近代后期的科学成就三、物理学(1)能量守恒与转化定律
初三物理能量的转化和守恒定律知识点
初三物理能量的转化和守恒定律知识点
（1）能量守恒定律普遍适用。
在形形**的自然现象中，只要有能量的转化，就一定服从能量守恒规律。
从物理的、化学的现象到地质的、生物的现象，大到宇宙天体的演变，小到原子核内部粒子的运动，都服从能量守恒的规律。
（2）能量守恒定律反映了自然现象的普遍联系。
自然界的各种现象都不是孤立的，而是相互联系的。
电灯发光跟电流有联系，电能转化为光能反映了这种联系。
植物生长更不是孤立的，要靠阳光进行光合作用才能生长，光能转化为化学能反映了这种联系。
（3）能量守恒定律是人类认识自然的重要依据。
人类认识自然，就要根据种种自然现象，总结规律，能量守恒定律就是人类总结出的规律之一，而且人类认识的其他规律也必定符合能量守恒定律。
1933年意大利科学家费米，在研究β衰变的过程中发现，能量不守恒。
于是他根据能量守恒定律大胆预言了还有一种未发现的粒子，这就是现在已被科学界公认的中微子。
这一事例说明了能明守恒定律，已成为人类认识自然的重要依据。
（4）能量守恒定律是人类利用自然的重要武器。
纵观人类科学技术进步的历史，也是一部认识能量、利用能量、实现能量转化的历史。
从原始人钻木取火，到水能利用；从蒸汽机发明，到电能的利用；从太阳能，到核能的利用。
人类总是在认识、利用能源，逐步实现能量的转化。
能量的转化与守恒定律
能量的转化与守恒定律能量是物理学中非常重要的概念，它涉及到能量的转化与守恒定律。
能量可以从一种形式转化为另一种形式，但总能量保持恒定。
本文将探讨能量的转化与守恒定律，以及其在日常生活和科学领域中的应用。
一、能量的转化能量的转化是指能量从一种形式转变为另一种形式的过程。
能量可以存在于多种形式，包括动能、势能、热能、电能等等。
这些形式的能量可以相互转化，但能量的总量始终保持不变。
能量的转化可以通过不同的方式发生。
例如，当一个物体从较高的位置下落时，其势能将会转化为动能。
同样地，当一个物体被推向高处时，动能将会转化为势能。
这种转化的过程可以通过以下公式表示：E1 + E2 = E3 + E4其中E1和E2分别表示初始状态下的能量，E3和E4分别表示转化后的能量。
除了机械能的转化，能量还可以转化为其他形式，如热能和电能。
当物体受到摩擦或其他形式的阻力时，机械能将转化为热能。
而在电路中，能量可以从电源转移到电器设备中，从而产生电能。
二、能量守恒定律能量守恒定律是指能量在一个封闭系统中始终保持不变。
这意味着能量既不能被创造也不能被破坏，只能从一种形式转化为另一种形式。
能量守恒定律是基于物理学第一定律，也称为能量守恒定律。
根据这一定律，一个封闭系统中的能量总量在任何时间都保持不变。
这意味着系统内能量的转化不会导致总能量的减少或增加。
能量守恒定律在科学研究和实践中具有广泛的应用。
在工程领域，设计师必须考虑能量转化和守恒，以确保系统的高效运行。
在天文学中，宇宙的起源和演化也涉及到能量的转化与守恒。
三、能量转化与守恒在日常生活中的应用能量的转化与守恒不仅存在于科学领域，也在我们的日常生活中有很多应用。
一个常见的例子是骑自行车。
当我们骑自行车时，我们的肌肉将化学能转化为机械能，使自行车前进。
这里的能量转化遵循能量守恒定律，即我们的肌肉释放的能量转化为自行车的动能。
在家庭日常中，能量的转化也时常发生。
当我们做饭时，电能转化为热能使食物煮熟。
《科学发展简史》的第六至第七章的重点
第六章近代后期的科学成就和第二次技术革命第一次技术革命创造了巨大的生产力，使资本主义从工场手工业阶段进入机器产生的狂飙时期，显示了科学技术的威力。
资产阶级认识到发展科学技术与资本主义命运息息相关，采取了许多保护、鼓励科技发展的措施；同时也为科学的发展提供了物质手段。
近代后期的自然科学就是在这种背景下取得了突飞猛进的发展，一些基础学科相继建立起理论体系，而科学理论的形成又引发了第二次技术革命，将人类历史由蒸汽时代推进到电气时代。
如果说18世纪之前是技术走走科学之前的话，那么从18世纪下半叶起直至19世纪则是科学跃居技术之前，出于领先地位，技术革命以科学发展为先导。
近后期科学技术的主要成就有如下几个方面。
一、天文学近代后期在天文观测和天体理论方面都取得了一些新成就。
（一）天文观测新发现天文观测新发现得益于望远镜的改进、天体照相术的发明和光谱学技术。
1729年，英国业余天文学家霍尔制成了第一块消色差物镜。
1817年德国的夫琅和费制造出第一块优质物镜。
与此同时，反射望远镜也有很大改进。
1781年英国天文学家赫歇尔利用自制的大型望远镜发现了天王星。
后来他又陆续研制出巨型望远镜。
1846年德国天文台台长加勒发现了海王星。
天体照相术的发明首先应该归功于巴黎天文台台长阿拉戈。
1839年他发明了银板照相法，随后照相术被广泛应用于天文学研究之中。
1840年，美国的德雷伯利用大型望远镜和照相术拍摄了第一张月球表面的照片；1845年德国的费索拍摄了第一张太阳照片；1877年，米兰的斯基伯雷利公布了当时最精确的火星表面图片。
（二）赫歇尔的恒星天文学英国天文学家赫歇尔因1781年发现天王星而一举成名。
他利用统计方法研究了恒星的空间分布和运动，提出了第一个银河系结构模型。
1783年他发现了恒星的自行，并估测了太阳的运动，打破了太阳纪恒星静止不动的陈旧观念。
由于赫歇尔在恒星研究方面的成就，他被誉为“恒星天文学之父”。
（三）天体起源和演化假说从18世纪下半叶开始，天文学已从对天体的现状研究扩展到对天体起源和演化的历史研究。
能量转换与守恒定律以及放射性的发现
能量转换与守恒定律生物能量守恒定律，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。
能量转换与守恒定律是自然科学内在统一性的一个伟大证据，它为各种能源动力机械的技术进步提供了理论基础，并彻底打破了当时流行的“永动机”幻想，促进了工业革命的发展。
1．是谁发现了能量转换的关系和能量守恒定律？是在什么时间发现的？能量转换和能量守恒定律是在19世纪40年代，由三位科学家发现并完善的。
他们是迈尔、焦耳和亥姆霍兹。
迈尔（1814—1878），德国医生、物理学家，1841—1843年间，他提出了热与机械运动之间相互转化的思想，这是热力学第一定律的首次提出。
焦耳（1818—1889），英国自学成才的物理学家，1840年，年仅22岁的他发现了电流的热效应，得出了焦耳定律，在此基础上，他建立了能量守恒和转换定律，并测定了热功当量，否定了流行多年的“热质说”（“热质说”认为热与物质一样是不生不灭的，它没有重量可透入一切物体中）观点。
1843—1847年，英国物理学家焦耳设计了实验测定了电热当量和热功当量，用实验确定了热力学第一定律，补充了迈尔的论证。
亥姆霍兹（1821—1894），德国物理学家、生理学家，他的一生，研究领域十分广泛，除物理学外，在生理光学和声学、数学、哲学诸方面都作出了重大贡献。
1847年，德国物理学家亥姆霍兹以数学形式表示出能量守恒定律。
能量转换与守恒定律又称热力学第一定律、能量不灭定律，它是指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的形式，或从一个物体转移到其他物体，在这一过程中其总量不变。
从18世纪后期开始，自从蒸汽机得到迅速推广应用后，人们发现热运动与机械运动存在着能量转换。
1840年和1842年，英国物理学家焦耳和俄国物理学家楞次分别发现电流通过导线时的热现象，并由此得到了电学中著名的焦耳—楞次定律，这使人们相信，电能和热能之间也存在相互转化。
科学史上的一次伟大发现——简述能量转化与守恒定律的发现过程
科学史上的一次伟大发现——简述能量转化与守恒定律的发现过程科学发展离不开某些重要的发现，能量转化及守恒定律的发现被认为是科学史上的一次伟大发现。
历史上有多位伟大的科学家参与了其中的研究，他们的贡献使得这一发现成为可能。
能量转化与守恒定律是科学史上最重要的发现之一，它提出了一个重要的观点：能量是不可创造和毁灭，而是进行转化。
在17th世纪时，爱因斯坦受到热力学的启发，提出了一个宏观概念：能量守恒定律，即“能量在任何完全可逆的物理变化过程中保持不变，但是可以从一种形式转换成另一种形式”。
这一发现推动了热力学和物理学的重大发展。
热力学这一学科起源于17th 世纪，由法国科学家拉瓦锡提出，它研究自然界中热能和动能两种形式互相转化的规律。
后来，拉瓦锡又完善了热力学，提出了热力学定律，总结了能量之间任何转换的机制与规律，即能量可以从一种形式转换成另一种形式，但总数不变，称之为能量守恒定律。
在19th 世纪，俄国物理学家阿里斯泰尔康拉德继续发展热力学，他把能量转化和守恒定律推广到电学，光学，磁学等领域，得出了质量和能量之间的守恒定律，即质量能量守恒定律。
同时，他也提出，物质的总量是不变的，称之为物质守恒定律。
在20th 世纪，爱因斯坦受到康拉德的启发衍生出的建立了一个更加普适的守恒定律-能量守恒定律，即任何过程中能量的总量都是不变的，他也最后得出了“质量和能量是等价的”的结论，将能量转化与守恒定律最终表达清晰，把热力学和动力学有机地结合在一起。
综上所述，能量转化与守恒定律是科学史上重要的发现之一，它不仅使人们知道能量不会消失，而是可以从一种形式转换成另一种，从而促进了科学和技术的进步。
拉瓦锡、康拉德和爱因斯坦都是能量转化与守恒定律的重要开拓者，他们的发现对科学史上的重大发展贡献良多。
能量转化和守恒定律的发现和应用
能量转化和守恒定律的发现和应用作者：王梅华来源：《教育界·下旬》2013年第06期【摘要】本文主要阐述了能量转化和守恒定律的发现及简单的应用。
【关键词】能量转化守恒定律能量是物质运动的一个最基本的量度，是人们研究客观世界的主要对象之一。
研究物质运动就是要研究各种形式的能量及转化规律。
19世纪中期发现的能量转化和守恒定律，深刻地揭示了自然界物质运动变化发展的规律，被恩格斯称为伟大的运动基本定律，19世纪自然科学三大发现之一。
一、能量转化和守恒定律是怎样发现的？任何科学理论的建立都要经过实验结果的不断积累阶段和认识上提高或飞跃两个阶段。
能量守恒定律的发现过程也是如此。
第一阶段，从古代发现摩擦生热、摩擦取火到18世纪蒸汽机的发明以及其他运动形式及其相互转化的发现。
在这一阶段，人们已经在长期的生产实践和技术改革中解决了机械运动和热之间相互转化的问题，也发现了光、电、磁、热等运动形式的互相转化现象。
尤其到18世纪末19世纪初，运动形式的互相转化的事实越来越多。
1780年意大利的伽伐尼发现，火花放电或雷雨能使蛙腿筋肉收缩，这是电的生物学效应。
1800年意大利的伏打把两种不同的金属片叠起来，产生了电；还把铜片和锌片浸入硫酸溶液中，把这两片金属与导线连成回路也能产生电流。
这是化学运动转化为电流运动。
第二阶段是认识的提高和飞跃。
对能量守恒定律的发现来说，它包含了对陈旧观念的废除和新的认识的建立两个方面。
这一阶段出现在19世纪中期。
在此以前形成上学的“热素说”观点支配着人们的认识，各种运动形式被隔裂开来，割断了它们之间的本来联系。
因而阻碍人们深入认识事物的本质。
所以，当时尽管已经产生了运动不灭的思想，如法国哲学家笛卡尔在1644年“哲学原理”中总结出“运动量恒”的观点，1746年俄国科学家罗蒙诺索夫从热现象的研究中也曾发现过物质守恒，运动不灭的思想，但都未能最终发现这个定律。
这主要由于科学家实验尚未积累起足够的实践认识，也由于传统观念束缚住人们的头脑。
近代自然科学(19世纪前后)
赫尔姆霍茨－《力的守恒》
到了大约1850年，特别以焦耳实验为基础的 能量守恒原理开始得到公众的广泛认同。在这个 过程中，德国物理学家赫尔姆霍茨(1821—1894)做出了重 要的贡献。1847年，他发表了《力的守恒》一文，系统、 严密地阐述了能量守恒原理(在德语中，“力”一词向来在 “能量”的意义上被使用)。 首先，他用数学化形式表述了在孤立系统中机械能的 守恒。接着，他把能量的概念推广到热学、电磁学、天文 学和生理学领域，提出能量的各种形式相互转化和守恒的 思想。他将能量守恒原理与永动机之不可能相提并论，使 这一原理拥有更有效的说服力。 从此，能量守恒和转化定律得到普遍承认，成为全部 自然科学的基石。
瓦特的转动式蒸汽机
瓦特1765年设计的蒸汽机
设计了同汽缸分 离的单独的冷凝器， 大大提高了热效率， 减少了燃料的消耗。
蒸汽机的发明和应用
自此以后，棉纺织业、毛纺织业、采矿业、冶 金业、造纸业、印刷业、陶瓷业等部门，都先后开 始采用蒸汽作为动力机。蒸汽机的发明和应用，是 工业革命的重要内容之一，同时它又给予工业革命 以巨大的推动。恩格斯高度评价了瓦特改良蒸汽机 的重大意义和作用，他指出：“蒸汽机是第一个真 正国际性的发明，而这个事实又证实了一个巨大的 历史性的进步。”
大规模的织布厂出现
1826 火箭号机车 1807 富尔顿轮船 1781 蒸汽汽车 蒸汽时代 1765 瓦特蒸汽机 1705 纽卡门蒸汽机 1785 水力织布机 1779 骡机 1769 水力纺纱机 1764 珍妮机 1733 飞梭
1750 1775 1800
动力机
工作机
1825 1850
1875
1900
纽 可 门 式 蒸 汽 机
瓦特制成改良蒸汽机
物理学中的能量转化和守恒原理
物理学中的能量转化和守恒原理在物理学中，能量转化和守恒原理是最根本的概念之一。
它们是解释世界运动和复杂现象的基础，涉及到如何找到系统内的不同形式的能量，并将它们进行转化的问题。
本文将介绍能量转化和守恒原理并探讨它们在现实中的应用。
一、能量转化能量转化是指能源（如光能、热能、电能等）在物理系统中的转换和传递的过程。
在物理学中，能量转化是自然界的基本定律之一，它关注的是能量在不同形式之间的转换。
例如，将化学能转化为热能或将电能转化为机械能等。
这些转换都涉及到能量守恒定律，即能量不能被创造或销毁，只能被转化。
在人类生活中，能量转化非常普遍。
例如，在太阳能电池板上，太阳能被转换成电能。
当我们做饭时，我们将电能转化为热能。
在跑步时，人体把化学能转化成机械能。
这些都是能量转化的例子。
任何一个物理系统都处于一种或多种能量状态下。
当能量从一个状态转移到另一个状态时，它必须遵守物理定律和原则。
只有当能量在转换过程中守恒，物理系统才能保持平衡状态。
如果不存在能量的转化，那么物理系统就会处于静态状态。
因此，能量转化是使物理系统处于运动状态的根本原因之一。
二、能量守恒定律能量守恒定律是物理学的基本定律之一，它指出在一个封闭系统内，能量总量保持不变。
这条定律说明了能量不可能被创造或消失，只能转化成不同的形式。
例如，一个火车在行驶时，它的化学能转化成机械能。
但是，化学能和机械能的总量不变，它们在系统中的总能量保持不变。
在一个物理系统中，能量可以从一种形式转换成另一种形式。
例如，当我们将一块冰放在热水中时，冰的内能被转移到水分子的内能中，提高水温，导致冰融化。
在此过程中，冰的化学能被转化为热能，同时系统内的总能量保持不变。
在自然界中，能量守恒定律是一个普遍的定律。
例如，在自然界中，太阳能被转化成植物的化学能，动物再将植物的化学能转化成机械能。
能量守恒定律在能源领域中的应用也非常广泛。
例如，许多能源的生产和使用都涉及到能量转化。
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2、连续电源的获得 电的产生：
(1) 接触说~伏打~每种金属都是
电流体，张力不同，两种金属 接触后，电流从张力高处向张 力低处流动，形成电流。 (2) 化学反应说~法拉第。 1799年，产生了伏打电池；
伏打和“伏打电池”
3、静电力大小的测定
1767年，普列斯特利就指出：静电力的大小与电荷多少
（1）能量守恒与转化定律(热力学第一定律)的发现
1842年，德国的青年医生迈尔(J.R.Mayer,1814~1878)， 写成了他的第一篇关于能量守恒和转化定律论文《论无机 自然界的力》。论文发往当时德国主要物理学年鉴杂志， 结果被主编波根多夫拒绝发表而退了回来。虽然化学家李 比希主编的化学年鉴杂志1842年5月号上发表了迈尔的论 文，但并未引起人们的注意。
宏伟大厦──麦克韦斯方程式这一
理论突破，带来了后来电报、电
话、电视、雷达的发明与发展以
及全部现代化通讯手段。
实现了电、磁、光的综合； 开启了第二次科技革命： “电力时代”。
四、化学： 1、拉瓦锡的氧化燃烧理论—氧化燃烧理论取代燃素说 燃素说的困境：火是由无数细小而活泼的微粒(燃素)构成 的物质实体。那么汞燃烧放热质量必然减少，实验事实是 质量反而增加？？？ 1774年，拉瓦锡发现了氧； 1789年拉瓦易出版了《化学纲要》(近代化学的起点)一书， 提出了氧化燃烧理论
亥姆霍兹、德国物理学家、生理学家，于1847年出
版了《论力的守恒》一书，给出了对不同形式的能 的数学表示式，并研究了它们之间相互转化的情况， 从而这部著作成了能量守恒定律论证方面影响较大 的一篇历史性文献。 几乎与迈尔、焦耳和赫尔姆霍茨的发现同时，英国 业余科学家、律师格罗夫从对电的研究，也达到了 能量守恒和转化定律的发现 。
2、原子-分子论的建立 A、道尔顿(近代化学之父)的原子论
1808年，出版了《化学哲学新体系》： 元素是由非常
微小、不可再分的微粒——原子组成；原子在一切化
学变化中不可再分，并保持自己的独特性质；同一元
素所有原子的质量、性质都完全相同，不同元素的原
子质量和性质也各不相同，原子质量是每一种元素的
基本特征之一；不同元素化合时，原子以简单整数比 结合。
岁的法拉第设计了一个实
验，实现了以电转动磁。
1831年， 40岁的法 拉第设计另一装置获得了 恒定电流，把磁转变成电 的伟大理想终于实现。
英国物理学家、化学家法拉第
5、电磁理论的建立 麦克斯韦方程：
他在法拉第研究的基础上，
总结了19世纪中叶以前对电磁现 象的研究成果，写出《电学和磁 学论》一书，于1860年提出了电 磁波理论，建立了电磁场理论的
第四讲 近代后期科学技术概论
近代后期的科学成就 一、天文学：
(1) 天文观测的新发现；
(2) 赫歇尔的恒星天文学； (3) 天体物理的兴起； (4) 天体起源和演化假说: 康德~拉普拉斯星云假说和洛克耶的恒星演化理论；
二、地质学：
(1) 水成论和火成论之争； (2) 灾变论和渐变论之争。
三、物理学：
分子物理 克劳修斯在1857年发表的《论热运动的形式》中，提 出理想气体分子的运动模型，对热力学做了动力学解释。
麦克斯韦用概率统计学方ห้องสมุดไป่ตู้研究了分子运动；
波尔兹曼则发展了麦克斯韦的速度分析定律，提出了
平衡态气体分子的能量均分定律
(3) 电磁理论 电磁学创立于18世纪中叶，系统化于19世纪下半叶。
1840年，22岁的英国物理学 家焦耳测定了电流的热效应， 发现一定时间内电流通过导线
所产生的热量，同导线的电阻
和电流强度平方乘积成正比。 这就是著名的焦耳定律。
1843年，焦耳又做了一个实验，他把盛有水的容器
放进磁场中，然后让一个线圈在水中旋转，测量运 动线圈中感生电流产生的热和维持运动所消耗的能 量。实验表明消耗的能和产生的热能与电流的平方 成正比。因此，产生的热和用来产生的机械动力之 间存在恒定的比例。焦耳把这一结果写在《论电磁 的热量效应和热的机械值》。
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。
(2) 热力学第二定律和分子物理 1850年，德国物理学家克劳修斯在热力学第一定律的 基础上，研究卡诺机时提出：热不可能自发地、不付
代价地从低温传到高温。(不可能使热量由低温物体传
递到高温物体，而不引起其他变化。)
1851年凯尔文提出了热力学第二定律：不可能从单一 热源取热，把它全部变为功，而不产生其它任何影响。 这些表述都是等效的。
凯尔文完整系统的表述热力学第一定律(能量守恒定律)
当一个系统的工作物质从某一给定的状态无论以何
种方式过渡到另一给定状态时，该系统对外做功与传递 热量的总和是守恒的。即△U=A+Q。 其中： △U~表示系统内能的变化； A~表示系统对外做的功； Q~表示这个过程中系统传递外界的热量。 定律内容的理解：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别的形式，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不变。
成正比，与距离平方成反比。
库仑定律：F=kQ1Q2/r²
4、电磁相互联系和转化的发现 1820年奥斯特实验中，
发现小磁针会偏转。
丹麦物理学家奥斯特
如何偏转？ 1823年安培发现了“右 手法则 ”。
法国科学家安培
法拉第提出：电与磁是“互生”的；提出了“场”的 概念
1821年9月3日， 30
电磁场理论的奠基者----法拉第
麦克斯韦
1、人们对电磁现象的早期认识 摩擦生电：吉尔伯特于1600年出版 了《磁石》一书，对磁铁作了研究。
但他认为电与磁是两种孤立的现象。
1650年，荷兰人发明了最早的蓄电
容器，即莱顿电瓶；
美国的富兰克林证实了天电与地电 是同一的； 意大利的伽伐尼发现了生物电。