能量守恒定律與能源.ppt

第十節(jié) 能量守恒定律與能源,課標(biāo)定位 學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.了解各種不同形式的能，知道能量守恒定律確定的兩類(lèi)重要事實(shí) 2能夠敘述能量守恒定律的內(nèi)容，會(huì)用能量守恒的觀點(diǎn)分析、解釋一些實(shí)際問(wèn)題 3了解能量耗散，知道能源短缺和環(huán)境惡化問(wèn)題，增強(qiáng)節(jié)約能源和環(huán)境保護(hù)意識(shí) 重點(diǎn)難點(diǎn)：對(duì)能量守恒定律的理解及應(yīng)用,核心要點(diǎn)突破,課堂互動(dòng)講練,知能優(yōu)化訓(xùn)練,第十節(jié),課前自主學(xué)案,課前自主學(xué)案,一、能量守恒定律 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_到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，_保持不變 2建立定律的兩個(gè)重要事實(shí) (1)確認(rèn)了_的不可能性 (2)各種自然現(xiàn)象之間能量的_與_,轉(zhuǎn)化,轉(zhuǎn)移,能量的總量,永動(dòng)機(jī),相互聯(lián)系,轉(zhuǎn)化,3機(jī)械能守恒定律與能量守恒定律的關(guān)系 機(jī)械能守恒定律是普遍的_的特種背景下一種特殊表現(xiàn)形式 二、能源和能量消散 1能量耗散 燃料燃燒時(shí)把自己的熱量釋放出去，電池中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，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?chē)h(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,能量守恒定律,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_，但在可利用的品質(zhì)上_了，從便于利用的變成_的了 3能量轉(zhuǎn)化的方向性與節(jié)約能源的必要性 _反映了能量轉(zhuǎn)化的宏觀過(guò)程具有方向性，所以能源的利用是有條件的，也是有代價(jià)的，所以自然界的能量雖然_，但還是很有必要節(jié)約能源,并未減少,降低,不便于利用,能量耗散,守恒,核心要點(diǎn)突破,一、對(duì)功與能關(guān)系的理解 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(或轉(zhuǎn)移)的過(guò)程且做了多少功，就有多少能量發(fā)生轉(zhuǎn)化(或轉(zhuǎn)移)，因此，功是能量轉(zhuǎn)化的量度,2不同形式的能量變化與不同的功對(duì)應(yīng) 能量的轉(zhuǎn)化必須通過(guò)做功才能實(shí)現(xiàn)，某種力做功往往與某一具體形式的能量變化相聯(lián)系，即功能關(guān)系 常見(jiàn)的力做功與能量轉(zhuǎn)化的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下(即功能關(guān)系),即時(shí)應(yīng)用 (即時(shí)突破，小試牛刀) 1一質(zhì)量為1 kg的物體被人用手以2 m/s的速度豎直向上勻速提升1 m，則下列說(shuō)法正確的是(g取10 m/s2)( ) A物體上升過(guò)程中機(jī)械能守恒 B物體的機(jī)械能增加10 J C合外力對(duì)物體做功2 J D物體克服重力做功2 J,解析：選B.物體勻速上升，動(dòng)能不變，重力勢(shì)能增加，機(jī)械能增加，A錯(cuò)；由力的平衡條件可知手對(duì)物體的力大小等于10 N，故手對(duì)物體做功10 J，機(jī)械能增加10 J，B對(duì)；合外力做功為零，C錯(cuò)；重力做功為10 J，即人克服重力做功10 J，D錯(cuò),二、能量守恒定律 1定律表達(dá)式：E初E終；E增E減 2對(duì)定律的進(jìn)一步理解 (1)該定律是貫穿整個(gè)物理學(xué)的基本規(guī)律之一，是學(xué)習(xí)物理學(xué)的一條主線 (2)要分清系統(tǒng)中有多少種形式的能，發(fā)生了哪些轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移 (3)滑動(dòng)摩擦力與相對(duì)距離的乘積在數(shù)值上等于系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能，即QFl相,特別提醒：某種形式的能量減少，一定存在其他形式的能量增加，且減少量一定和增加量相等,3用能量守恒定律解題的基本步驟 (1)分清有多少種形式的能(如機(jī)械能、內(nèi)能、電能等)在變化 (2)分別列出減少的能量E減和增加的能量E增的表達(dá)式 (3)列式求解 用能量觀點(diǎn)去分析、解決物理問(wèn)題，往往具有簡(jiǎn)便、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)同學(xué)們要逐步養(yǎng)成用能量的觀點(diǎn)分析、解決問(wèn)題的素養(yǎng),即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀) 2(2011年眉山高一檢測(cè))如圖7101所示，一小孩從公園中粗糙的滑梯上自由加速滑下，其能量的變化情況是( ) A重力勢(shì)能減小，動(dòng)能不變，機(jī)械能減小，總能量減小 B重力勢(shì)能減小，動(dòng)能增加，機(jī)械能減小，總能量不變 C重力勢(shì)能減小，動(dòng)能增加，機(jī)械能增加，總能量增加 D重力勢(shì)能減小，動(dòng)能增加，機(jī)械能守恒，總能量不變,解析：選B.由能量轉(zhuǎn)化和守恒定律可知，小孩在下滑過(guò)程中總能量守恒，故A、C均錯(cuò)；由于摩擦力要做負(fù)功，機(jī)械能不守恒，故D錯(cuò)；下滑過(guò)程中重力勢(shì)能向動(dòng)能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化，故只有B正確,課堂互動(dòng)講練,(2011年浙江寧波高一檢測(cè))試說(shuō)明下列現(xiàn)象中能量是怎樣轉(zhuǎn)化的,(1)在水平公路上行駛的汽車(chē)，發(fā)動(dòng)機(jī)熄火之后，速度越來(lái)越小，最后停止 (2)電風(fēng)扇通電后開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，斷電后轉(zhuǎn)動(dòng)著的風(fēng)扇又慢慢停下來(lái) (3)火藥爆炸產(chǎn)生燃?xì)?，子彈在燃?xì)獾耐苿?dòng)下從槍膛發(fā)射出去，射穿一塊鋼板，速度減小 (4)用柴油機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，供給電動(dòng)水泵抽水，把水從低處抽到高處,【思路點(diǎn)撥】 物體間發(fā)生能量轉(zhuǎn)移時(shí)，能量的形式不變；而發(fā)生能量的轉(zhuǎn)化時(shí)，能量的形式要發(fā)生變化在確定能量的轉(zhuǎn)化時(shí)，可以從消耗什么能，得到什么能進(jìn)行比較來(lái)確定,【精講精析】 (1)在水平公路上行駛的汽車(chē)，發(fā)動(dòng)機(jī)熄火之后，速度越來(lái)越小，最后停止這一過(guò)程中，汽車(chē)所受的阻力做負(fù)功，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 (2)電風(fēng)扇通電后開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，電流做功，電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，有一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；斷電后轉(zhuǎn)動(dòng)著的風(fēng)扇又慢慢停下來(lái)，阻力做負(fù)功，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,(3)火藥爆炸產(chǎn)生燃?xì)猓瘜W(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；子彈在燃?xì)獾耐苿?dòng)下從槍膛發(fā)射出去，推力做功，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；子彈射穿一塊鋼板，速度減小，阻力做負(fù)功，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 (4)用柴油機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，又轉(zhuǎn)化為電能；發(fā)電機(jī)發(fā)電后供給電動(dòng)水泵抽水，電流做功，電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；電動(dòng)水泵把水從低處抽到高處，水泵對(duì)水做功，使水泵的機(jī)械能傳遞給水,【答案】 見(jiàn)精講精析 【方法總結(jié)】 一種形式的能量減少時(shí)，一定有另外形式的能量增加，一個(gè)物體的能量減少時(shí)，一定有其他物體的能量增加，不管能量如何轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化，能量的總和保持不變,變式訓(xùn)練1 (2011年廈門(mén)市高一檢測(cè))自由擺動(dòng)的秋千幅度越來(lái)越小，直至最后停止擺動(dòng)，對(duì)于該過(guò)程，下列說(shuō)法正確的是( ) A機(jī)械能守恒 B能量正在消失 C減少的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 D只有動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化,解析：選C.在秋千擺動(dòng)過(guò)程中，空氣阻力做功，機(jī)械能減少，轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但能量不會(huì)消失，C正確,某地平均風(fēng)速為5 m/s，已知空氣密度是1.2 kg/m3，有一風(fēng)車(chē)，它的車(chē)葉轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可形成半徑為12 m的圓面如果這個(gè)風(fēng)車(chē)能將圓面內(nèi)10%的氣流動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，則該風(fēng)車(chē)帶動(dòng)的發(fā)電機(jī)功率是多大？,【思路點(diǎn)撥】 在本題研究的過(guò)程中，氣流動(dòng)能的10%轉(zhuǎn)化為電能，即在時(shí)間t內(nèi)吹到風(fēng)車(chē)上氣流的動(dòng)能的10%轉(zhuǎn)化為電能,【答案】 3.4 kW,【方法總結(jié)】 建構(gòu)一個(gè)氣流圓柱體模型是關(guān)鍵，只有處于這個(gè)圓柱體內(nèi)的空氣在t內(nèi)才能作用于風(fēng)車(chē)上，電能就是這些氣流的動(dòng)能轉(zhuǎn)化而來(lái)的,變式訓(xùn)練2 一水電站，水流的落差為20 m，水流沖擊水輪發(fā)電機(jī)后，水流能20%轉(zhuǎn)化為電能，若發(fā)電機(jī)的功率200 kW，則每分鐘流下的水量是_m3(g取10 m/s2) 解析：設(shè)每分鐘水的流量為Q， 則在1分鐘內(nèi)流下的水的質(zhì)量m Q 在1分鐘內(nèi)流下的水減少的重力勢(shì)能 EpmghQgh,答案：300,(2011年遼寧聯(lián)考)如圖7102所示，質(zhì)量為m的小鐵塊A以水平速度v0沖上質(zhì)量為M、長(zhǎng)為l置于光滑水平面C上的木板B，正好不從木板上掉下，已知A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，此時(shí)木板對(duì)地位移為x，求這一過(guò)程中：,圖7102,(1)木板增加的動(dòng)能； (2)小鐵塊減少的動(dòng)能； (3)系統(tǒng)機(jī)械能的減少量； (4)系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量 【思路點(diǎn)撥】 在此過(guò)程中摩擦力做功的情況是：A和B所受摩擦力分別為F1、F2，且F1F2mg，A在F1的作用下做勻減速運(yùn)動(dòng)，B在F2的作用下做勻加速運(yùn)動(dòng)；當(dāng)A滑動(dòng)到B的右端時(shí)，A、B達(dá)到相同的速度v，正好不掉下,【答案】 見(jiàn)自主解答,【方法總結(jié)】 通過(guò)本題可以看出摩擦力做功可從以下兩個(gè)方面理解： (1)相互作用的靜摩擦力，如果一個(gè)力做正功，另一個(gè)力一定做負(fù)功，并且量值相等，即一對(duì)靜摩擦力做功不會(huì)產(chǎn)生熱量 (2)相互作用的一對(duì)滑動(dòng)摩擦力做功的代數(shù)和一定為負(fù)值，即一對(duì)滑動(dòng)摩擦力做功的結(jié)果總是使系統(tǒng)的機(jī)械能減少，減少的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能：QF滑s相，其中