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1、第六节第六节能量的转化与守恒能量的转化与守恒目标导航预习导引目标导航预习导引二一三一、能量的多样性及相互转化一、能量的多样性及相互转化1.能量的多样性:自然界中能量的形式多种多样,例如:机械能、内能、电能、电磁能、核能、化学能等.2.能量的转化:不同形式的能量可以相互转化,我们所消耗的能量,大部分是太阳能辐射到地球而转化来的.目标导航二一预习导引三二、能量转化与守恒定律二、能量转化与守恒定律1.内容:能量既不会消灭,也不会创生,它只会从一种形式转化为其他形式,或者从一个物体转移到另一个物体,而在转化和转移的过程中其总量保持不变.2.意义:(1)揭示了自然界各种运动形式不仅具有多样性,而且具有统
2、一性.(2)宣布“第一类永动机”不可能制成.目标导航一预习导引二三三、能量转化和转移的方向性三、能量转化和转移的方向性能量转化和转移具有方向性,如烧火生热,化学能通过燃烧转化为内能,但内能不会自发地重新转化为化学能.预习交流预习交流举例说明不同形式的能量之间可以相互转化.答案:虽然能量的存在形式多种多样,但在一定的条件下,不同形式的能量间可以相互转化.如光能化学能,机械能内能,机械能电能,电能化学能等.一二迁移应用典题例解知识精要一、能量和能量的转化一、能量和能量的转化1.能量和能量存在形式一个物体能够对外做功,我们就说这个物体具有能量.能量有各种不同的形式.运动的物体具有动能;被举高的重物具
3、有重力势能;发生弹性形变的物体具有弹性势能;由大量粒子构成的系统具有内能.另外自然界中还存在如化学能、电能、光能、太阳能、风能、潮汐能、原子能等不同形式的能.一二迁移应用典题例解知识精要2.能量的转移与转化(1)能量可以从一个物体转移到另一个物体,也可以从一个物体的这一部分转移到另一部分,而且在转移过程中总量保持不变,也就是说当某个物体(一个物体的某个部分)的能量减少时,一定存在其他物体(该物体的其他部分)的能量增加,且减少量一定等于增加量.(2)各种不同形式的能量可以相互转化,而且在转化过程中总量保持不变.也就是说当某种形式的能量减少时,一定存在其他形式的能量增加,且减少量一定等于增加量.一
4、二迁移应用典题例解知识精要3.功是能量转化的量度(1)不同形式的能量之间的转化是通过做功实现的.做功的过程就是各种形式的能量之间转化的过程.且做了多少功,就有多少能量发生转化,因此,功是能量转化的量度.一二迁移应用典题例解知识精要(2)几个常见的功能关系 一二迁移应用典题例解知识精要【例1】 (多选)某物体由静止开始从固定在地面上的一个粗糙斜面上的A点加速下滑到B点,在此过程中,下列说法中正确的是()A.重力做功等于重力势能的减少量与物体克服摩擦力做功之和B.重力做功等于动能的增加量与摩擦力做功之和C.在此过程中,物体机械能减少量与物体克服摩擦力做功相等D.在此过程中,斜面与物体组成的系统的内
5、能增加量等于系统的机械能减少量解析:由功能关系可知,重力做功等于重力势能的减少量,合力的功等于动能的增加量,摩擦力的功等于机械能的变化量,A、B项错误,C项正确;由能量转化可知,机械能的减少量等于系统增加的内能,D项正确.答案:CD一二迁移应用典题例解知识精要一二迁移应用典题例解知识精要如图所示,质量为m的小铁块A以水平速度v0从左侧冲上质量为M、长为l、置于光滑水平面C上的木板B,刚好不从木板上掉下,已知A、B间的动摩擦因数为,此时木板对地位移为s,求这一过程中:(1)木板增加的动能;(2)小铁块减少的动能;(3)系统机械能的减少量.一二迁移应用典题例解知识精要解析:(1)对B根据动能定理得
6、从上式可知EkB=mgs.(2)滑动摩擦力对小铁块A做负功,根据功能关系可知EkA=-mg(s+l)即小铁块减少的动能为(3)系统机械能的减少量为系统克服摩擦力做的总功,即E减=mgl.答案:(1)mgs(2)mg(s+l)(3)mgl一二迁移应用典题例解知识精要一二迁移应用典题例解知识精要1.如图是安装在列车车厢之间的摩擦缓冲器结构图.图中和为楔块,和为垫板,楔块与弹簧盒、垫板间均有摩擦.在车厢相互撞击使弹簧压缩的过程中()A.缓冲器的机械能守恒B.摩擦力做功消耗机械能C.垫板的动能全部转化为内能D.弹簧的弹性势能全部转化为动能答案:B解析:在弹簧压缩过程中,由于摩擦力做功消耗机械能,因此机
7、械能不守恒,选项A错B对;垫板的动能转化为弹性势能和内能,选项C、D均错误.一二迁移应用典题例解知识精要2.如图所示,质量为m的物体,从半径为R的竖直半圆形轨道的边缘由静止开始下滑,滑至最低点时速度为v,则物体沿轨道下滑的过程中,产生的内能是多少?若摩擦力大小不变,则摩擦力多大?一二迁移应用典题例解知识精要迁移应用典题例解一二知识精要二、能量守恒定律二、能量守恒定律1.表达式(1)E初=E终(2)E增=E减2.含义(1)某种形式的能减少,一定存在其他形式的能增加,且减少量一定和增加量相等.(2)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.3.用能量守恒定律解题的步
8、骤(1)首先分清有多少种形式的能在变化.(2)分别列出减少的能量E减和增加的能量E增.(3)列恒等式E减=E增.一二迁移应用典题例解知识精要【例3】 某地平均风速为5 m/s,已知空气密度是1.2 kg/m3,有一风车,它的风叶转动时可形成半径为12 m 的圆面.如果这个风车能将圆面内10%的气流动能转变为电能,则该风车的发电机在1 s的时间内产生多少电能?解析:在t时间内作用于风车的气流质量m=r2vt,答案:3.4103 J 一二迁移应用典题例解知识精要一二迁移应用典题例解知识精要1.(多选)流星在夜空中发出明亮的火焰,流星是外太空物体被地球强大引力吸引坠落到地面的过程中同空气发生剧烈摩擦
9、造成的.下列相关说法正确的是()A.流星同空气摩擦时部分机械能转化为内能B.引力对流星做正功则其动能增加,机械能守恒C.当流星的速度方向与空气阻力和重力的合力不在同一直线上时,流星做曲线运动D.流星进入大气层后做斜抛运动答案:AC解析:流星同空气摩擦时部分机械能转化为内能,A正确;引力对流星做正功,除了重力之外还有其他力做功,机械能不守恒,B错误;当流星的速度方向与空气阻力和重力的合力不在同一直线上时,流星做曲线运动,C正确,D错误.一二迁移应用典题例解知识精要2.如图所示,半径R=1.0 m 的光滑圆弧轨道固定在竖直平面内,轨道的一个端点B和圆心O的连线与水平方向间的夹角=37,另一端点C为
10、轨道的最低点.C点右侧的水平路面上紧挨C点放置一木板,木板质量M=1 kg,上表面与C点等高.质量m=1 kg的物块(可视为质点)从空中A点以v0=1.2 m/s 的速度水平抛出,恰好从轨道的B端沿切线方向进入轨道.已知物块与木板间的动摩擦因数1=0.2,木板与路面间的动摩擦因数2=0.05,g取10 m/s2.(sin 37=0.6,cos 37=0.8)试求:(1)物块经过B端时速度的大小;(2)物块经过轨道上的C点时对轨道的压力大小;(3)若木板足够长,请问从开始平抛至最终木板、物块都静止,整个过程产生的热量是多少?一二迁移应用典题例解知识精要答案:(1)2 m/s(2)46 N(3)18 J 解析:(1)vB= =2 m/s;
