2017-2018學(xué)年高中創(chuàng)新設(shè)計物理教科版必修2課件：第4章 第6節(jié) 能源的開發(fā)與利用

課前自主梳理課前自主梳理課堂互動探究課堂互動探究第第6節(jié)能源的開發(fā)與利用節(jié)能源的開發(fā)與利用課前自主梳理課前自主梳理課堂互動探究課堂互動探究學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)核心提煉核心提煉1.了解各種不同形式的能，知道各種不同形式了解各種不同形式的能，知道各種不同形式的能可以相互轉(zhuǎn)化。的能可以相互轉(zhuǎn)化。1個定律個定律能能量守恒定律量守恒定律1個概念個概念能能源源2.理解能量守恒定律，會用能量守恒定律分理解能量守恒定律，會用能量守恒定律分析、解析一些實際問題。析、解析一些實際問題。3.了解能源的開發(fā)和利用，知道能源短缺和環(huán)了解能源的開發(fā)和利用，知道能源短缺和環(huán)境惡化問題，增強節(jié)約能源和環(huán)境保護(hù)意識。境惡化問題，增強節(jié)約能源和環(huán)境保護(hù)意識。課前自主梳理課前自主梳理課堂互動探究課堂互動探究閱讀教材第閱讀教材第76頁頁“能量守恒定律能量守恒定律”部分，知道能量守恒定部分，知道能量守恒定律的內(nèi)容和意義。律的內(nèi)容和意義。1內(nèi)容內(nèi)容：能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從：能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式一種形式_為另一種形式，或者從一個物體為另一種形式，或者從一個物體_到別的物體，在到別的物體，在_或或_的過程中，能量的總量的過程中，能量的總量_。2意義：意義：能量守恒定律的建立，是人類認(rèn)識自然的一次重大能量守恒定律的建立，是人類認(rèn)識自然的一次重大飛躍。它是最飛躍。它是最_、最、最_、最、最_的自然規(guī)律的自然規(guī)律之一，而且是大自然普遍和諧性的一種表現(xiàn)形式。之一，而且是大自然普遍和諧性的一種表現(xiàn)形式。一、能量守恒定律一、能量守恒定律轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移保持不變保持不變普遍普遍重要重要可靠可靠課前自主梳理課前自主梳理課堂互動探究課堂互動探究思維拓展思維拓展“神舟十號神舟十號”飛船返回艙進(jìn)入地球大氣層以后，由于它的飛船返回艙進(jìn)入地球大氣層以后，由于它的高速下落，而與空氣發(fā)生劇烈摩擦，返回艙的表面溫度達(dá)高速下落，而與空氣發(fā)生劇烈摩擦，返回艙的表面溫度達(dá)到到1 000攝氏度。攝氏度。課前自主梳理課前自主梳理課堂互動探究課堂互動探究(1)進(jìn)入大氣層很長一段時間，返回艙加速下落，返回艙表進(jìn)入大氣層很長一段時間，返回艙加速下落，返回艙表面溫度逐漸升高。該過程動能和勢能怎么變化？機械能守面溫度逐漸升高。該過程動能和勢能怎么變化？機械能守恒嗎？恒嗎？(2)返回艙表面溫度越高，內(nèi)能越大。該過程中什么能向什返回艙表面溫度越高，內(nèi)能越大。該過程中什么能向什么能轉(zhuǎn)化？機械能和內(nèi)能的總量變化嗎？么能轉(zhuǎn)化？機械能和內(nèi)能的總量變化嗎？答案答案(1)勢能減少動能增加機械能不守恒勢能減少動能增加機械能不守恒(2)機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能不變機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能不變課前自主梳理課前自主梳理課堂互動探究課堂互動探究閱讀教材第閱讀教材第7780頁內(nèi)容，了解人類利用能源的歷史，以頁內(nèi)容，了解人類利用能源的歷史，以及新能源的開發(fā)。及新能源的開發(fā)。1能源與人類社會能源與人類社會：人類對能源的利用大致經(jīng)歷了三個時：人類對能源的利用大致經(jīng)歷了三個時期，即柴草時期、期，即柴草時期、_時期、時期、_時期。自工業(yè)革時期。自工業(yè)革命以來，煤和命以來，煤和_成為人類的主要能源。成為人類的主要能源。2能源利用方式的改進(jìn)極大地提高了勞動生產(chǎn)率，給人類的能源利用方式的改進(jìn)極大地提高了勞動生產(chǎn)率，給人類的生活帶來了極大的改善，生活帶來了極大的改善，_的利用和的利用和_的誕的誕生引起了產(chǎn)業(yè)革命。但能源的大量使用引起了環(huán)境問題。生引起了產(chǎn)業(yè)革命。但能源的大量使用引起了環(huán)境問題。二、能源的利用新能源的開發(fā)二、能源的利用新能源的開發(fā)煤炭煤炭石油石油石油石油煤炭煤炭蒸汽機蒸汽機課前自主梳理課前自主梳理課堂互動探究課堂互動探究3新能源的開發(fā)新能源的開發(fā)(1)目前，正在開發(fā)的新能源有目前，正在開發(fā)的新能源有_、_、_、地?zé)崮堋⒌責(zé)崮?、_。(2)新能源的優(yōu)點：新能源多為新能源的優(yōu)點：新能源多為_能源，且能源，且_較小。較小。風(fēng)能風(fēng)能海洋能海洋能太陽能太陽能生物質(zhì)能生物質(zhì)能可再生可再生污染污染課前自主梳理課前自主梳理課堂互動探究課堂互動探究思維拓展思維拓展課前自主梳理課前自主梳理課堂互動探究課堂互動探究情景情景1：如圖甲所示，煤炭和石油是常規(guī)能源。盡管我國的：如圖甲所示，煤炭和石油是常規(guī)能源。盡管我國的常規(guī)能源資源非常豐富，但由于人口眾多，所以能源的需常規(guī)能源資源非常豐富，但由于人口眾多，所以能源的需求量很大，能源的浪費很嚴(yán)重，將來會面臨能源危機。求量很大，能源的浪費很嚴(yán)重，將來會面臨能源危機。情景情景2：如圖乙、丙所示，太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮堋⒑Ｑ竽埽喝鐖D乙、丙所示，太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮?、海洋能等是新能源，積極開發(fā)利用新能源是實現(xiàn)我國經(jīng)濟社會可等是新能源，積極開發(fā)利用新能源是實現(xiàn)我國經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。持續(xù)發(fā)展的必然選擇。能量是守恒的，為什么還要節(jié)約能源？能量是守恒的，為什么還要節(jié)約能源？課前自主梳理課前自主梳理課堂互動探究課堂互動探究答案答案在能源的利用過程中，即在能量的轉(zhuǎn)化過程中，能在能源的利用過程中，即在能量的轉(zhuǎn)化過程中，能量在數(shù)量上并未減少，但在可利用品質(zhì)上降低了，從便于量在數(shù)量上并未減少，但在可利用品質(zhì)上降低了，從便于利用的能量變成不便于利用的能量了。這是能源危機更深利用的能量變成不便于利用的能量了。這是能源危機更深層次的含義，也是層次的含義，也是“自然界的能量雖然守恒，但還是要節(jié)自然界的能量雖然守恒，但還是要節(jié)約能源約能源”的根本原因。因此我們要節(jié)約能源，同時積極研的根本原因。因此我們要節(jié)約能源，同時積極研究和開發(fā)利用新能源和可再生能源，如核能、太陽能、風(fēng)究和開發(fā)利用新能源和可再生能源，如核能、太陽能、風(fēng)能、海洋能、生物質(zhì)能等。能、海洋能、生物質(zhì)能等。課前自主梳理課前自主梳理課堂互動探究課堂互動探究預(yù)習(xí)完成后，請把你疑惑的問題記錄在下面的表格中預(yù)習(xí)完成后，請把你疑惑的問題記錄在下面的表格中問題問題1問題問題2問題問題3課前自主梳理課前自主梳理課堂互動探究課堂互動探究1適用范圍：適用范圍：能量守恒定律是貫穿物理學(xué)的基本規(guī)律，是各能量守恒定律是貫穿物理學(xué)的基本規(guī)律，是各種自然現(xiàn)象中普遍適用的一條規(guī)律。種自然現(xiàn)象中普遍適用的一條規(guī)律。2表達(dá)式表達(dá)式(1)E初初E末末，初狀態(tài)各種能量的總和等于末狀態(tài)各種能量，初狀態(tài)各種能量的總和等于末狀態(tài)各種能量的總和。的總和。(2)E增增E減減，一種形式能量的增加量等于另一種形式能，一種形式能量的增加量等于另一種形式能量的減少量。量的減少量。能量守恒定律的理解和應(yīng)用能量守恒定律的理解和應(yīng)用 要點歸納要點歸納 課前自主梳理課前自主梳理課堂互動探究課堂互動探究3應(yīng)用步驟：應(yīng)用步驟：(1)明確研究對象及研究過程。明確研究對象及研究過程。(2)明確該過程中，哪些形式的能量在變化。明確該過程中，哪些形式的能量在變化。(3)確定參與轉(zhuǎn)化的能量中，哪些能量增加，哪些能量減確定參與轉(zhuǎn)化的能量中，哪些能量增加，哪些能量減少。少。(4)列出增加的能量和減少的能量之間的守恒式列出增加的能量和減少的能量之間的守恒式(或初、末狀或初、末狀態(tài)能量相等的守恒式態(tài)能量相等的守恒式)。課前自主梳理課前自主梳理課堂互動探究課堂互動探究例例11 下列說法正確的是下列說法正確的是()A隨著科技的發(fā)展，永動機是可以制成的隨著科技的發(fā)展，永動機是可以制成的B太陽照射到地球上的光能轉(zhuǎn)化成其他能量，但照射到太陽照射到地球上的光能轉(zhuǎn)化成其他能量，但照射到宇宙空間的能量都消失了宇宙空間的能量都消失了C“既要馬兒跑，又讓馬兒不吃草既要馬兒跑，又讓馬兒不吃草”違背了能量守恒定違背了能量守恒定律，因而是不可能的律，因而是不可能的D有種有種“全自動全自動”手表，不用上發(fā)條，也不用任何形式手表，不用上發(fā)條，也不用任何形式的電源，卻能一直走動，說明能量可以憑空產(chǎn)生的電源，卻能一直走動，說明能量可以憑空產(chǎn)生 精典示例精典示例 課前自主梳理課前自主梳理課堂互動探究課堂互動探究解析解析永動機是不消耗或少消耗能量，可以大量對外做功永動機是不消耗或少消耗能量，可以大量對外做功的裝置，違背能量守恒定律，的裝置，違背能量守恒定律，A錯誤；能量不可能憑空消錯誤；能量不可能憑空消失，失，B錯誤；能量也不可能憑空產(chǎn)生，錯誤；能量也不可能憑空產(chǎn)生，C正確，正確，D錯誤。錯誤。答案答案C課前自主梳理課前自主梳理課堂互動探究課堂互動探究運用能量守恒定律解題的基本思路運用能量守恒定律解題的基本思路課前自主梳理課前自主梳理課堂互動探究課堂互動探究針對訓(xùn)練針對訓(xùn)練11 某地平均風(fēng)速為某地平均風(fēng)速為5 m/s，已知空氣密度是，已知空氣密度是1.2 kg/m3，有一風(fēng)車，它的風(fēng)葉轉(zhuǎn)動時可形成半徑為，有一風(fēng)車，它的風(fēng)葉轉(zhuǎn)動時可形成半徑為12 m的圓的圓面。如果這個風(fēng)車能將圓面內(nèi)面。如果這個風(fēng)車能將圓面內(nèi)10%的氣流動能轉(zhuǎn)變?yōu)殡姷臍饬鲃幽苻D(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，則該風(fēng)車帶動的發(fā)電機功率是多大？能，則該風(fēng)車帶動的發(fā)電機功率是多大？答案答案3 391.2 W課前自主梳理課前自主梳理課堂互動探究課堂互動探究1系統(tǒng)內(nèi)一對靜摩擦力即使對物體做功，但由于相對位移為系統(tǒng)內(nèi)一對靜摩擦力即使對物體做功，但由于相對位移為零而沒有內(nèi)能產(chǎn)生，只有物體間機械能的轉(zhuǎn)移。零而沒有內(nèi)能產(chǎn)生，只有物體間機械能的轉(zhuǎn)移。2作用于系統(tǒng)的滑動摩擦力和物體間相對滑動的距離的乘作用于系統(tǒng)的滑動摩擦力和物體間相對滑動的距離的乘積，在數(shù)值上等于滑動過程產(chǎn)生的內(nèi)能。即積，在數(shù)值上等于滑動過程產(chǎn)生的內(nèi)能。即QF滑滑x相對相對，其中其中F滑滑必須是滑動摩擦力，必須是滑動摩擦力，x相對相對必須是兩個接觸面的相對必須是兩個接觸面的相對滑動距離滑動距離(或相對路程或相對路程)。摩擦生熱及產(chǎn)生內(nèi)能的有關(guān)計算摩擦生熱及產(chǎn)生內(nèi)能的有關(guān)計算 要點歸納要點歸納 課前自主梳理課前自主梳理課堂互動探究課堂互動探究例例2 電動機帶動水平傳送帶以速度電動機帶動水平傳送帶以速度v勻速傳動，一質(zhì)量為勻速傳動，一質(zhì)量為m的的小木塊由靜止輕放在傳送帶上，若小木塊與傳送帶之間的小木塊由靜止輕放在傳送帶上，若小木塊與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為動摩擦因數(shù)為，如圖，如圖1所示。傳送帶足夠長，當(dāng)小木塊與所示。傳送帶足夠長，當(dāng)小木塊與傳送帶相對靜止時，求：傳送帶相對靜止時，求：(1)小木塊的位移；小木塊的位移；(2)傳送帶轉(zhuǎn)過的路程；傳送帶轉(zhuǎn)過的路程；(3)小木塊獲得的動能；小木塊獲得的動能；(4)摩擦過程中產(chǎn)生的內(nèi)能；摩擦過程中產(chǎn)生的內(nèi)能；(5)因傳送小木塊電動機多消耗的電能。因傳送小木塊電動機多消耗的電能。圖圖1 精典示例精典示例 課前自主梳理課前自主梳理課堂互動探究課堂互動探究課前自主梳理課前自主梳理課堂互動探究課堂互動探究課前自主梳理課前自主梳理課堂互動探究課堂互動探究計算內(nèi)能的兩種方法：計算內(nèi)能的兩種方法：(1)由公式由公式QF滑滑x相對相對進(jìn)行計算。進(jìn)行計算。(2)由能量守恒定律產(chǎn)生的內(nèi)能由能量守恒定律產(chǎn)生的內(nèi)能Q等于其他能量的減少量，即等于其他能量的減少量，即QE減減。 課前自主梳理課前自主梳理課堂互動探究課堂互動探究針對訓(xùn)練針對訓(xùn)練2 (多選多選)如圖如圖2所示，質(zhì)量為所示，質(zhì)量為M、長度為、長度為l的小車靜止的小車靜止在光滑的水平面上。質(zhì)量為在光滑的水平面上。質(zhì)量為m的小物塊放在小車的最左的小物塊放在小車的最左端。現(xiàn)有一水平恒力端?，F(xiàn)有一水平恒力F作用在小物塊上，使物塊從靜止開作用在小物塊上，使物塊從靜止開始做勻加速直線運動，物塊和小車之間的摩擦力為始做勻加速直線運動，物塊和小車之間的摩擦力為f。經(jīng)過。經(jīng)過時間時間t，小車運動的位移為，小車運動的位移為s，物塊剛好滑到小車的最右，物塊剛好滑到小車的最右端，下列說法正確的是端，下列說法正確的是()A此時物塊的動能為此時物塊的動能為(Ff)(sl)B這一過程中，物塊對小車所做的功為這一過程中，物塊對小車所做的功為f(sl)C這一過程中，物塊和小車增加的機械能為這一過程中，物塊和小車增加的機械能為FsD這一過程中，物塊和小車產(chǎn)生的內(nèi)能為這一過程中，物塊和小車產(chǎn)生的內(nèi)能為f l圖圖2 課前自主梳理課前自主梳理課堂互動探究課堂互動探究答案答案AD課前自主梳理課前自主梳理課堂互動探究課堂互動探究1功能關(guān)系概述功能關(guān)系概述(1)不同形式的能量之間的轉(zhuǎn)化是通過做功實現(xiàn)的，做功的不同形式的能量之間的轉(zhuǎn)化是通過做功實現(xiàn)的，做功的過程就是能量之間轉(zhuǎn)化的過程。過程就是能量之間轉(zhuǎn)化的過程。(2)功是能量轉(zhuǎn)化的量度。做了多少功，就有多少能量發(fā)生功是能量轉(zhuǎn)化的量度。做了多少功，就有多少能量發(fā)生轉(zhuǎn)化。轉(zhuǎn)化。功能關(guān)系的理解和應(yīng)用功能關(guān)系的理解和應(yīng)用 要點歸納要點歸納 課前自主梳理課前自主梳理課堂互動探究課堂互動探究2功與能的關(guān)系功與能的關(guān)系：由于功是能量轉(zhuǎn)化的量度，某種力做功往：由于功是能量轉(zhuǎn)化的量度，某種力做功往往與某一種具體形式的能量轉(zhuǎn)化相聯(lián)系，具體功能關(guān)系如往與某一種具體形式的能量轉(zhuǎn)化相聯(lián)系，具體功能關(guān)系如下表：下表：功功能量轉(zhuǎn)化能量轉(zhuǎn)化關(guān)系式關(guān)系式重力做功重力做功重力勢能的改變重力勢能的改變WGEp彈力做功彈力做功彈性勢能的改變彈性勢能的改變WFEp合力做功合力做功動能的改變動能的改變W合合Ek除重力、系統(tǒng)內(nèi)彈力除重力、系統(tǒng)內(nèi)彈力以外的其他力做功以外的其他力做功機械能的改變機械能的改變WE機機兩物體間滑動摩擦力兩物體間滑動摩擦力對物體系統(tǒng)做功對物體系統(tǒng)做功內(nèi)能的改變內(nèi)能的改變fx相對相對Q課前自主梳理課前自主梳理課堂互動探究課堂互動探究 精典示例精典示例 課前自主梳理課前自主梳理課堂互動探究課堂互動探究課前自主梳理課前自主梳理課堂互動探究課堂互動探究答案答案D課前自主梳理課前自主梳理課堂互動探究課堂互動探究圖圖4 課前自主梳理課前自主梳理課堂互動探究課堂互動探究答案答案CD課前自主梳理課前自主梳理課堂互動探究課堂互動探究