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1、学案13能量守恒定律与能源学习目标定位 1.了解各种不同形式的能，知道能量守恒定律确立的两类重要事实.2.能够叙述能量守恒定律的内容，会用能量守恒的观点分析、解释一些实际问题.3.了解能量耗散，知道能源短缺和环境恶化问题，增强节约能源和环境保护意识一、能量守恒定律1建立能量守恒定律的两个重要事实：(1)确认了永动机的不可能(选填“可能”或“不可能”)性(2)发现了各种自然现象之间能量的相互联系和转化2内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变3意义：能量守恒定律的建立，是人类认识自然的一次重
2、大飞跃它是最普遍、最重要、最可靠的自然规律之一，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、煤炭时期、石油时期自工业革命以来，煤和石油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内能和光能，热和光被其他物质吸收之后变成周围环境的内能，我们无法把这些散失的能量收集起来重新利用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，能量在数量上虽未减少，但在可利用的品质上降低了，从便于利用的变成不便于利用的了4能量转
3、化的方向性与节约能源的必要性：能量耗散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守恒，但还是很有必要节约能源.一、能量守恒定律问题设计1在验证机械能守恒定律的实验中，重物带着纸带下落时，计算结果发现，减少的重力势能的值大于增加的动能的值，即机械能的总量在减少原因就是存在纸带和打点计时器之间的摩擦力和空气的阻力等是不是考虑了各种摩擦和阻力后这部分能量就消失了呢？答案不是它转化成了机械能以外的其他形式的能量，除重力或弹力做功外，其他任何力对物体做功使物体的机械能增加或减少的过程，实质上都是其他形式的能与机械能相互转化的过程，在转化的过程中，能的
4、总量是不变的这是大自然的一条普遍规律，而机械能守恒定律只是这一条普遍规律的一种特殊情况2请说明下列现象中能量是如何转化的？(1)植物进行光合作用(2)放在火炉旁的冰融化变热(3)电流通过灯泡，灯泡发光答案(1)光能转化为化学能(2)内能由火炉转移到冰(3)电能转化为光能要点提炼1能量守恒定律的理解某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加，且减少量和增加量一定相等某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等2能量守恒定律的表达式(1)从不同状态看，E初E终(2)从能的转化角度看，E增E减(3)从能的转移角度看，EA增EB减二、能源和能量耗散问题设计既然能量是守恒的，
5、不可能消灭，为什么我们还要节约能源？答案在能量的转化和转移过程中，能的总量是守恒的，但能量的品质却降低了，即可被人直接利用的能减少了要点提炼1能源：指能够提供可利用能量的物质，它是人类社会活动的物质基础2能量耗散：流散的内能无法重新收集起来加以利用的现象(1)能量耗散表明，在能源的利用过程中，即在能量的转化过程中，能量在数量上虽未减少，但在可利用的品质上降低了，从便于利用的变成不便于利用的了这是能源危机的深层次的含意，也是“自然界的能量虽然守恒，但还是要节约能源”的根本原因(2)能量的耗散从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程的方向性三、功能关系的理解1功和能的关系可以从以下两个方面来理解：(
6、1)不同形式的能量之间的转化通过做功来实现，即做功的过程就是能量转化的过程；(2)做了多少功就有多少能量从一种形式转化为另一种形式，即能量转化的多少可用做功的多少来量度2常用的几种功能关系功能的变化表达式重力做功正功重力势能减少重力势能变化WGEpEp1Ep2负功重力势能增加弹力做功正功弹性势能减少弹性势能变化W弹EpEp1Ep2负功弹性势能增加合力做功正功动能增加动能变化W合EkEk2Ek1负功动能减少除重力(或系统内弹力)外其他力做功正功机械能增加机械能变化W其他EE2E1负功机械能减少两物体间滑动摩擦力对物体系统做功内能变化Ffx相对Q注意功和能的本质不同，并且功和能也不能相互转化，而只
7、能是通过做功实现能量的转化一、对能量守恒定律的理解例1下列关于能量守恒定律的认识正确的是()A某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加B某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加C不需要任何外界的动力而持续对外做功的机械永动机不可能制成D石子从空中落下，最后静止在地面上，说明机械能消失了解析根据能量守恒定律可知，能量既不会凭空产生，也不会凭空消失能量只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，A、B对，D错永动机违背了能量守恒定律，故它不可能制造出来，C对答案ABC二、能量守恒定律的应用例2如图1所示，一个粗细均匀的U形管内装有同种液体，液体质量为m.在管口右端用盖板A密闭
8、，两边液面高度差为h，U形管内液体的总长度为4h，拿去盖板，液体开始运动，由于管壁的阻力作用，最终管内液体停止运动，则该过程中产生的内能为()图1A.mgh B.mghC.mgh D.mgh解析去掉右侧盖板之后，液体向左侧流动，最终两侧液面相平，液体的重力势能减少，减少的重力势能转化为内能如图所示，最终状态可等效为右侧h的液柱移到左侧管中，即增加的内能等于该液柱减少的重力势能，则Qmghmgh，故A正确答案A三、对功能关系的理解及应用例3如图2所示，在光滑的水平面上，有一质量为M的长木块以一定的初速度向右匀速运动，将质量为m的小铁块无初速度地轻放到长木块右端，小铁块与长木块间的动摩擦因数为，当
9、小铁块在长木块上相对长木块滑动L时与长木块保持相对静止，此时长木块对地的位移为l，求这个过程中图2(1)系统产生的热量；(2)小铁块增加的动能；(3)长木块减少的动能；(4)系统机械能的减少量解析画出这一过程两物体位移示意图，如图所示(1)m、M间相对滑动的位移为L，根据能量守恒定律，有QmgL，即摩擦力对系统做的总功等于系统产生的热量(2)根据动能定理有mg(lL)mv20，其中(lL)为小铁块相对地面的位移，从上式可看出Ekmmg(lL)，说明摩擦力对小铁块做的正功等于小铁块动能的增加量(3)摩擦力对长木块做负功，根据功能关系，得EkMmgl，即长木块减少的动能等于长木块克服摩擦力做的功m
10、gl.(4)系统机械能的减少量等于系统克服摩擦力做的功EmgL.答案(1)mgL(2)mg(lL)(3)mgl(4)mgL一、能量守恒定律的表达式E初E终或E增E减或EA增EB减二、能源和能量耗散1能源：能够提供可利用能量的物质2能量耗散：指能量在转化过程中，可利用的品质降低它反映出自然界中宏观过程的方向性三、功能关系的理解1功是能量转化的量度2常用的几种功能关系1(对能量守恒定律的理解)利用能源的过程实质上是()A能量的消失过程B能量的创造过程C能量不守恒的过程D能量转化或转移并且耗散的过程答案D解析利用能源的过程实质上是能量转化或转移的过程，在能源的利用过程中能量是耗散的，A、B、C错误，
11、D正确2(能量守恒定律的应用)一颗子弹以某一速度击中静止在光滑水平面上的木块，并从中穿出，对于这一过程，下列说法正确的是()A子弹减少的机械能等于木块增加的机械能B子弹和木块组成的系统机械能的损失量等于系统产生的热量C子弹减少的机械能等于木块增加的动能与木块增加的内能之和D子弹减少的机械能等于木块增加的动能与木块和子弹增加的内能之和答案BD3(对功能关系的理解)某人将重物由静止开始举高h，并使物体获得速度v，则下列说法中不正确的是()A物体所受合外力对它做的功等于物体动能的增加B此人对物体做的功等于物体动能和重力势能的增加量C物体所受合外力做的功等于物体动能和重力势能的增加量D克服重力做的功等
12、于物体重力势能的增加量答案C解析由动能定理知，合外力做的功等于物体动能的改变量，故A正确，C错误；人给物体的力对物体做的功等于物体机械能的改变量，B正确；重力做负功，克服重力做的功等于物体重力势能的增加量，D正确4(功能关系的应用)如图3所示，斜面的倾角为，质量为m的滑块距挡板P的距离为s0，滑块以初速度v0沿斜面上滑，滑块与斜面间的动摩擦因数为，滑块所受摩擦力小于重力沿斜面向下的分力若滑块每次与挡板相碰均无机械能损失，求滑块经过的总路程图3答案(s0tan )解析滑块最终要停在斜面底部，设滑块经过的总路程为s，对滑块运动的全程应用能量守恒定律，全程所产生的热量为Qmvmgs0sin 又因为全
13、程产生的热量等于克服摩擦力所做的功，即Qmgscos 解以上两式可得s(s0 tan ).题组一对能量守恒定律的理解1下列说法正确的是()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了其他形式的能量，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，说明能量是可以凭空产生的答案C解析永动机是指不消耗或少消耗能量而可以大量对外做功的装置，历史上曾出现过各式各样的所谓永动机的发明，结果都以失败告终，原因就是违背了能量守恒定律人类只能发现规律、利用规律，但绝不可以
14、创造规律、改变规律、违背规律行事，既使以后科技再发达，也要受自然规律的制约，所以永动机是永远不可能制成的，A错太阳辐射大量的能量，地球只吸收了极小的一部分，就形成了风、云、雨、雪，使万物生长，但辐射到宇宙空间的能量也没有消失，一定是转化成了别的能量，B错马和其他动物，包括人，要运动，必须消耗能量，运动的能量来源是食物中储存的化学能，C对所谓“全自动”手表内部还是有能量转化装置的，一般是一个摆锤，当人戴着手表活动时，摆锤不停摆动，给游丝弹簧补充能量，维持手表的走动，如果把这种表放在桌面上静置多天，它一定会停摆的，D错故选C.2市面上出售一种装有太阳能电扇的帽子(如图1所示)在阳光的照射下，小电扇快速转动，能给炎热的夏季带来一丝凉爽该装置的能量转化情况是()图1A太阳能电能机械能B太阳能机械能电能C电能太阳能机械能D机械能太阳能电能答案A解析电池板中太阳能转化为电能，小电动机中电能转化为机械能3行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下；流星在夜空中坠落并发出明亮的火焰；降落伞在空中匀速下降上述不同现象中所包含的相同的物理过程是()A物体克服阻力做功B物体的动能转化为其他形式的能量
