高中物理（新人教必修二）：第七章 10《能量守恒定律與能源》

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歡迎進(jìn)入物理課堂 10 能量守恒定律與能源 1 能量守恒定律 轉(zhuǎn)化 轉(zhuǎn)移 不變 1 定律內(nèi)容 能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生 也不會(huì)憑空消失 它只能從一種形式 為另一種形式 或者從一個(gè)物體 到另一個(gè)物體 在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程中 能的總量 2 建立定律的兩個(gè)重要事實(shí) 永動(dòng)機(jī) 聯(lián)系 轉(zhuǎn)化 確認(rèn)了 的不可能性 各種自然現(xiàn)象中能量的相互 與 2 能源和能量耗散 自動(dòng)聚集起來(lái) 電能 1 能量耗散 燃料燃燒時(shí)把自己的熱量釋放出去 就不會(huì)再次 供人類重新利用 電池中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為 它又通過(guò)燈泡轉(zhuǎn)化成 和 熱和光被其他物體吸收之后變成周圍環(huán)境的 我們無(wú)法把這些散失的 能量收集起來(lái)重新利用 內(nèi)能 光能 內(nèi)能 2 能源危機(jī)的含義 在能源的利用過(guò)程中 即在能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程中 能量在數(shù)量上雖然沒(méi)有 但在可利用的品質(zhì)上 了 從便于利用變成 的了 減少 降低 不便于利用 3 能量轉(zhuǎn)化的方向性與節(jié)約能源的必要性 能量的耗散反映了能量轉(zhuǎn)化的宏觀過(guò)程具有 所以能源的利用是有條件的 也是有代價(jià)的 盡管自然界的能量 但 還是很有必要節(jié)約能源 方向性 守恒 3 自由擺動(dòng)的秋千擺動(dòng)幅度越來(lái)越小 下列說(shuō)法正確的是 A 機(jī)械能守恒 D B 能量正在消失C 只有動(dòng)能和重力勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化D 減少的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 但總能量守恒 知識(shí)點(diǎn)1 能量守恒定律 圖7 10 1是牛頓所發(fā)明的儀器 叫牛頓擺 我們用它來(lái)演示如下內(nèi)容 1 把最右邊的小球拉高釋放 撞向其余靜止的五個(gè)小球 將會(huì)觀察到落下的小球碰撞后立即靜止 最左邊的 個(gè)小球彈起 彈起小球的高度 釋放小球時(shí)的高度 一 等于 2 改變拉起的小球個(gè)數(shù) 發(fā)現(xiàn)彈起的小球個(gè)數(shù) 拉起釋放的小球個(gè)數(shù) 小球彈起的高度 釋放小球時(shí)的高度 如果忽略空氣阻力與摩擦力 上述現(xiàn)象可以一直持續(xù)下去 從能量轉(zhuǎn)化的角度看 是 與 發(fā)生相互轉(zhuǎn)化 圖7 10 1 等于 等于 動(dòng)能 重力勢(shì)能 1 能量守恒定律的理解 1 某種形式的能量減少 一定存在另一種形式能量的增 加 且減少量和增加量相等 2 某個(gè)物體的能量減少 一定存在別的物體的能量增加 且減少量和增加量相等 2 能量守恒定律的意義 1 能量守恒定律是普遍適用的 對(duì)宏觀世界 微觀世界 高速運(yùn)動(dòng)和低速運(yùn)動(dòng)都成立 2 能量守恒定律反映了自然現(xiàn)象的普遍聯(lián)系 揭示了自然 科學(xué)是相互聯(lián)系 相互統(tǒng)一的 3 能量守恒定律的建立 揭示了自然界各種運(yùn)動(dòng)形式不僅具有多樣性 而且具有統(tǒng)一性 宣布 第一類永動(dòng)機(jī) 是不可能制成的 3 應(yīng)用能量轉(zhuǎn)化與守恒定律的方法 1 明確研究對(duì)象 分析受力情況 分清有多少種形式的能 2 確定初 末狀態(tài) 分析做功情況 3 明確能的形式及轉(zhuǎn)化方向 分別列出減少的能量 E減和 增加的能量 E增 4 列出方程 E減 E增 代入數(shù)據(jù)計(jì)算 例1 雙選 一顆子彈以某一水平速度擊中了靜止在光滑水平面上的木塊 并從中穿出 對(duì)于這一過(guò)程 下列說(shuō)法正確 的是 A 子彈減少的機(jī)械能等于木塊增加的機(jī)械能B 子彈和木塊組成的系統(tǒng)損失的機(jī)械能等于系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量C 子彈減少的機(jī)械能等于木塊增加的動(dòng)能與木塊增加的內(nèi)能之和D 子彈減少的動(dòng)能等于木塊增加的動(dòng)能與子彈和木塊共同增加的內(nèi)能 解析 子彈射穿木塊的過(guò)程中 由于摩擦力的作用使得子彈的動(dòng)能減少 木塊獲得動(dòng)能 同時(shí)產(chǎn)生熱量 且系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量在數(shù)值上等于系統(tǒng)機(jī)械能的損失量 A選項(xiàng)漏了考慮系統(tǒng)內(nèi)能的增加 C選項(xiàng)應(yīng)考慮系統(tǒng) 子彈 木塊 內(nèi)能的增加 故選B D 答案 BD 觸類旁通 1 下列說(shuō)法正確的是 C A 隨著科技的發(fā)展 永動(dòng)機(jī)是可以制成的B 太陽(yáng)照射到宇宙空間的能量都消失了C 既要馬兒跑 又讓馬兒不吃草 不可能實(shí)現(xiàn)D 有種 全自動(dòng) 手表 不用上發(fā)條 也不用電源 卻能一直走動(dòng) 說(shuō)明能量能憑空產(chǎn)生 知識(shí)點(diǎn)2 功能關(guān)系的理解與運(yùn)用 重力勢(shì)能 動(dòng)能 1 如圖7 10 2所示 撐竿跳包括三個(gè)階段 助跑 撐竿起跳 越橫竿 運(yùn)動(dòng)員的助跑階段 身體中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為人和竿的 起跳階段 運(yùn)動(dòng)員的 和身體中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為人的 和竿的 使人體上升至橫竿以上 越過(guò)橫竿后 運(yùn)動(dòng)員的 轉(zhuǎn)化為 動(dòng)能 動(dòng)能 重力勢(shì)能 動(dòng)能 彈性勢(shì)能 圖7 10 2 2 自然界中有許多不同形式的能量 如機(jī)械能 內(nèi)能 光能 化學(xué)能 原子能等 各種形式的能量之間是可以相互轉(zhuǎn)化的 各種能量的相互轉(zhuǎn)化是通過(guò) 來(lái)實(shí)現(xiàn)的 并且能量轉(zhuǎn)化的多少通過(guò) 來(lái)量度 物體對(duì)外做多少功 它就等量地轉(zhuǎn)化多少能量 即W E 能量在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過(guò)程 中其總量 做功 做功的多少 守恒 1 功是能量轉(zhuǎn)化的量度 不同形式的能量之間的轉(zhuǎn)化是通過(guò)做功來(lái)實(shí)現(xiàn)的 做功的過(guò)程就是各種形式的能量之間轉(zhuǎn)化的過(guò)程 做了多少功 就有多少能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化 因此功是能量轉(zhuǎn)化的量度 2 功對(duì)能量的改變 物體做功時(shí) 必然伴隨著能量的轉(zhuǎn)化 而且功與能量轉(zhuǎn)化的量值是相等的 1 合外力對(duì)物體做功 使其他形式的能與動(dòng)能之間相互轉(zhuǎn) 化 表達(dá)式為W Ek 2 重力或彈力做功 使動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化 表達(dá)式為W Ep減 Ek增 3 除重力和彈力以外的力做功 使其他形式的能與機(jī)械能之間相互轉(zhuǎn)化 表達(dá)式為W外 E 4 一對(duì)滑動(dòng)摩擦力做功使機(jī)械能向內(nèi)能轉(zhuǎn)化 表達(dá)式為 E內(nèi)增 E機(jī)減 fs相對(duì) 例2 如圖7 10 3所示 質(zhì)量為m的物體 從半徑為R的豎直半圓形軌道的邊緣 由靜止開始下滑 滑至最低點(diǎn)時(shí)速度為v 則物體沿軌道下滑的過(guò)程中 產(chǎn)生的熱能是多少 若摩擦力大小不變 則摩擦力是多大 圖7 10 3 觸類旁通 2 雙選 在奧運(yùn)比賽項(xiàng)目中 高臺(tái)跳水是我國(guó)運(yùn)動(dòng)員的強(qiáng)項(xiàng) 質(zhì)量為m的跳水運(yùn)動(dòng)員進(jìn)入水中后受到水的阻力而做減速運(yùn)動(dòng) 設(shè)水對(duì)他的阻力大小恒為F 那么在他減速下降高度h 的過(guò)程中 下列說(shuō)法正確的是 A 他的動(dòng)能減少了FhB 他的重力勢(shì)能減少了mghC 他的機(jī)械能減少了 F mg hD 他的機(jī)械能減少了Fh 解析 動(dòng)能的減少量對(duì)應(yīng)合外力做的功 為 F mg h A錯(cuò) 重力勢(shì)能的減少量對(duì)應(yīng)過(guò)程中重力做的功 為mgh B對(duì) 機(jī)械能的減少量對(duì)應(yīng)重力以外其他力做的功 即阻力做的功 大小為Fh C錯(cuò) D對(duì) 答案 BD 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全