如图7所示的机器：两根相互垂直的刚性绝缘细杆，相交于杆的中点，位于竖直平面内，杆的端点上各有一带正电的小球a，b，c，d。
一水平的固定转轴PP’通过两杆的交点与两杆固定连接。
转轴的一端有一皮带轮，通过皮带可带动别的机器转动，两杆与其端点的带电小球处在一方向与x轴平行的静电场中，电场的场强大小随y而改
变，可表示为E＝。
在y＝0处，场强E＝0；在y＞0的区域，场强沿x轴正方向，其大小随y的增大而增大；在y＜0的区域，场强沿x轴负方向，场强的大小随|y|的增大而增大。
由于杆端的带电小球受到静电场的作用，相互垂直的杆将绕固定轴转动，与轴连接的皮带轮通过皮带就能带动其它机器运转。
设计者断言他可以实现一种不需要提供能量又能不断对外做功的永动机．你认为这种机器可能实现吗？为什么？如认为不能实现，则指出其设计中存在何种错误，并说明理由。
解析：根据能量守恒定律，任何一部机器，可以使能量从一种形式转化为另一种形式，但不能无中生有地创造能量，所以想要实现一种不需要向它提供能量但又能不断地对外做功的永动机是不可能的。
题中设计方案的错误之处在于设想的静电场是不可能存在的。
理由如下：假设空间中存在这样的电场，即该电场的电场线平行，但相邻电场线的距离不等，如图
8所示．根据等势面与电场线垂直，可在该电场中找到两个等势面，图中的与，则与平行，距离设为d，由题意知：
；
间电势差；
间电势差；
由此得到；
显然这样的静电场是不存在的。
六、放射性永动机
例6如图9所示的装置是一位物理学家设计的一种使用放射性元素钍的“永动机”。
它是在密闭的玻璃球壳1中，放入玻璃管2，将具有放射性的钍盐3密封在玻璃管中，4是两片彼此紧靠的金属箔，5是贴在玻璃球壳内侧的金属板，金属板接地。
这个装置之所以称为“永动机”，是当两片金属箔吸收到放射线而带同种电荷时将不停地排斥，每次排斥时向左右张开，触到金属板的内壁，立即收回，如此往复，形成金属箔的“永动”。
下列说法中正确的是（）
A．金属箔是由于吸收到α射线而张开的
B．金属箔是由于吸收到β射线而张开的
C．此装置可看作是第一类永动机
D．此装置可看作是第二类永动机
解析：放射性元素钍具有β放射性，出射的粒子──电子被金属箔所吸收，金属箔带上同种电荷，互相排斥，金属箔张开。
随着放射性元素钍不断地进行β衰变，它所提供的出射粒子──电子的数量将不断减少，所以这种装置并非“永动机”，故正确答案为B。
结语：科学在不断进步，永动机的研究却从来没有停止。
中国乃至世界不知有多少民间科学家甚至专家，学者，教授，花费了大量宝贵的时间、金钱、心血来坚持不懈地寻找这样一种不存在的事物，不能不令人扼腕。
他们之中当然也不乏别有用心的骗子，常见的手法是
出售或转让他的“永动机图纸”、“永动机技术”等等。
其实，只要一些最最基本的物理学常识，就可以识破这种骗术。