能量守恒定律简单介绍

在日常生活生产当中，人们发现很多地方都需要能量。因此在19世纪3.40年代，就有很多科学家在致力于做一件事情。他们想找到一种叫做永动机的机器，这种机器不需要消耗任何东西而源源不断得向外输出能量。结果经过很多科学家的尝试努力，最终都失败了。通过科学家的实践和探索，人们最后得出一种规律，也就是能量不可能凭空产生，也不可能凭空消灭。在一个过程当中，能量只能说是由……这就是我们后来所总结的能量守恒定律。

只能进行转化或者转移。永动机是不可能造成的，因为它违反了能量守恒定律。

比如说，前面我们提到过其他各种形式的能做功；比如重力做功，就可以把重力势能与其他形式的能转化，做了多少功，就有多少能量发生了转化。我们可以举个例子说明一下：比如说做自由落体运动的物体，物体在自由下落的过程当中，由于重力做功，重力势能在不断地减小，此时，物体的动能在不断地增大。假设物体在自由下落的过程当中重力做了10J的功，此时他的重力势能将减少10J，而与此同时，它的动能将增加10J.那也就是说这一过程当中，能量转化了10J。而转化的这10J可以用重力做功10J进行量度。那也就是说，一个过程当中，能量究竟转化了多少，可能你不知道，但只要知道这个过程当中，重力做了10J功，那你就可以判断这个能量一定转化了是10J。所以说功是能量转化的量度就是这个含义。

转移这一点呢，在我们初中就学到过很多，比如说两杯水放在一起接触的时候，水的热量可以由高温的传给低温的物体，等等这些现象。

疑问：既然能量在转化和转移的过程当中，总量是保持不变的，那为什么在日常生活中我们还要经常提到节约能源呢？其实这中间还涉及到另外一个问题，能量耗散。

所谓能量耗散，比如我们在日常生活当中利用能源，打个比方，我们在利用电扇的时候，是消耗了电能，这个时候电能就转化为这个电扇在转动的机械能，以及电扇里还有一部分要发热的，热能。那也就是说电扇在转动的过程当中，由电能转化成机械能和热能，这个机械能和热能都将消耗掉，但是消耗掉并不是消灭掉。转化成热能之后呢，热能会散发到空气当中，转化成机械能，电扇可以带动空气的流动，这些能量就会在这个过程中就会散耗掉，散耗到周围的空气当中。这些能量我们就不便于再收集起来利用。这样一种情况我们就成为能量耗散。

再比如，汽车关闭发动机以后，汽车本身还有一定的动能，它将沿着地面继续向前滑行在滑行过程中，汽车的动能由于与地面的摩擦而逐渐地转化成了内能，汽车最终停止下来，很明显这个过程当中，汽车的动能逐渐减小，最后转化为汽车与路面之间的摩擦而产生的热能。而汽车与路面之间的热能就不便于再次收集起来利用了。这就称之为能量的耗散。正是由于能量在应用过程当中存在着能量的耗散，所以我们需要节约能源。

这里我们就要注意两点：1.能量的耗散它并没有违反能量守恒，仍然是遵守能量守恒的。这种能量耗散并不是消灭掉了。2.能量耗散也说明这个能量在转化过程当中存在着一定的方向性。能量在转化或者转移的这些宏观过程当中那就是，从一个方向到另一个方向能自发的发生，反过来就不能自发的进行。我们这里还可以举一些例子来说明。

比如说，两杯水，一杯水的温度高，一杯水的温度低。我们把这两杯水靠在一起，那么高温的这杯水，它的热量就可以自发的由高温传给低温的这杯水。但是反过来就不行了。低温的这杯水不可能把热量传给高温的这杯水，使低温的更高，高温的更低。

当然也有可能。我们平时不是用的空调、冰箱吗？正确。冰箱和空调能够达到这种目的，但是冰箱跟空调并不是自发进行的。他需要消耗的是电能。所以这里我们强调的是自发的过程具有一定的方向性，而你认为的另外控制就另当别论了。所以这是能量耗散所需要说明的两个问题。因此，有这个能量耗散的原因，所以我们要节约能源。

能源这个词我们经常提到，能源究竟包括哪些呢？

这里我们做一个归纳总结，能源大致可以分为两类，一类称之为常规能源、一类称为新能源。常规能源就是我们日程生活中经常提到的煤、石油、天然气。而这些常规能源在人们的使用

过程中会不断的消耗掉。这些能源只是在当时特殊的历史条件下才形成的，因此，这类能源是不可再生能源。我们用一点就少一点。因此，人们在寻找其他的能源，我们称之为新能源。新能源主要包括，我们目前正在开发利用的核能、太阳能、风能、地热还有海洋能。这就是在今后我们开发的过程当中还要大力地这样的能源。这些新能源在我们日常生活中也见到过一些，但是开发的力度还远远不够。这需要我们以后进一步地研究、应用。

接下来我们通过几个例题一起来了解一下能量守恒定律在具体的计算过程中的应用。

下列过程中，能量怎样转化？

竖直上抛，恒定的空气阻力，回来的末速度四分之三V0,从出发点，回到出发点。速度减小，动能减少到哪里去了？由于空气阻力由于摩擦产生热量消耗掉了。从动能定理的角度思考。A-A’，h未知。重力先做正功后做负功，总共为0.动能定理两个未知数。标清楚过程。这是用动能定理来解决，但同时我们要分析清楚，这个过程当中能量是怎样转化的。其实在整个过程当中，最关键的就是要找出，由于空气阻力从而导致机械能不断地转化为内能而散耗到空气当中。以2v0，能够抛出的最大高度。类比第一问。与第一问具有完全相似的表达式。反弹机械能守恒，求总路程。这个过程小球的动能全部损失掉，损失的动能到哪里去了？这个过程中只有空气阻力。所以机械能全部转化成内能散耗到空气当中。根据能量守恒列出方程。由于与空气摩擦而产生的热能阻力乘以路程，全部由动能转化而来。就可以用能量守恒来分析这个小球在整个运动过程当中的的路程。产生的热能是乘以路程，而不是位移并且小球在运动过程当中，高度一次一次不断的降低，他应该存在一定的关系但是这些关系我们要去寻找的话可能使解决的问题麻烦的多。熟悉了一下什么是能量守恒，在运动过程当中能量是怎样转化和转移的

3.