用磁石的吸力可以实现永动机.他的设计如图所示.
A是一个磁石，铁球G受磁石吸引可沿
斜面滚上去，滚到上端的E处，从小洞B落下，
经曲面BFC返回，复又被磁石吸引，铁球就
可以沿螺旋途径连续运动下去.大概他那时还
没有建立库仑定律，不知道磁力大小是与距
离的平方成反比变化的，只要认真想一想， 其荒谬处就一目了然了.
滚球永动机 17世纪，英国有一个被关在伦敦塔下叫马尔基斯的犯 人，他做了一台可以转动的“永动机”，如图所示.
转轮直径达4.3米，有40个各重23千克的钢 球沿转轮辐翼外侧运动，使力矩加大，待转到 高处时，钢球会自动地滚向中心.据说，他曾向 英国国王查理一世表演过这一装置.国王看了很 是高兴，就特赦了他.其实这台机器是靠惯性来 维持短时运动的.
4.解题的一般步骤
(1)根据符号法则写出各已知量(W、Q、ΔU)的正、负． (2)根据方程ΔU＝W＋Q 求出未知量． (3)再根据未知量结果的正、负来确定吸热、放热情况或做功情况．
二、能量守恒定律 实验录像：能的转化和守恒定律
能量守恒定律 1、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 移的过程中其总量保持不变． 2、能量守恒定律的历史意义
物理量 符号
意义
符号
意义
W ＋ 外界对物体做功 － 物体对外界做功
Q
＋ 物体吸收热量 － 物体放出热量
ΔU ＋
内能增加
－
内能减少
1.一定量的气体，从外界吸收热量2.7×105J,内能增加4.3×105J. 在这一过程中，是气体对外做功，还是外界对气体做功？做了 多少功？
﹀ Q=+2.7×105J ΔU=+4.3×105J ΔU＝W + Q
动能
地面、轮胎的内能
符合能的转化和守恒定律
三、永动机不可能制成
1、 第一类永动机 概念：不需要任何动力或燃料，却能源源不断地对外做功. 结果：无一例外地归于失败. 原因：违背了能量守恒定律. 2、永动机给我们的启示 人类利用和改造自然时，必须遵循自然规律.
录像：永动机不可能制成
动画：失败的永动机
塞与器壁的摩擦忽略不计,置于真空中的轻弹簧的一端固定于理想气体容器的底部.另
一端固定在活塞上,弹簧被压缩后用绳扎紧,此时弹簧的弹性势能为EP(弹簧处于自然 长度时的弹性势能为零),现绳突然断开,弹簧推动活塞向上运动,经过多次往复运动后
活塞静止,气体达到平衡态,经过此过程（ D ）
A． EP全部转换为气体的内能 B. EP一部分转换成活塞的重力势能,其余部分仍
大气压力对A、B两管 中水做功代数和为零
能量守 恒定律 水的内能增加
小结： 1、热力学第一定律：
ΔU = W + Q
2、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.
能量守恒定律的重要性
U>0 由热力学第一定律ΔU = Q + W 知： W= ΔU－Q = +1.5 ×105J -（- 2.0 ×105J） = +3.5 ×105J>0
所以此过程中外界对空气做了3.5 ×105J的功
牛刀小试
2.如图所示容器中，A、B各有一个可自由移动的轻活塞，活塞下是水，
上为空气，大气压恒定.A、B底部由带有阀门K的管道相连，整个装置与
小试身手
6．下列说法正确的是 （ D ）
A．外界对一物体做功，此物体的内能一定增加 B．机械能完全转化成内能是不可能的 C．将热量传给一个物体，此物体的内能一定改变 D．一定量气体对外做功，气体的内能不一定减少
小试身手
7．一定质量的理想气体，从某一状态开始，经过一系列变化后又 回一开始的状态，用W1表示外界对气体做的功，W2表示气体对外界 做的功，Q1表示气体吸收的热量，Q2表示气体放出的热量，则在整个
1.水沟
2.阿基米得螺旋 3.水轮
阿基米得螺旋永动机
4.水磨
把水池的水提到高处，再让升高的水推动水轮机，水轮机除了
带动水磨做功以外，还可使阿基米得螺旋转不断提水，如此周而复 始，不就可以无需担心天旱水枯了吗？一时间，响应他的人大有人 在，形形色色的自动水轮机陆续提出，竟出 现了热潮.
磁力永动机 大约在1570年，意大利有一位教授叫泰斯尼尔斯，提出
著名科学家达·芬奇早在15世纪就提出过永动机不可能的思想， 他曾设计过一种转轮，如图所示.
在转轮边沿安装一系列的容器，容器中充 了一些水银，他想水银在容器中移动有可能使 转轮永远地转动，但是经过仔细研究之后，得 出了否定的结论.他从许多类似的设计方案中认 识到永动机的尝试是注定要失败的.他写道： “永恒运动的幻想家们！你们的探索何等徒劳 达·芬奇设想的永动机 无功！还是去做淘金者吧！”
过程中一定有（ A ）
A．Q1—Q2=W2—W1 C．W1=W2
B．Q1=Q2 D．Q1>Q2
点拨：整个过程的内能不变， ΔE = 0
由热力学第一定律 ΔE=W总+Q总=0
Q总= - W总
Q1—Q2=W2—W1
小试身手
8. 如图所示,密闭绝热的具有一定质量的活塞,活塞的上部封闭着气体,下部为真空,活
小试身手
2. 固定容器及可动活塞P都是绝热的，中间有一导热的固定隔板B，B的两
边分别盛有气体甲和气体乙。现将活塞P缓慢地向B移动一段距离，已知气 体的温度随其内能的增加而升高，则在移动P的过程中（ C ）
A、外力对乙做功，甲的内能不变。 B、外力对乙做功，乙的内能不变。 C、乙传递热量给甲，乙的内能增加。
解：①根据ΔU = W + Q 得W = ΔU － Q = 4.2 ×105J － 2.6×105J= 1.6×105J W为正值，外界对气体做功，做了1.6×105J 的功。
解：②同理可得：W＇=ΔU＇－ Q＇= 1.6 ×105J － 2.6×105J= － 1.0×105J W为负值，说明气体对外界做功（气体体积变大），做了1.0×105J 的功。
能的转化和守恒定律是19世纪自然科学中三大发现之一，也庄严 宣告了永动机幻想的彻底破灭.
能量守恒定律是认识自然、改造自然的有力武器，这个定律将广 泛的自然科学技术领域联系起来，使不同领域的科学工作者有一系列 的共同语言.
2.水平马路上行驶的汽车，在发动机熄火后，速度越来越慢，最后停 止.这一现象符合能的转化和守恒定律吗？如果符合,汽车失去的动能 变成了什么？
为弹簧的弹性势能
理想气 体
C． EP全部转换成活塞的重力势能和气体的内能 D． EP一部分转换成活塞的重力势能,一部分转换
为气体的内能,其余部分仍为弹簧的弹性势能
滚球永动机
软臂永动机 19世纪有人设计了一种特殊机构，如图所示.
它的臂可以弯曲.臂上有槽，小球沿凹 槽滚向伸长的臂端，使力矩增大.转到另一 侧，软臂开始弯曲，向轴心靠拢.设计者认 为这样可以使机器获得转矩.然而，他没有 想到力臂虽然缩短了，阻力却增大了，转 轮只能停止在原地.
软臂永动机
阿基米得螺旋永动机 1681年，英国有一位著名的医生弗拉德提 出一个建议，利用阿基米得螺旋.
一、热力学第一定律
1、表述：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与
外界对它所做的功的和. 2、意义：热力学第一定律反映了功、热量跟系统内能改变之间的
定量关系.
ΔU 物体内能的增加量
3、数学表达式： ΔU= Q +W
W 外界对物体做的 功
Q 物体吸收的热量
ΔU＝W + Q
定律中各量的正、负号及含义 ΔU = W + Q
与初态相比， （ D ）
A．气体内能一定增加 B．气体内能一定减小 C．气体内能一定不变 D．气体内能是增是减不能确定
小试身手
5．下列说法正确的是 （ D ）
A．外界对气体做功，气体的内能一定增大 B．气体从外界只收热量，气体的内能一定增大 C．气体的温度越低，气体分子无规则运动的平均动能越大 D．气体的温度越高，气体分子无规则运动的平均动能越大
（1）是一个普遍适用的定律 （2）将各种现象联系在一起 （3）指导着人们的生产、科研 （4）19世纪自然科学三大发现之一
小试身手
1. 图中活塞将气缸分成甲、乙两气室，气缸、活塞(连同拉杆)是绝 热的，且不漏气，以U甲、U乙分别表示甲、乙两气室中气体的内 能，则在将拉杆缓慢向外拉的过程中（ C ）
Ａ. U甲不变，U乙减小 Ｂ. U甲增大，U乙不变 Ｃ. U甲增大，U乙减小 Ｄ. U甲不变，U乙不变
甲 B乙 P
D、乙的内能增加，甲的内能不变。
小试身手
3. 一定质量的理想气体由状态Ⅰ(p1，V1，T1)被压缩至状态 Ⅱ(p2，V2，T2)，已知T2＞ T1，则该过程中（ AB）
A．气体的内能一定是增加的 B．气体可能向外界放热 C．气体一定从外界吸收热量 D．气体对外界做正功
小试身手
4．一定量的气体吸收热量，体积膨胀并对外做功，则此过程的末态
磁力永动机
就在一些人热衷于制造永动机的同时，科学家 们从力学基本理论的研究中逐步认识到了自然界的 客观规律性.继达·芬奇之后，斯蒂文于1568年写了 一本《静力学基础》，其中讨论斜面上力的分解问 题时，明确地提出了永动机不可能实现的观点.
“神奇其实并不神奇”
他所用的插图画在该书扉页上，见图，图的上方写着：“神奇其实并 不神奇.”将14个等重的小球均匀地用线穿起组成首尾相连的球链，放在 斜面上，他认为链的“运动没有尽头是荒谬的”，所以两侧应平衡.
得： W=1.6×105J ＞0 即外界对气体做功
变式训练
例题：一定量的气体从外界吸收了2.6×105J的热量，内能增 加了4.2 ×105J。 问：①是气体对外界做了功，还是外界对气体做了功？做了多 少焦耳的功？