粤教版必修2 第四章第六节能量的转化与守恒 课件（31张）.ppt

第六节能量的转化与守恒 第四章机械能和能源 学习目标1 了解自然界中存在着不同形式的能量 知道能量是可以相互转化的 了解能量转化和转移的方向性 2 理解能量守恒定律的内容 会用能量守恒定律解释和计算相关问题 第四章机械能和能源 一 各种各样的能量和能量之间的转化1 自然界中存在着不同形式的能量 与物体的运动或位置高度 形变相关的能量称 组成物体的粒子的无规则运动所具有的动能和势能的总和称为 以各种各样的电磁波的形式传播的能量称为 储存在化合物的化学键里的能量称为 机械能 内能 电磁能 化学能 2 能量之间的转化虽然自然界中存在多种形式的能量 但不同形式的能量之间可以相互 想一想 1 不同形式能量间的相互转化是通过什么实现的 在某一过程中能量转化了多少可以用什么来量度 提示 不同形式能量间的相互转化是通过做功实现的 做功的过程就是能量发生相互转化的过程 且做了多少功 就有多少能量发生相互转化 即功是能量转化的量度 转化 二 能量转化与守恒定律1 内容 能量既不会凭空 也不会凭空 它只能从一种形式 为另一种形式 或者从一个物体 到另一个物体 在转化或转移的过程中其总量不变 2 意义 能量转化与守恒定律是最基本 最重要的自然规律之一 它揭示了自然界各种运动形式不仅具有多样性 而且具有统一性 它指出了能量既不能无中生有 也不能 只能在一定条件下相互 产生 消失 转化 转移 最普遍 消灭 转化 想一想 2 司机关闭油门后 汽车慢慢停下来 汽车的机械能消失了吗 提示 能量并没有消失 而是通过轮胎与地面的摩擦 机械能转化成了热能 内能 三 能量转化和转移的方向性能量转化和转移具有 如烧火生热 化学能通过燃烧转化为内能 但内能不会 地重新转化为化学能 热水中的内能通过热传递可以 地转移到冷水中去 但是内能不能 地再从冷水传递给原来的热水 能量在利用过程中总存在一定的 不可能100 的被利用 方向性 自发 自发 自发 损失 想一想 3 能否设计这样一种小汽车 它能将汽油的化学能百分之百地转化为行驶的机械能 提示 由于能量转化 转移的方向性 不可能将内能完全转化为机械能而不引起其他变化 所以热机效率不可能达到100 也就造不出百分之百将化学能转化为机械能的小汽车 能量和功能关系 1 能量的概念一个物体能够对外做功 具有对外做功的本领 则称这个物体具有能量 物体具有能量就能对外做功 因而能量是物体所具有的做功本领 2 能量的形式能量有各种不同的形式 不同的运动形式对应不同形式的能 如 机械运动对应有机械能 动能和势能 热运动对应有内能 电磁运动对应有电磁能 3 能量的转化现实生活的经验告诉我们 各种形式的能量是可以相互转化的 4 功能关系功是能量转化的量度 做功的过程就是能量转化的过程 做了多少功 就有多少能量发生转化 反之 转化了多少能量 就说明做了多少功 5 几个重要的功能关系 重力势能减少 重力势能增加 重力势能变化 wg ep1 ep2 正功 负功 正功 弹性势能减少 负功 弹性势能增加 弹性势能变化 w弹 ep1 ep2 正功 动能增加 负功 动能减少 动能变化 w合 ek2 ek1 正功 机械能增加 负功 机械能减少 机械能变化 w外 e2 e1 内能增加 fs相对 q 特别提醒 功与能是两个不同的概念 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 单选 如图所示 在竖直平面内有一半径为r的圆弧轨道 半径oa水平 ob竖直 一个质量为m的小球自a的正上方p点由静止开始自由下落 小球沿轨道到达最高点b时恰好对轨道没有压力 已知ap 2r 重力加速度为g 则小球从p到b的运动过程中 d 规律方法应用功和能的关系时 一定要明确以下问题 功是正功还是负功 与功对应的是哪种能量转化关系 能量是增加还是减少 1 单选 飞船返回时高速进入大气层后 受到空气阻力的作用 接近地面时 减速伞打开 在距地面几米处 制动发动机点火制动 飞船迅速减速 安全着陆 下列说法正确的是 a 制动发动机点火制动后 飞船的重力势能减少 动能减小b 制动发动机工作时 由于化学能转化为机械能 飞船的机械能增加c 重力始终对飞船做正功 使飞船的机械能增加d 重力对飞船做正功 阻力对飞船做负功 飞船的机械能不变 a 解析 制动发动机点火制动后 飞船迅速减速下落 动能 重力势能均减小 机械能减少 a正确 b错误 飞船进入大气层后 空气阻力做负功 机械能一定减少 故c d均错误 能量转化与守恒定律的理解及应用 1 表达式 1 e1 e2 2 e增 e减 2 物理意义 1 某种形式的能量减少 一定存在其他形式的能量增加 且减少量和增加量一定相等 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 能量转化与守恒定律是19世纪最伟大的发现之一 它不仅适用于无机界 也适用于生命过程 是自然界中最基本 最普遍的规律 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 要能够区分 能量守恒定律 和 机械能守恒定律 的异同 前者普遍适用 无条件 后者是有条件的 是能量守恒定律的一种特殊情况 如图所示 质量为m的木块 视为质点 以速度v0滑上原来静止的质量为m的木板 水平地面光滑 木块长为l 当木块运动到木板的另一端时 它们的速度分别是v1和v2 木板位移为s 求 1 摩擦力分别对m m所做的功 2 m m的动能各有怎样的变化 3 m m的动能变化是否相等 若不相等做何解释 审题指导 应用能量守恒定律解题时 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 答案 见解析 规律方法两个相互作用的物体有相对运动时 例如一个物体在另一个物体上滑动 子弹打木块等 此时两物体所受的作用力大小相等 方向相反 求解功时应分别对应相应的位移 系统产生的内能等于摩擦力与相对位移的乘积 2 如图所示 滑块从a点由静止开始沿斜面下滑 过o点后滑上右边斜面b点时的速度恰好等于零 o点附近光滑 滑块经过o点没有能量损失 若滑块从b点以某速度v沿原路往回滑 到达a点时速度也恰好为零 求a b两点之间的高度差 假设滑动从a点到b点与从b点到a点因摩擦而产生的内能相同 方法技巧 摩擦力做功与机械能的变化1 摩擦力做功特点 1 无论是静摩擦力还是滑动摩擦力 它们都可以做负功或做正功 也可以不做功 2 一对相互作用的静摩擦力对物体所做的总功为零 而一对相互作用的滑动摩擦力对物体所做的总功不为零 且一定为负值 2 摩擦力做功与机械能 1 静摩擦力做功不会引起系统机械能的变化 静摩擦力做功的过程是系统中物体间的机械能发生转移的过程 2 滑动摩擦力做功