粤教版必修二 第四章 第六节 能量的转化与守恒 课件（38张）.ppt

第四章 第六节能量的转化与守恒 学习目标1 了解自然界中存在多种形式的能量 2 知道能量守恒定律是最基本 最普遍的自然规律之一 3 通过能量守恒以及能量转化和转移的方向 认识提高效率的重要性 内容索引 自主预习梳理 重点知识探究 当堂达标检测 自主预习梳理 一 能量转化及守恒定律1 各种形式的能量自然界存在着不同形式的能量 如 内能 核能 等2 能量之间的转化各种形式的能量是可以相互转化的 例如 在摩擦生热的现象中 克服摩擦力做多少功 就有多少机械能转化成等量的内能 通过电流的导线变热 电能转化成 燃料燃烧生热 转化成内能 灼热的灯丝发光 内能转化成 机械能 电能 电磁能 化学能 内能 化学能 光能 3 能量转化与守恒定律 1 内容 能量既不会凭空 也不会凭空消失 它只能从一种形式为另一种形式 或者从一个物体到另一个物体 在转化或转移的过程中其不变 2 意义 揭示了自然界各种运动形式不仅具有性 而且具有性 宣布不可能制成 产生 转化 转移 总量 多样 统一 第一类永动机 二 能量转化和转移的方向性在整个自然界中 所有宏观自发过程都具有单向性 都有一定的性 都是一种不可逆过程 1 热传导的方向性 两个温度不同的物体相互接触时 热量会自发地从高温物体传给物体 结果使高温物体的温度降低 低温物体的温度升高 2 机械能和内能转化过程的方向性 机械能是可以转化为内能的 但在任何情况下都不可能把从高温热源吸收的热量全部转变为有用的机械功 而且工作物质本身又回到原来的状态 即内能不可能全部转化为机械能 而不引起其他变化 方向 低温 全部 1 判断下列说法的正误 1 机械能守恒定律是能量守恒定律的一种特殊形式 2 在利用能源的过程中 能量在数量上并未减少 3 内能不可能全部转化为机械能而不引起其他变化 2 质量为0 4kg的皮球 从离地面高0 5m处自由落下 与地面碰撞后以2m s的速度反弹 不计空气阻力 g取10m s2 碰撞时损失的机械能为 损失的机械能转化为 能 1 2j内 答案 重点知识探究 一 能量守恒定律的理解和应用 1 在验证机械能守恒定律的实验中 计算结果发现 重物减少的重力势能的值总大于增加的动能的值 即机械能的总量在减少 机械能减少的原因是什么 减少的机械能是消失了吗 答案 答案机械能减少的原因是由于要克服摩擦阻力和空气阻力做功 机械能转化成了内能 不是 2 请说明下列现象中能量是如何转化或转移的 植物进行光合作用 放在火炉旁的冰融化变热 电流通过灯泡 灯泡发光 答案 答案光能转化为化学能答案内能由火炉转移到冰答案电能转化为光能 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 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 3 能量守恒定律的表达式 1 从不同状态看 e初 e末 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 4 能量守恒定律应用的关键步骤 1 明确研究对象和研究过程 2 找全参与转化或转移的能量 明确哪些能量增加 哪些能量减少 3 列出增加量和减少量之间的守恒式 例1 多选 从光滑斜面上滚下的物体 最后停止在粗糙的水平面上 说明a 在斜面上滚动时 只有动能和势能的相互转化b 在斜面上滚动时 有部分势能转化为内能c 在水平面上滚动时 总能量正在消失d 在水平面上滚动时 机械能转化为内能 总能量守恒 解析 答案 解析在斜面上滚动时 只有重力做功 只发生动能和势能的相互转化 在水平面上滚动时 有摩擦力做功 机械能转化为内能 总能量是守恒的 例2如图1所示 皮带的速度是3m s 两圆心的距离s 4 5m 现将m 1kg的小物体轻放在左轮正上方的皮带上 物体与皮带间的动摩擦因数 0 15 电动机带动皮带将物体从左轮运送到右轮正上方时 求 g取10m s2 解析 答案 图1 1 小物体获得的动能ek 答案4 5j 解析设小物体与皮带达到共同速度时 物体相对地面的位移为s 即物体可与皮带达到共同速度 此时 2 这一过程摩擦产生的热量q 解析 答案 答案4 5j 解析由 mg ma得a 1 5m s2 由v at得t 2s 则q mg vt s 0 15 1 10 6 3 j 4 5j 3 这一过程电动机消耗的电能e 解析 答案 答案9j 解析由能量守恒知e电 ek q 4 5j 4 5j 9j 二 功能关系的理解与应用 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 具体功能关系如下 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 解析 答案 图2 1 小铁块增加的动能 答案 mg l l 解析画出这一过程两物体位移示意图 如图所示 根据动能定理得 mg l l ek即小铁块动能的增加量等于滑动摩擦力对小铁块做的功 2 长木块减少的动能 解析 答案 答案 mgl 解析摩擦力对长木块做负功 根据功能关系得 ekm mgl 即长木块减少的动能等于长木块克服摩擦力做的功 mgl 3 系统机械能的减少量 答案 mgl 解析系统机械能的减少量等于系统克服摩擦力做的功 e mgl 4 系统产生的热量 解析 答案 答案 mgl 解析m m间相对滑动的位移为l 根据能量守恒定律 有q mgl 即摩擦力对系统做的总功等于系统产生的热量 也等于系统减少的机械能 例4 多选 如图3所示 轻质弹簧一端固定 另一端与一质量为m 套在粗糙竖直固定杆a处的圆环相连 弹簧水平且处于原长 圆环从a处由静止开始下滑 经过b处的速度最大 到达c处的速度为零 ac h 圆环在c处获得一竖直向上的速度v 恰好能回到a 弹簧始终在弹性限度内 重力加速度为g 则圆环a 下滑过程中 加速度一直减小b 下滑过程中 克服摩擦力做的功为mv2c 在c处 弹簧的弹性势能为mv2 mghd 上滑经过b的速度大于下滑经过b的速度 解析 答案 图3 解析由题意知 圆环从a到c先加速后减速 到达b处的加速度减小为零 故加速度先减小后增大 故a错误 当堂达标检测 1 能源的利用 关于能源的开发和应用 下列说法中正确的是a 能源应用的过程就是内能转化为机械能的过程b 化石能源的能量归根结底来自于太阳能 因此化石能源永远不会枯竭c 在广大的农村推广沼气前景广阔 意义重大 既变废为宝 减少污染 又大量节约能源d 随着科学技术的发展 煤炭资源将取之不尽 用之不竭 解析 答案 1 2 3 4 解析能源应用过程并不单纯是将内能转化为机械能的过程 各种转化形式均可为人类服务 a错误 化石能源的能量虽然来自太阳能 但要经过数亿年的地质演变才能形成 且储量有限 为不可再生能源 b错误 在广大农村推广沼气对改善农村环境 节约能源意义重大 功在当代 利在千秋 c正确 无论技术先进与否 煤炭资源不可能取之不尽 用之不竭 d错误 故选c 1 2 3 4 2 功能关系 在高台跳水比赛中 质量为m的跳水运动员进入水中后受到水的阻力 包含浮力 而竖直向下做减速运动 设水对她的阻力大小恒为f 则在她减速下降深度为h的过程中 下列说法正确的是 g为当地的重力加速度 a 她的动能减少了fhb 她的重力势能减少了mghc 她的机械能减少了 f mg hd 她的机械能减少了mgh 答案 1 2 3 4 3 功能关系 多选 如图4所示 质量为m的木块放在光滑的水平面上 质量为m的子弹以速度v0沿水平方向射中木块 并最终留在木块中与木块一起以速度v运动 已知当子弹相对木块静止时 木块前进距离为l 子弹进入木块的深度为d 若木块对子弹的阻力f视为恒定 则下列关系式中正确的是 解析 答案 图4 1 2 3 4 解析画出运动过程示意图 从图中不难看出 当木块前进距离为l 子弹进入木块的深度为d时 子弹相对于地面发生的位移为l d 由牛顿第三定律知 子弹对木块的作用力大小也为f 子弹对木块的作用力对木块做正功 由动能定理得 1 2 3 4 木块对子弹的作用力对子弹做负功 由动能定理得 所以 本题正确选项为a c d 1 2 3 4 4 能量守恒定律的应用 如图5所示 一物体质量m 2kg 在倾角 37 的斜面上的a点以初速度v0 3m s下滑 a点距弹簧上端b的距离ab 4m 当物体到达b后将弹簧压缩到c点 最大压缩量bc 0 2m 然后物体又被弹簧弹上去 弹到最高位置为d点 d点距a点ad 3m 挡板及弹簧质量不计 g取10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 求 小数点后保留两位小数 解析 答案 图5 1 物体与斜面间的动摩擦因数 答案0 52 1 2 3 4 解析物体从开始位置a点到最后d点的过程中 弹性势能没有发生变化 动能和重力势能减少 机械能的减少量为 物体克服摩擦力产生的热量为q fs 其中s为物体