高中物理 第4章 第6节 能源的开发与利用精品课件 教科版必修2.ppt

第6节能源的开发与利用 核心要点突破 课堂互动讲练 知能优化训练 第6节 课前自主学案 课标定位 课标定位 应用 1 会用能量守恒的观点分析 解释一些实际问题 2 增强节约能源和环境保护意识 理解 能量守恒定律 认识 1 各种不同形式的能量以及能量守恒定律确立的两类重要事实 2 能源的利用与新能源的开发 课前自主学案 一 能量守恒定律1 内容能量既不会凭空产生 也不会凭空消失 它只能从 转化为 或者从一个物体 到另一个物体 在 或 的过程中其 保持不变 2 机械能守恒定律与能量守恒定律的关系机械能守恒定律是普遍的 的特种背景下一种特殊表现形式 一种形式 另一种形式 转移 转化 转移 总量 能量守恒定律 二 能源的利用1 能源的定义 能够提供某种形式能量的 2 人类最先使用的能源 人的体能 畜力 水力等 3 常规能源 煤 4 能源的分类 1 非再生能源 如煤 石油 天然气等常规能源 2 可再生能源 如风能 水能等 物质资源 风力 石油 天然气 5 能源与环境 1 温室效应成因 温室效应是人类过多地排放 干扰了地球的热量平衡造成的 危害 温室效应会导致全球变暖 气候变化 疾病增多等 2 酸雨成因 大气中酸性污染物质 如 二氧化碳 等 在降水过程中溶入雨水 使其成为酸雨 煤炭中含有较多的硫 燃烧时产生 等物质 危害 酸雨影响人的健康 危害生态系统 使土壤酸化和贫瘠 腐蚀建筑和艺术品等 二氧化碳 海平面上升 二氧化硫 氮氧化物 二氧化硫 三 新能源的开发1 非再生能源对人类的要求 1 2 开发和利用 2 新能源 1 种类 海洋能 地热能 氢能 及核聚变能等 2 特点 多为 且污染较小 节约能源 新能源 太阳能 风能 生物质能 可再生能源 思考感悟人们为什么能够利用能量 能量是守恒的 为什么要节约能源 提示 利用能源的过程是一个做功的过程 做功的过程实现了一种形式的能向另一种形式能的转化 也就是说不同形式的能量可以相互转化 为人们利用能源提供了依据 在能源的利用过程中 即在能量的转化过程中 能量的总量并未减少 但从便于利用的变成不便于利用的了 且常规能源都是非再生能源 因此 人类一定要节约能源 核心要点突破 一 对功能关系的理解1 功是能量转化的量度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 或转移 的过程 且做了多少功 就有多少能量发生转化 或转移 因此 功是能量转化的量度 2 不同形式的能量变化与不同的功对应我们关心的大多是能量的变化量 而不是能量的具体数值 能量的转化必须通过做功才能实现 某种力做功往往与某一具体形式的能量变化相联系 即所谓功能关系 常见的力做功与能量转化的对应关系如下 即功能关系 1 重力做功 重力势能和其他形式的能相互转化 2 弹力做功 弹性势能和其他形式的能相互转化 3 合外力做功 动能与其他形式的能相互转化 4 除重力 系统内弹力外 其他力做的功 机械能与其他形式的能相互转化 3 应用功能关系需注意的问题搞清力对 谁 做功 对 谁 做功就对应 谁 的位移 引起 谁 的能量变化 如子弹物块模型中 摩擦力对子弹做的功必须用子弹的位移去求解 这个功引起子弹动能的变化 特别提醒 功与能是两个不同概念 功是力在空间上的积累 做功需要一个过程 能反映了物体对外做功的本领 两者有本质的区别 且功与能不能相互转化 但物体的能量转化是通过做功来实现的 即时应用 即时突破 小试牛刀 图4 6 11 如图4 6 1所示 某同学利用橡皮筋将模型飞机弹出 在弹出过程中 下列说法正确的是 a 橡皮筋收缩 弹力对飞机做功b 飞机的动能增加c 橡皮筋的弹性势能减少d 飞机的重力势能减少 转化为飞机的动能解析 选abc 弹力对飞机做功 橡皮筋的弹性势能减少 弹性势能转化为飞机的动能和重力势能 二 对能量守恒定律的理解1 表达式 e1减 e2增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 应用步骤 1 分清哪些形式的能 如机械能 热能 电能等 在变化 2 分别列出减少的能量 e减和增加的能量 e增的表达式 3 依据能量守恒列式求解 特别提醒 1 能量守恒定律是个普遍规律 它不受条件约束 是自然科学的基本规律之一 2 应用能量守恒规律解题时 一定要分清系统中有哪些形式的能 什么能发生了转化或转移 即时应用 即时突破 小试牛刀 2 下列对能的转化和守恒定律的认识中正确的是 a 某种形式的能减少 一定存在其他形式的能增加b 某个物体的能减少 必然有其他物体的能增加c 不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器 永动机是不可能制成的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 选abc a选项是指不同形式的能量间在转化 转化过程中是守恒的 b选项是指能量在不同的物体间发生转移 转移过程中是守恒的 这正好是能量守恒定律的两个方面 转化与转移 任何永动机都是不可能制成的 它违背了能量守恒定律 所以abc正确 d选项中石子的机械能在变化 比如受空气阻力作用 机械能可能要减少 但机械能并没有消失 能量守恒定律表明能量既不能创生 也不能消失 故d是错的 课堂互动讲练 质量为m 速度为v0的子弹 水平匀速飞行 击中前方悬挂于绳长为l的下端的木块 质量为m 子弹未能穿出木块 使悬绳偏离竖直方向的最大偏角为 则子弹击中木块后产生的内能为多少 图4 6 2 思路点拨 子弹击中木块后 克服摩擦阻力做功 使子弹与木块组成系统的机械能减少 内能增加 精讲精析 取子弹与木块组成的系统为研究对象 规定开始时m位置的势能为零 子弹击中木块前系统的机械能 方法总结 运用能量守恒定律解题的关键是确定研究的系统内有哪些形式的能参与了转化 什么形式的能增加了 增加了多少 什么形式的能减少了 减少了多少 分别由功能关系列出表达式 最后列能量守恒方程求解 变式训练1如图4 6 3所示 质量为1kg的木块m在水平面上运动 经过a点时速度v0 2m s 已知a b之间距离l 0 5m 且粗糙 其他部分均光滑 m与a b间的动摩擦因数 0 2 木块经过b点后将压缩右端固定的劲度系数较大的弹簧 g取10m s2 求 图4 6 3 1 弹簧能够具有的最大弹性势能 2 木块m是否还能到达a点 答案 1 1j 2 见解析 如图4 6 4所示 质量为m的小铁块a以水平速度v0冲上质量为m 长为l置于光滑水平面c上的木板b 正好不从木板上掉下 已知a b间的动摩擦因数为 此时木板对地位移为x 求这一过程中 图4 6 4 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 4 系统产生的热量 思路点拨 在此过程中摩擦力做功的情况是 a和b所受摩擦力分别为f1 f2 且f1 f2 mg a在f1的作用下匀减速运动 b在f2的作用下匀加速运动 当a滑动到b的右端时 a b达到相同的速度v 正好不掉下 答案 见自主解答 方法总结 通过本题可以看出摩擦力做功可从以下两个方面理解 1 相互作用的静摩擦力 如果一个力做正功 另一个力一定做负功 并且量值相等 即一对静摩擦力做功不会产生热量 2 相互作用的一对滑动摩擦力做功的代数和一定为负值 即一对滑动摩擦力做功的结果总是使系统的机械能减少 减少的机械