7.10 能量守恒定律與能源 課件（人教版必修2）

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10 能量守恒定律與能源,1．了解各種不同形式的能，知道各種形式的能量之間是可以轉(zhuǎn)化的． 2．理解能量守恒定律的內(nèi)容，會用能量守恒的觀點分析，解釋一些實際問題． 3．了解能量耗散，增強節(jié)約能源和環(huán)境保護的意識.,1.定律內(nèi)容：能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從_____________為另一種形式，或者從一個物體______________，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中，___________保持不變． 2．建立定律的兩個重要事實 (1)確認了_______的不可能性． (2)各種自然現(xiàn)象之間能量的相互聯(lián)系與轉(zhuǎn)化．,能量守恒定律,一種形式轉(zhuǎn)化,轉(zhuǎn)移到別的物體,能量的總量,永動機,1．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 B．太陽照射到地球上的光能轉(zhuǎn)化成了其他形式的能量，但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”違背了能量轉(zhuǎn)化和守恒定律，因而是不可能的 D．有種“全自動”手表，不用上發(fā)條，也不用任何形式的電源，卻能一直走動，說明能量是可以憑空產(chǎn)生的,解析 永動機是指不消耗或少消耗能量而可以大量對外做功的裝置，歷史上曾出現(xiàn)過各式各樣的所謂永動機的發(fā)明，結(jié)果都以失敗告終，原因就是違背了能量轉(zhuǎn)化和守恒定律．人類只能發(fā)現(xiàn)規(guī)律、利用規(guī)律，但絕不可以創(chuàng)造規(guī)律、改變規(guī)律、違背規(guī)律行事，即使以后科技再發(fā)達，也要受自然規(guī)律的制約，所以永動機是永遠不可能制成的，A錯．太陽輻射大量的能量，地球只吸收了極小的一部分，就形成了風(fēng)、云、雨、雪，使萬物生長，但輻射到宇宙空間的能量也沒有消失，一定是轉(zhuǎn)化成了別的能量，B錯．馬和其他動物，包括人，要運動，必須消耗能量，運動的能量來源是食物中儲存的化學(xué)能，C對．,所謂“全自動”手表內(nèi)部還是有能量轉(zhuǎn)化裝置的，一般是一個擺錘，當(dāng)人戴著手表活動時，擺錘不停擺動，給游絲彈簧補充能量，維持手表的走動，如果把這種表放在桌面上靜置多天，它一定會停擺的，D錯．故選C. 答案 C,1.能源：能源是人類社會活動的物質(zhì)基礎(chǔ)．人類對能源的利用大致經(jīng)歷了三個時期，即__________、_________．石油時期． 2．能量耗散：燃料燃燒時一旦把自己的熱量釋放出去，就不會再次自動聚集起來供人類重新利用．如電池中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，電能又通過燈泡轉(zhuǎn)化成____________，熱和光被其他物質(zhì)吸收之后變成周圍環(huán)境的______，我們無法把這些內(nèi)能收集起來重新利用．這種現(xiàn)象叫做能量的______．,能源和能量耗散,柴薪時期,煤炭時期,內(nèi)能和光能,內(nèi)能,耗散,3．能量轉(zhuǎn)化的方向性：能量的耗散從_________的角度反映出自然界中宏觀過程的方向性． 4．能源危機的含義：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，但在可利用的品質(zhì)上_____了，從便于利用的變成_________的了．,能量轉(zhuǎn)化,降低,不便利用,2.下列關(guān)于能源開發(fā)和利用的說法中正確的是 ( )． A．能源利用的過程是內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機械能的過程 B．要合理開發(fā)和節(jié)約使用核能、太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮?、海洋能等常?guī)能源 C．能源利用的過程是一種形式的能向其他形式的能轉(zhuǎn)化的過程 D．無論是節(jié)約能源還是開發(fā)能源，我國都需要外國支援,解析 能源的利用過程實際上是一種形式的能向其他形式的能轉(zhuǎn)化的過程，并不一定是單一的向機械能轉(zhuǎn)化的過程，所以C正確，A不正確；B中的核能、太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮?、海洋能等屬于新能源，而不是常?guī)能源，故B錯誤；節(jié)約能源也好，開發(fā)能源也好，我國主要依靠自己，故D錯． 答案 C,1.表達式 E初＝E末或ΔE減＝ΔE增． 2．含義 (1)某種形式的能減少，一定存在其他形式的能增加，且減少量一定和增加量相等． (2)某個物體的能量減少，一定存在其他物體的能量增加，且減少量和增加量一定相等．,能量守恒定律的理解及應(yīng)用,【典例1】 (2012·安徽高考)如圖7－10－1所示，在豎直平面內(nèi)有一半徑為R的圓弧軌道，半徑OA水平、OB豎直，一個質(zhì)量為m的小球自A的正上方P點由靜止開始自由下落，小球沿軌道到達最高點B時恰好對軌道沒有壓力．已知AP＝2R，重力加速度為g，則小球從P到B的運動過程中 ( )． A．重力做功2mgR B．機械能減少mgR C．合外力做功mgR,圖7－10－1,答案 D,利用能量守恒定律解題的基本步驟 1．分清有哪幾種形式的能(如機械能、內(nèi)能、電能等)在變化． 2．分別列出減少的能量ΔE減和增加的能量ΔE增的表達式． 3．列等式ΔE減＝ΔE增求解．,【跟蹤1】 如圖7－10－2所示，滑塊從A點由靜止開始沿曲面下滑，過O點后滑至右邊曲面B點時的速度恰好等于0，O點附近光滑，滑塊經(jīng)過O點時不發(fā)生碰撞．若滑塊從B點以某一速度v沿原路徑往回滑，到達A點時的速度也恰好為0.求A、B兩點間的高度差．(假設(shè)滑塊從A點到B點與從B點到A點因摩擦而產(chǎn)生的內(nèi)能相同),圖7－10－2,解析,功和能的區(qū)別與聯(lián)系,功和能的關(guān)系,【典例2】 一小滑塊放在如圖7－10－3所示的凹形斜面上，用力F沿斜面向下拉小滑塊，小滑塊沿斜面運動了一段距離．若已知在該過程中，拉力F所做功的大小為A，斜面對小滑塊的作用力所做功的大小為B，重力做功的大小為C，空氣阻力做功的大小為D.當(dāng)用這些量表達時，小滑塊動能的改變?yōu)槎嗌?？小滑塊重力勢能的改變?yōu)槎嗌?？小滑塊機械能的改變?yōu)槎嗌伲?圖7－10－3,解析 答案 A－B＋C－D －C A－B－D,常見的幾種功能關(guān)系,【跟蹤2】 物體沿粗糙斜面下滑，下列說法中正確的是 ( )． A．機械能減少，內(nèi)能不變 B．機械能減少，總能量不守恒 C．機械能減少，內(nèi)能減少 D．機械能減少，內(nèi)能增加 解析 物體沿粗糙斜面下滑，克服滑動摩擦力做功，機械能減少，內(nèi)能增加，總能量守恒．故選D. 答案 D,疑難突破6 用功能關(guān)系或能量守恒定律解題 方法指導(dǎo) 1．搞清力對“誰”做功． 對“誰”做功就對應(yīng)“誰”的位移，引起“誰”的能量變化．如子彈物塊模型中，摩擦力對子彈做的功必須用子彈的位移去求解，這個功引起子彈動能的變化．,2．搞清什么力的功對應(yīng)什么形式的能．,典例剖析,7－10－4,(1)傳送帶對小物體做了多少功？ (2)小物體由A點傳送到B點的過程中，傳送帶對小物體摩擦力的最大功率Pm是多大？ (3)為傳送小物體，電動機額外需做多少功？(g取10 m/s2),解析 (1)小物體剛放到傳送帶上時，其受力情況如圖所示，小物體沿傳送帶做勻加速直線運動．由牛頓第二定律得： Ff1－mg sin 30°＝ma1，① 且Ff1＝μmg cos 30°，②,(2)小物體加速階段，摩擦力的最大功率P1＝Ff1·v＝μmg cos 30°·v＝75 W，勻速階段，摩擦力為靜摩擦力，功率不變，為P2＝Ff2·v＝mg sin 30°·v＝50 W， 所以摩擦力的最大功率為Pm＝75 W.,答案 見解析,【審題技巧】 小物體的運動過程：勻加速→和傳送帶速度相同時勻速．根據(jù)運動狀態(tài)分析受力情況，從而求解各力的功和功率．,【我來沖關(guān)】 某海灣共占面積1.0×107 m2，漲潮時平均水深20 m，此時關(guān)上水壩閘門，可使水位保持20 m不變，退潮時，壩外水位降至18 m(如圖7－10－5)．利用此水壩建立一座水力發(fā)電站，重力勢能轉(zhuǎn)化為電能的效率為10%，每天有兩次漲潮，該電站每天能發(fā)出多少電能？(g＝10 m/s2，不計發(fā)電機的能量損失),圖7－10－5,答案 4×1010 J,【狀元微博】 (1)某種形式的能減少，一定存在另一種形式的能增加，且減少量和增加量相等． (2)某個物體的能量減少，一定存在另一個物體的能量增加，且減少量和增加量相等． 這是我們應(yīng)用能量守恒定律列方程式的兩條基本思路.,一、對能量守恒定律的理解 1．從光滑斜面上滾下的物體，最后停止在粗糙的水平面上，說明 ( )． A．在斜面上滾動時，只有動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化 B．在斜面上滾動時，有部分勢能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 C．在水平面上滾動時，總能量正在消失 D．在水平面上滾動時，機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，總能量守恒,解析 在斜面上滾動時，只有重力做功，只發(fā)生動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化；在水平面上滾動時，有摩擦力做功，機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，總能量是守恒的． 答案 AD,2．一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，對于這一過程，下列說法正確的是 ( )． A．子彈減少的機械能等于木塊增加的機械能 B．子彈和木塊組成的系統(tǒng)機械能的損失量等于系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量 C．子彈減少的機械能等于木塊增加的動能與木塊增加的內(nèi)能之和 D．子彈減少的動能等于木塊增加的動能與子彈和木塊增加的內(nèi)能之和,解析 子彈射穿木塊的過程中，由于相互間摩擦力的作用使得子彈的動能減少，木塊獲得動能，同時兩者產(chǎn)生熱量，且系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量在數(shù)值上等于系統(tǒng)機械能的損失，A選項漏考慮系統(tǒng)增加的內(nèi)能，C選項應(yīng)考慮的是系統(tǒng)(子彈、木塊)內(nèi)能的增加，C錯． 答案 BD,二、能量耗散 3．下列哪些現(xiàn)象屬于能量的耗散 ( )． A．利用水流能發(fā)電產(chǎn)生電能 B．電能在燈泡中變成光能 C．電池的化學(xué)能變成電能 D．火爐把屋子烤暖 解析 能量耗散主要指其他形式的能量最終轉(zhuǎn)化為環(huán)境的內(nèi)能后，不能再被收集起來重新利用． 答案 D,4．關(guān)于“能量耗散”的下列說法中，正確的是 ( )． ①能量在轉(zhuǎn)化過程中，有一部分能量轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，我們無法把這些內(nèi)能收集起來重新利用，這種現(xiàn)象叫做能量耗散；②能量在轉(zhuǎn)化過程中變少的現(xiàn)象叫做能量耗散；③能量耗散表明，在能源的利用過程中，即在能量的轉(zhuǎn)化過程中，能量的數(shù)量并未減少，但在可利用的品質(zhì)上降低了，從便于利用的變成不便于利用的了，而自然界的能量守恒；④能量耗散表明，各種能量在不轉(zhuǎn)化時是守恒的，但在轉(zhuǎn)化時是不守恒的． A．①③ B．①④ C．②③ D．②④,解析 自然界中各種能量的總和是一定的，各種能量的轉(zhuǎn) 化是守恒的，只不過有些能量在轉(zhuǎn)化后，不能再回收利用了，故正確答案為A. 答案 A,三、能量守恒定律及功能關(guān)系的應(yīng)用 5．質(zhì)量為4 kg的物體被人由靜止開始向上提升0.25 m后速度達到1 m/s，(g取10 m/s2)則下列判斷正確的是 ( )． A．人對物體傳遞的功是12 J B．合外力對物體做功2 J C．物體克服重力做功10 J D．人對物體做的功等于物體增加的動能,答案 BC,常見幾種功能關(guān)系 (1)重力(或彈簧彈力)做的功等于重力勢能(或彈性勢能)的減少量，即WG＝－ΔEp. (2)除重力、彈簧彈力外，其他力做的功等于機械能的增加量即W其他＝ΔE. (3)滑動摩擦力做的總功的絕對值等于產(chǎn)生的內(nèi)能，即ΔQ＝－Wf. (4)合外力做的功等于物體動能的增加量，即W合＝－ΔEk.,同學(xué)們,來學(xué)校和回家的路上要注意安全,同學(xué)們,來學(xué)校和回家的路上要注意安全,