19-20 第7章 10．能量守恒定律与能源

10.能量和能量守恒定律学习目标 1。了解能量守恒定律的内容。(关键)2。理解能量守恒定律的确切含义。3.掌握运用能量守恒定律解决问题的方法。(关键)4。知道能量转换的方向。(困难)首先，能量守恒定律1.法律的内容能量既不会产生也不会消失。它只能从一种形式转换到另一种形式，或者从一个对象转换到另一个对象。在转化或转移的过程中，能量总量将保持不变。2.制定法律的两个重要事实证实了永动机的不可能性。(2)各种自然现象之间能量的相互关系和转换。3.机械能守恒定律和能量守恒定律的关系机械能守恒定律是在能量守恒定律的特殊背景下的一种特殊表现形式。二。能量和能量耗散1.能量损耗一旦燃料在燃烧过程中释放热量，它就不会自动聚集起来供人类再次使用。电池中的化学能转化为电能，电能又通过灯泡转化为内部能量和光能。热和光被其他物体吸收后，就成为周围环境的内能。我们不能收集和再利用这些失去的能量。这种现象被称为能量耗散。2.能源危机的含义在能量利用的过程中，即在能量转换的过程中，虽然能量的数量没有减少，但可用能量的质量却降低了，从方便到不方便使用。3.能源转换的方向和节能的必要性能量耗散反映了能量转化的宏观过程是有方向性的，因此能量的利用是有条件的，是有代价的。因此，尽管自然界中的能量是守恒的，但仍然有必要节约能源。1.思考和判断(对错对号)(1)当一个物体的能量减少时，其他物体的能量必须增加。()(2)做功越多，转换的能量就越多。()(3)一个物体做多少功，就有多少能量消失。()(4)煤、石油和天然气属于常规能源。()(5)上升的烟灰和散落的碳灰可以重新组合成一堆煤。2.煤、石油、天然气和生物质能作为能源的共同特点是()答：它们都是可再生能源，取之不尽用之不竭。B.它们都是不可再生能源，使用越来越少。C.来自太阳辐射的能量D.污染环境的能源的煤炭、石油和天然气都是不可再生能源，造成了严重的环境污染。生物质能是一种可再生能源，对环境没有或几乎没有污染，但它们都来自太阳辐射。因此，选项C是正确的，而其他选项是错误的。3.“天舟一号”的成功发射将迎来“空间站时代”。如图所示，当“天舟1号”点火后垂直加速，忽略其质量变化时，“天舟1号”将具有以下特征A.重力势能降低，动能降低，机械能降低B.重力势能降低，动能增加，机械能增加重力势能增加，动能减少，机械能减少重力势能增加，动能增加，机械能增加“天舟1号”在垂直加速时高度和速度都有所提高。从EP=MGH和EK=MV2可知，它的重力势能增加，动能增加，所以机械能增加，D是正确的。4.水袋。如果有人从侧面慢慢推动装有液体的袋壁，使其变形到如图所示的位置，则袋和液体的重心将是()A.逐渐增加B.逐渐下降C.先减少后增加D.常数当一个人对液体做正功时，液体的机械能增加，液体的缓慢运动可以被认为是恒定的动能、增加的重力势能和增加的重心。a是正确的。功能关系的理解和应用1.功能关系概述(1)不同形式能量之间的转换是通过做功来实现的。做功的过程就是能量转换的过程。(2)功是能量转换的量度。做了多少功，转换了多少能量。2.工作和能量之间的关系Sinc重力势能的减少重力势能够改变工作组=Ep1-Ep2消极工作重力势能增加弹性做功积极的成就弹性势能降低弹性势能够改变w炸弹=Ep1-Ep2消极工作弹性势能增加一起工作积极的成就动能增加动能变化w合在一起=Ek2-Ek1消极工作动能减少除了重力(或系统中的弹性力)之外，其他力也起作用积极的成就机械能增加机械能的变化外部w=E2-E1消极工作机械能的减少示例1(多项选择)如图所示，可移动滑轮下有1千克的质量。线的一端系在天花板上，另一端缠绕在活动滑轮上。线的另一端以F=6 N的恒定力垂直向上拉动。滑轮和线的质量不计算在内，所有摩擦力也不计算在内。1秒后，然后()A.重力势能增加B.拉力f做功12 j。C.物体的动能增加了10 j。D.物体的机械能增加了12 j。阿卜杜勒如图所示，物体受到两种力的作用：拉力F=2F和重力mg。根据牛顿第二定律，f-mg=ma，a=2 m/S2，物体从静止开始移动，1s的位移是：x=at2=212m=1m，重力势能增加，EP=mgx=10j，a是正确的。拉力f的作用点是绳索的终点，在物体移动1米的过程中，绳索终点的位移是x=2x=2米。因此，拉力f所做的功是w=FX=62j=12j，所以b是正确的。C.速度v=at=2 m/s2，物体动能增加ek=mv2=122j=2j，所以c错了；D.拉力做功等于物体机械能的增加，所以物体的机械能增加12 J，所以d是正确的。运用函数关系解决问题的关键解决函数关系问题的关键是深刻理解不同函数关系的含义：(1)重力做功是物体重力势能变化的原因。重力做功的量会减少重力势能。(2)弹力做功是弹簧弹性势能变化的原因。弹力做功的量减少了弹性势能。(3)合成功是物体动能变化的原因。动能随着做功的增加而增加。(4)系统中除重力和弹性力之外的力所做的功是机械能变化的原因。机械能和其他力一样增加。1.(多选)如图所示，扶手电梯与水平地面之间的角度为30，一个质量为M的人站在电梯上。当电梯从静止到向上倾斜做匀速加速运动时，电梯上的人的压力是他体重的两倍。在人随电梯高度H上升的过程中，下列说法是正确的(重力加速度为G)()A.人类重力势能增加镁B.人类机械能增加镁C.人体动能增加D.电梯加速度是交流电梯克服人类重力的功是毫伽，所以人类重力势能增加毫伽，所以A是正确的；根据牛顿第二定律，垂直方向上有n-mg=may，解是ay=0.25g。根据平行四边形法则，电梯的加速度是：a=0.5g，所以d是错误的。人体上的合力是：f=ma=mg。根据动能定理，ek=f=mgh，所以c是正确的。人类机械能的增加等于重力势能的增加和动能的增加之和，即2mH，所以b是错误的。所以a和c是正确的，b和d是错误的。能量守恒定律的理解和应用1.适用范围能量守恒定律是贯穿物理学的基本定律，普遍适用于各种自然现象。2.表示(1)初始能量=最终能量，初始状态下所有能量的总和等于最终状态下所有能量的总和。(2)E增加=E减少，这些能量的增加等于这些能量的减少。3.应用步骤(1)明确研究对象和过程。(2)确定在此过程中哪些形式的能量在变化。(3)确定哪个能量增加，哪个增加(5)驱动传送带恒速旋转的电机输出的总能量。想法：在计算第四个问题时，滑动摩擦力应该乘以木块相对于皮带的位移，而不是相对于地面的位移。(2)应该理解的是，电动机驱动传送带以恒定的速度旋转以输出能量，这意味着由小木块和摩擦生热获得的动能的总和。分析当小木块放在传送带上时，速度为0，它们被传送带的滑动摩擦力均匀地加速。在达到与传送带相同的速度后，它们将不会受到摩擦力。在整个过程中，小木块获得一定的动能，系统因摩擦产生一定的热量。(1)对于小木块，当相对滑动时，a= g由 g=ma获得。从v=at，时间t=开始。那么位移l=at2=。(2)传送带总是以恒定的速度移动，转动距离s=vt=。(3)从小木块获得的动能ek=mv2。(4)摩擦过程中产生的热量q= mgg (s-l)=mv2。(5)从能量的转换和守恒出发，电机输出的总能量转化为小木块的动能和摩擦产生的热量，因此总能量E=ek q=mv2。回答 (1) (2) (3)mv2 (4)mv2 (5)mv2(1)摩擦工作的特点(1)无论是静摩擦还是滑动摩擦，它们都可以做负功或正功或不做。(2)一对相互作用和相互反作用的静摩擦力所做的总功为零；然而，由一对相互作用并相互反作用的滑动摩擦力所做的总功必须是负的。(2)摩擦引起的内能的计算Q=FfX相位，其中FF指滑动摩擦力的大小，X相位指发生摩擦的物体之间的相对位移的大小。2.如图所示，在一个平滑的水平面上，一块质量为M的长木块以一定的初始速度向右侧匀速移动。质量为M的小铁块被轻轻地放在长木块的右端，没有初始速度。小铁块和长木块之间的动摩擦系数为。当小铁块相对于长木块L在长木块上滑动时，它与长木块保持相对静止。这时，长木块对地面的位移是L .在寻找的过程中：(1)小铁块增加动能；(2)长木块降低动能；(3)系统机械能的减少；(4)系统产生的热量。分析在这个过程中画出两个物体的位移图，如图所示。(1)根据动能定理，得到微米g(l-l)=ek，即小铁块动能的增加等于小铁块上滑动摩擦所做的功。(2)摩擦对长木块做负功，根据函数关系得到ekm=-mgl，即长木块减少的动能等于长木块克服摩擦的功微米gl。(3)系统机械能的减少等于系统克服摩擦所做的功e=微米GL。(4)m和m之间的相对滑动位移为l，根据能量守恒定律，q=微米GL，即摩擦对系统所做的总功等于系统产生的热量，也等于系统减少的机械能。回答(1)mgg(l-l)(2)mgl(3)mgl(4)mgl能源及其开发利用1.人类与能源的关系(1)有利方面：能源的利用给人类生活带来了巨大的改善。人类社会的每一次重大经济飞跃和生产革命都与新能源和动力机械的利用密切相关。能源消耗量已经成为一个国家或地区经济发展水平的重要指标。(2)缺点：大量使用能源会给环境带来很大的破坏，如空气污染、温室效应、酸雨等，给人类带来很大的危害。2.传统能源和新能源的转换能源短缺和环境恶化指的是()(1)煤和石油的开采与技术有关。在目前的技术条件下，煤和石油的开采是有限的，这就是所谓的能源短缺。(2)煤炭和石油资源有限。以今天的剥削速度煤和石油是由数亿年前的生物残骸形成的。这些能量不能再生或再利用。他们的储备是有限的，而不是取之不尽的。这就是提到的能源短缺。正确；当使用能源时，有害气体会排放出来污染空气。这就是提到的环境恶化。正确。因此D是正确的。(1)能源的开发和利用应以人为本，以可持续发展为基础。(2)应优先使用新能源。新能源的共同特点是可再生、取之不尽、绿色无污染。3.关于能源的使用，下列说法是不正确的()A.由于中国有无限的煤和石油储备，在我国发展太阳能和核能是完全没有必要的。能量利用的过程实质上是能量转化和转移的过程。人类社会使用的能源主要是煤、石油和天然气。煤、石油和天然气的化学能归根结底来自太阳能。石油、煤等。是储量有限的不可再生能源。虽然使用的总能量是相同的，但是能量的质量降低了，可重复使用的能量越来越少。因此，新能源的开发和利用是当今世界各国面临的问题。甲是错的，乙、丙和丁是对的。课堂上的小结1.能量耗散意味着可用的能量最终成为周围环境的内部能量。我们不能收集和再利用失去的能量。2.能量耗散反映了能量转换的宏观方向，因此能量的使用是有条件的和昂贵的。尽管自然界中的能量是守恒的，但仍有必要节约能源。3.工作和能量之间的关系：工作是能量转换的一种度量。了解脉搏网络1.装有太阳能电风扇的帽子在市场上出售(如图所示)。在阳光的照射下，小电风扇快速旋转，在炎热的夏天会带来些许凉爽。该装置的能量转换为()A.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.机械能太阳能电能面板中的太阳能转化为电能，小电机中的电能转化为机械能。2.下面关于做功的力和相应的能量变化的陈述是正确的()A.一起做积极的工作会增加机械能如果一起做正功，物体的动能肯定会增加。摩擦确实起作用，物体的机械能必须减少D.如果我们一起做负功，重力势能肯定会减少。除重力之外的其他力所做的功等于物体机械能的变化，除重力之外的其他力所做的正功等于物体机械能的增加，所以A和C是错误的；根据动能定理，可以看出合力所做的功是动能变化的量度。如果合力做正功，物体的动能肯定会增加。重力势能的变化取决于重力是否起作用，所以B是正确的，D是错误的。因此，B.3.韩是第一位赢得冬奥会冰雪项目的中国运动员。在自由式滑雪空中技巧比赛中，他保持同样的姿势，沿着“滑行区”滑了一段距离。重力