《高中物理人教必修二课件7.10能量守恒定律与能源1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理人教必修二课件7.10能量守恒定律与能源1（53页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、10 能量守恒定律与能源,一、能量守恒定律 1.建立能量守恒定律的两个重要事实： (1)确认了永动机的_(A.可能B.不可能)性。 (2)发现了各种自然现象之间能量的_与_。 2.内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式_为另一种形式，或者从一个物体_到别的物体，在_或_的过程中，能量的总量_。,B,相互联系,转化,转化,转移,转化,转移,保持不变,3.意义：能量守恒定律的建立，是人类认识自然的一次重大飞跃。它是最_、最_、最_的自然规律之一，而且是大自然普遍和谐性的一种表现形式。,普遍,重要,可靠,【想一想】一个叫丹尼斯李(Dennis Lee)的美国 人在美国今日新闻周刊
2、等全国性报刊上刊 登大幅广告，在全美各地表演，展示其号称无需任 何能源的发电机。 你认为这种发电机能造出来吗？并说明原因。 提示：不能。丹尼斯李发明的发电机不消耗其他能量而源源不断地产生电能，违背了能量守恒，因此这种发电机不能制造出来。,二、能源和能量耗散 1.能源与人类社会：人类对能源的利用大致经历了三个时期，即柴薪 时期、_时期、_时期。自工业革命以来，煤和_成为人 类的主要能源。 2.能量耗散：燃料燃烧时一旦把自己的热量释放出去，就不会再次自 动聚集起来供人类重新利用。电池中的化学能转化为电能，电能又通 过灯泡转化成_和_，热和光被其他物质吸收之后变成周围 环境的_，我们无法把这些散失的
3、能量收集起来重新利用。,煤炭,石油,石油,内能,光能,内能,3.能源危机的含义：在能源的利用过程中，即在能量的转化过程中，能量在数量上_，但在可利用的品质上_，从便于利用的变成_的了。 4.能量转化的方向性与节约能源的必要性：_反映了能量转化的宏观过程具有方向性。所以，能源的利用是有条件的，也是有代价的，所以自然界的能量虽然_，但还是很有必要节约能源。,虽未减少,降低了,不便于利用,能量耗散,守恒,【判一判】 (1)煤自古至今都是人类的主要能源。( ) (2)能量耗散表明能量正在逐渐消失。( ) (3)世上总能量虽然不变，但我们仍需要有节能意识。( ),提示：(1)。煤近期才被人类发现，远古的
4、人类所需的主要能源是柴薪。 (2)。能量耗散并非说明能量在消失，而是指可利用的能源正在减少。 (3)。世上总能量虽然不变，但可利用的能源正在逐渐减少，故我们仍需要节约能源。,一、能量守恒定律的理解和应用 思考探究： “神舟十号”飞船返回舱进入地球大气层以后，由于它的高速下落，而与空气发生剧烈摩擦，返回舱的表面温度达到1000摄氏度。,(1)进入大气层很长一段时间，返回舱加速下落，返回舱表面温度逐渐升高。该过程动能和势能怎么变化？机械能守恒吗？ (2)返回舱表面温度越高，内能越大。该过程中什么能向什么能转化？机械能和内能的总量变化吗？ 提示：(1)动能增加，势能减少，由于有摩擦阻力做功，机械能不
5、守恒。 (2)该过程中机械能减少，内能增加，机械能向内能转化，由于不涉及其他能量的转化，故机械能和内能的总量不变。,【归纳总结】 1.适用范围：能量守恒定律是贯穿物理学的基本规律，是各种自然现象中普遍适用的一条规律。 2.表达式： (1)E初=E末，初状态各种能量的总和等于末状态各种能量的总和。 (2)E增=E减，能量的增加量等于能量的减少量。,3.应用步骤： (1)明确研究对象及研究过程。 (2)明确该过程中，哪些形式的能量在变化。 (3)确定参与转化的能量中，哪些能量增加，哪些能量减少。 (4)列出增加的能量和减少的能量之间的守恒式(或初、末状态能量相等的守恒式)。,【典例示范】下列说法正
6、确的是( ) A.随着科技的发展，永动机是可以制成的 B.太阳照射到地球上的光能转化成其他能量，但照射到宇宙空间的能量都消失了 C.“既要马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能量转化和守恒定律，因而是不可能的 D.有种“全自动”手表，不用上发条，也不用任何形式的电源，却能一直走动，说明能量可以凭空产生,【解题探究】 (1)能量守恒定律的根本原因：能量既不会凭空_，也不会凭空 _。 (2)这里的永动机是指一种什么样的“机器”？ 提示：这里的永动机是指不消耗能量而能永远对外做功的机器。,产生,消失,【正确解答】选C。永动机是不消耗或少消耗能量，可以大量对外做功的装置，违背能量守恒定律，A错误。能量不可能
7、凭空消失，B错误。能量也不可能凭空产生，C正确，D错误。,【误区警示】利用能量转化与转移解题的两点注意 (1)能量既可通过做功的方式实现不同形式的能量之间的转化，也可在同一物体的不同部分或不同物体间进行转移。 (2)能量在转化与转移过程中，能量的总量保持不变。利用能量守恒定律解题的关键是正确分析有多少种能量变化，分析时避免出现遗漏。,【过关训练】 1.(2015汉中高一检测)力对物体做功100 J，下列说法正确的是 ( ) A.物体具有的能量增加100 J B.物体具有的能量减少100 J C.有100 J的能量发生了转化 D.产生了100 J的能量,【解析】选C。力对物体做功100 J，就有
8、100 J的能量发生了转化，但是物体具有的能量不一定增加也不一定减少，比如只有重力做功的情况物体具有的机械能不变，故A、B、D错误，C正确。,2.(2015泰州高一检测)关于能量和能源，下列说法中正确的是 ( ) A.能量在转化和转移过程中，其总量有可能增加 B.能量在转化和转移过程中，其总量只会不断减少 C.能量在转化和转移过程中总量保持不变，故节约能源没有必要 D.能量的转化和转移具有方向性，且现有可利用的能源有限，故必须节约能源,【解析】选D。能量转化和转移过程中，总能量不变，A、B错；自然界中总能量虽然不变，但可利用能源在不断减少，故节约能源很有必要，C错，D对。,3.人们有在房前种树
9、的习惯，夏天大树长出茂密的叶子，为人们挡住炎炎烈日，冬天叶子又会全部掉光，使温暖的阳光照入屋内，可以起到冬暖夏凉的作用。炎热的夏天，我们在经过有树的地方时，也会感到很明显的凉意，关于树木周围比较凉爽的现象，下列说法中正确的是() A.树木把大部分太阳光反射出去，使地面温度降低 B.树木吸收阳光，使自己温度升高，周围温度降低 C.树木吸收阳光，将阳光的能量转化为化学能，使环境温度变低 D.白天大树将热量存起来，晚上再将热量放出来，所以白天在树林里感觉凉爽而晚上感觉到热,【解析】选C。植物发生光合作用，消耗掉太阳能转化成化学能，根据能量守恒，阳光的能量转化成化学能，所以树木下会比较凉爽，故C正确。
10、,【补偿训练】一质量均匀、不可伸长的绳索，重为G，A、B两端固定在天花板上，现在最低点C处施加一竖直向下的力，将最低点缓慢拉至D点，在此过程中，绳的重心位置( ) A.逐渐升高 B.逐渐降低 C.先降低后升高 D.始终不变,【解析】选A。外力对绳索做正功，绳索的机械能增加，由于绳索的动能不变，增加的必是重力势能，重力势能增加是重心升高的结果，故A正确。,二、功能关系的理解和应用 思考探究： 高山滑雪，起源于阿尔卑斯山地域，又称“阿尔卑斯滑雪”或“山地滑雪”。如图所示，某滑雪爱好者由高处沿雪坡匀速疾驰而下。试问：,(1)下滑过程中，重力做什么功？重力势能怎么变化？ (2)下滑过程中，人的动能变化
11、吗？表明合力做什么功？ (3)人的机械能怎么变化？表明除了重力外其他力做什么功？ 提示：(1)下滑过程中，重力做正功，重力势能减少。 (2)下滑过程中，人的动能不变，表明合力不做功。 (3)人的机械能减少，表明除了重力外其他力做负功。,【归纳总结】 1.功能关系概述： (1)不同形式的能量之间的转化是通过做功实现的，做功的过程就是能量之间转化的过程。 (2)功是能量转化的量度。做了多少功，就有多少能量发生转化。,2.功与能的关系：由于功是能量转化的量度，某种力做功往往与某一种具体形式的能量转化相联系，具体功能关系如表：,【典例示范】(多选)(2015全国卷)如图，滑块a、b的质量均为m，a套在
12、固定竖直杆上，与光滑水平地面相距h，b放在地面上，a、b通过铰链用刚性轻杆连接，由静止开始运动。不计摩擦，a、b可视为质点，重力加速度大小为g，则( ) A.a落地前，轻杆对b一直做正功 B.a落地时速度大小为 C.a下落过程中，其加速度大小始终不大于g D.a落地前，当a的机械能最小时，b对地面的压力大小为mg,【解题探究】 (1)由速度的分解与合成可得，b物体的机械能先_再_。 (2)a物体的机械能先_再_，机械能最小时杆的作用力为 _。,增大,减小,减小,增大,零,【正确解答】选B、D。选b滑块为研究对象，b滑块的初速度为零，当a滑块落地时，a滑块没有在水平方向上的分速度，所以b滑块的末
13、速度也为零，由此可得b滑块速度是先增大再减小，当b滑块速度减小时，轻杆对b一直做负功，A项错误；当a滑块落地时，b滑块的速度为零，由机械能守恒定律，可得a落地时速度大小为 ，B项正确；当b滑块速度减小时，轻杆对a、b都表现为拉力，拉力在竖直方向上有分力与a的重力合成，其加速度大小大于g，C项错误；a的机械能先减小再增大，当a的机械能最小时，轻杆对a、b的作用力均为零，故此时b对地面的压力大小为mg，D项正确。,【过关训练】 1.(多选)(2015保定高一检测)如图所示，一 固定斜面倾角为30，一质量为m的小物块自 斜面底端以一定的初速度沿斜面向上做匀减速 运动，加速度大小等于重力加速度的大小g
14、。物块上升的最大高度为H，则此过程中，物块的( ) A.动能损失了2mgH B.动能损失了mgH C.机械能损失了mgH D.机械能损失了 mgH,【解析】选A、C。由于mgsin30+Ff=mg，故Ff= mg，由动能定理 -mgH-Ff2H=Ek知，动能变化量Ek=-2mgH，即动能减少了2mgH，A对，B错；机械能的变化量E=-Ff2H=-mgH，C对，D错。,2.(2014新课标全国卷)一物体静止在粗糙水平地面上，现用一大小为F1的水平拉力拉动物体，经过一段时间后其速度变为v，若将水平拉力的大小改为F2，物体从静止开始经过同样的时间后速度变为2v，对于上述两个过程，用WF1、WF2分别
15、表示拉力F1、F2所做的功，Wf1、Wf2分别表示前后两次克服摩擦力所做的功，则( ) A.WF24WF1，Wf22Wf1 B.WF24WF1，Wf2=2Wf1 C.WF24WF1，Wf2=2Wf1 D.WF24WF1，Wf22Wf1,【解析】选C。根据x= 和Wf=mgx可判断，两次克服摩擦力所做的 功Wf2=2Wf1。由动能定理得WF1-Wf1= mv2和WF2-Wf2= m(2v)2，整理可 判断WF24WF1，故选项C正确。,3.(2013海南高考)一质量m=0.6kg的物体以v0=20m/s的初速度从倾角=30的斜坡底端沿斜坡向上运动。当物体向上滑到某一位置时，其动能减少了Ek=18
16、J，机械能减少了E=3J。不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2，求： (1)物体向上运动时加速度的大小。 (2)物体返回斜坡底端时的动能。,【解析】(1)设物体运动过程中所受的摩擦力为f，向上运动的加速度的大小为a，由牛顿第二定律可知a= 设物体的动能减少Ek时，在斜坡上运动的距离为s，由功能关系可知Ek=(mgsin+f)s E=fs 联立上式，并代入数据可得a=6m/s2,(2)设物体沿斜坡向上运动的最大距离为sm，由运动学规律可得sm= 设物体返回斜坡底端时的动能为Ek，由动能定理得 Ek=(mgsin-f)sm 联立以上各式，并代入数据可得Ek=80J 答案：(1)6m/s2(2)80J,【补偿训练】如图所示，滑块静止于光滑水平 面上，与之相连的轻质弹簧处于自然伸直状态。 现用恒定的水
