第7章第十节能量守恒定律与能源

1、第十节能量守恒定律与能源第十节能量守恒定律与能源课标定位课标定位学习目标：学习目标：1.了解各种不同形式的能，知道了解各种不同形式的能，知道能量守恒定律确定的两类重要事实能量守恒定律确定的两类重要事实2能够叙述能量守恒定律的内容，会用能量能够叙述能量守恒定律的内容，会用能量守恒的观点分析、解释一些实际问题守恒的观点分析、解释一些实际问题3了解能量耗散，知道能源短缺和环境恶化了解能量耗散，知道能源短缺和环境恶化问题，增强节约能源和环境保护意识问题，增强节约能源和环境保护意识重点难点：对能量守恒定律的理解及应用重点难点：对能量守恒定律的理解及应用核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练知能

2、优化训练知能优化训练第十节第十节课前自主学案课前自主学案课前自主学案课前自主学案一、能量守恒定律一、能量守恒定律1定律内容：能量既不会凭空产生，也不会定律内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式凭空消失，它只能从一种形式_为另一种形为另一种形式，或者从一个物体式，或者从一个物体_到别的物体，在转化到别的物体，在转化或转移的过程中，或转移的过程中，_保持不变保持不变2建立定律的两个重要事实建立定律的两个重要事实(1)确认了确认了_的不可能性的不可能性(2)各种自然现象之间能量的各种自然现象之间能量的_与与_转化转化转移转移能量的总量能量的总量永动机永动机相互联系相互联系转化转化

3、3机械能守恒定律与能量守恒定律的关系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机械能守恒定律是普遍的_的特的特种背景下一种特殊表现形式种背景下一种特殊表现形式二、能源和能量消散二、能源和能量消散1能量耗散能量耗散燃料燃烧时把自己的热量释放出去，电池中燃料燃烧时把自己的热量释放出去，电池中的化学能转化为电能，它又通过灯泡转化成的化学能转化为电能，它又通过灯泡转化成_和和_，热和光被其他物体吸收之后变，热和光被其他物体吸收之后变成周围环境的成周围环境的_，我们无法把这些散失的，我们无法把这些散失的能量收集起来重新利用能量收集起来重新利用能量守恒定律能量守恒定律内能内能光能光能内能内能

4、2能源危机的含义能源危机的含义在能源的利用过程中，即在能量的转化过程在能源的利用过程中，即在能量的转化过程中，能量在数量上中，能量在数量上_，但在可利用的，但在可利用的品质上品质上_了，从便于利用的变成了，从便于利用的变成_的了的了3能量转化的方向性与节约能源的必要性能量转化的方向性与节约能源的必要性_反映了能量转化的宏观过程具有方反映了能量转化的宏观过程具有方向性，所以能源的利用是有条件的，也是有向性，所以能源的利用是有条件的，也是有代价的，所以自然界的能量虽然代价的，所以自然界的能量虽然_，但还，但还是很有必要节约能源是很有必要节约能源并未减少并未减少降低降低不便于利用不便于利用能量耗散能

5、量耗散守恒守恒核心要点突破核心要点突破一、对功与能关系的理解一、对功与能关系的理解1功是能量转化的量度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的做功的过程就是各种形式的能量之间转化化(或转移或转移)的过程且做了多少功，就有多的过程且做了多少功，就有多少能量发生转化少能量发生转化(或转移或转移)，因此，功是能量，因此，功是能量转化的量度转化的量度2不同形式的能量变化与不同的功对应不同形式的能量变化与不同的功对应能量的转化必须通过做功才能实现，某种力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

6、的能量变化相联系做功往往与某一具体形式的能量变化相联系，即功能关系，即功能关系常见的力做功与能量转化的对应关系如下常见的力做功与能量转化的对应关系如下(即功能关系即功能关系)即时应用即时应用 (即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)1一质量为一质量为1 kg的物体被人用手以的物体被人用手以2 m/s的速度竖直向上匀速提升的速度竖直向上匀速提升1 m，则下列说法，则下列说法正确的是正确的是(g取取10 m/s2)()A物体上升过程中机械能守恒物体上升过程中机械能守恒B物体的机械能增加物体的机械能增加10 JC合外力对物体做功合外力对物体做功2 JD物体克服重力做功物体克服重力做功2 J解析：解析

7、：选选B.物体匀速上升，动能不变，重力物体匀速上升，动能不变，重力势能增加，机械能增加，势能增加，机械能增加，A错；由力的平衡错；由力的平衡条件可知手对物体的力大小等于条件可知手对物体的力大小等于10 N，故手，故手对物体做功对物体做功10 J，机械能增加，机械能增加10 J，B对；合对；合外力做功为零，外力做功为零，C错；重力做功为错；重力做功为10 J，即人克服重力做功即人克服重力做功10 J，D错错二、能量守恒定律二、能量守恒定律1定律表达式：定律表达式：E初初E终终；E增增E减减2对定律的进一步理解对定律的进一步理解(1)该定律是贯穿整个物理学的基本规律之该定律是贯穿整个物理学的基本规

8、律之一，是学习物理学的一条主线一，是学习物理学的一条主线(2)要分清系统中有多少种形式的能，发生要分清系统中有多少种形式的能，发生了哪些转化和转移了哪些转化和转移(3)滑动摩擦力与相对距离的乘积在数值上滑动摩擦力与相对距离的乘积在数值上等于系统产生的内能，即等于系统产生的内能，即QFl相相特别提醒：特别提醒：某种形式的能量减少，一定存在某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加，且减少量一定和增加其他形式的能量增加，且减少量一定和增加量相等量相等3用能量守恒定律解题的基本步骤用能量守恒定律解题的基本步骤(1)分清有多少种形式的能分清有多少种形式的能(如机械能、内能如机械能、内能、电能等、电

9、能等)在变化在变化(2)分别列出减少的能量分别列出减少的能量E减减和增加的能量和增加的能量E增增的表达式的表达式(3)列式求解列式求解用能量观点去分析、解决物理问题，往往具用能量观点去分析、解决物理问题，往往具有简便、适用范围广等优点同学们要逐步有简便、适用范围广等优点同学们要逐步养成用能量的观点分析、解决问题的素养养成用能量的观点分析、解决问题的素养即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)2(2011年眉山高一检测年眉山高一检测)如图如图7101所示所示，一小孩从公园中粗糙的滑梯上自由加速滑，一小孩从公园中粗糙的滑梯上自由加速滑下，其能量的变化情况是下，其能量的变化情况是()

10、A重力势能减小，动能不变，机械能减小重力势能减小，动能不变，机械能减小，总能量减小，总能量减小B重力势能减小，动能增加，机械能减小重力势能减小，动能增加，机械能减小，总能量不变，总能量不变C重力势能减小，动能增加，机械能增加重力势能减小，动能增加，机械能增加，总能量增加，总能量增加D重力势能减小，动能增加，机械能守恒重力势能减小，动能增加，机械能守恒，总能量不变，总能量不变解析：解析：选选B.由能量转化和守恒定律可知，小由能量转化和守恒定律可知，小孩在下滑过程中总能量守恒，故孩在下滑过程中总能量守恒，故A、C均错均错；由于摩擦力要做负功，机械能不守恒，故；由于摩擦力要做负功，机械能不守恒，故D

11、错；下滑过程中重力势能向动能和内能转错；下滑过程中重力势能向动能和内能转化，故只有化，故只有B正确正确课堂互动讲练课堂互动讲练 (2011年浙江宁波高一检测年浙江宁波高一检测)试说明下列试说明下列现象中能量是怎样转化的现象中能量是怎样转化的对能量转化的认识对能量转化的认识例例1(1)在水平公路上行驶的汽车，发动机熄火在水平公路上行驶的汽车，发动机熄火之后，速度越来越小，最后停止之后，速度越来越小，最后停止(2)电风扇通电后开始转动，断电后转动着电风扇通电后开始转动，断电后转动着的风扇又慢慢停下来的风扇又慢慢停下来(3)火药爆炸产生燃气，子弹在燃气的推动火药爆炸产生燃气，子弹在燃气的推动下从枪膛

12、发射出去，射穿一块钢板，速度减下从枪膛发射出去，射穿一块钢板，速度减小小(4)用柴油机带动发电机发电，供给电动水用柴油机带动发电机发电，供给电动水泵抽水，把水从低处抽到高处泵抽水，把水从低处抽到高处【思路点拨思路点拨】物体间发生能量转移时，能物体间发生能量转移时，能量的形式不变；而发生能量的转化时，能量量的形式不变；而发生能量的转化时，能量的形式要发生变化在确定能量的转化时，的形式要发生变化在确定能量的转化时，可以从消耗什么能，得到什么能进行比较来可以从消耗什么能，得到什么能进行比较来确定确定【精讲精析精讲精析】(1)在水平公路上行驶的汽在水平公路上行驶的汽车，发动机熄火之后，速度越来越小，最

13、后车，发动机熄火之后，速度越来越小，最后停止这一过程中，汽车所受的阻力做负功停止这一过程中，汽车所受的阻力做负功，机械能转化为内能，机械能转化为内能(2)电风扇通电后开始转动，电流做功，电电风扇通电后开始转动，电流做功，电能转化为机械能，有一部分转化为内能；断能转化为机械能，有一部分转化为内能；断电后转动着的风扇又慢慢停下来，阻力做负电后转动着的风扇又慢慢停下来，阻力做负功，机械能转化为内能功，机械能转化为内能(3)火药爆炸产生燃气，化学能转化为内能火药爆炸产生燃气，化学能转化为内能；子弹在燃气的推动下从枪膛发射出去，推；子弹在燃气的推动下从枪膛发射出去，推力做功，内能转化为机械能；子弹射穿一

14、块力做功，内能转化为机械能；子弹射穿一块钢板，速度减小，阻力做负功，机械能转化钢板，速度减小，阻力做负功，机械能转化为内能为内能(4)用柴油机带动发电机发电，化学能转化用柴油机带动发电机发电，化学能转化为机械能，又转化为电能；发电机发电后供为机械能，又转化为电能；发电机发电后供给电动水泵抽水，电流做功，电能转化为机给电动水泵抽水，电流做功，电能转化为机械能；电动水泵把水从低处抽到高处，水泵械能；电动水泵把水从低处抽到高处，水泵对水做功，使水泵的机械能传递给水对水做功，使水泵的机械能传递给水【答案答案】见精讲精析见精讲精析【方法总结方法总结】一种形式的能量减少时，一一种形式的能量减少时，一定有另

15、外形式的能量增加，一个物体的能量定有另外形式的能量增加，一个物体的能量减少时，一定有其他物体的能量增加，不管减少时，一定有其他物体的能量增加，不管能量如何转移和转化，能量的总和保持不变能量如何转移和转化，能量的总和保持不变变式训练变式训练1(2011年厦门市高一检测年厦门市高一检测)自由自由摆动的秋千幅度越来越小，直至最后停止摆摆动的秋千幅度越来越小，直至最后停止摆动，对于该过程，下列说法正确的是动，对于该过程，下列说法正确的是()A机械能守恒机械能守恒B能量正在消失能量正在消失C减少的机械能转化为内能减少的机械能转化为内能D只有动能和势能相互转化只有动能和势能相互转化解析：解析：选选C.在秋

16、千摆动过程中，空气阻力做在秋千摆动过程中，空气阻力做功，机械能减少，转化为内能，但能量不会功，机械能减少，转化为内能，但能量不会消失，消失，C正确正确 某地平均风速为某地平均风速为5 m/s，已知空气密度，已知空气密度是是1.2 kg/m3，有一风车，它的车叶转动时可，有一风车，它的车叶转动时可形成半径为形成半径为12 m的圆面如果这个风车能将的圆面如果这个风车能将圆面内圆面内10%的气流动能转变为电能，则该风的气流动能转变为电能，则该风车带动的发电机功率是多大？车带动的发电机功率是多大？ 能量守恒定律的应用能量守恒定律的应用例例2【思路点拨思路点拨】在本题研究的过程中，气流在本题研究的过程中

17、，气流动能的动能的10%转化为电能，即在时间转化为电能，即在时间t内吹到内吹到风车上气流的动能的风车上气流的动能的10%转化为电能转化为电能【答案答案】3.4 kW【方法总结方法总结】建构一个气流圆柱体模型是建构一个气流圆柱体模型是关键，只有处于这个圆柱体内的空气在关键，只有处于这个圆柱体内的空气在t内内才能作用于风车上，电能就是这些气流的动才能作用于风车上，电能就是这些气流的动能转化而来的能转化而来的变式训练变式训练2一水电站，水流的落差为一水电站，水流的落差为20 m，水流冲击水轮发电机后，水流能，水流冲击水轮发电机后，水流能20%转化转化为电能，若发电机的功率为电能，若发电机的功率200

18、 kW，则每分钟，则每分钟流下的水量是流下的水量是_m3(g取取10 m/s2)解析：解析：设每分钟水的流量为设每分钟水的流量为Q，则在则在1分钟内流下的水的质量分钟内流下的水的质量m QQ在在1分钟内流下的水减少的重力势能分钟内流下的水减少的重力势能 EpmghQgh答案：答案：300 (2011年辽宁联考年辽宁联考)如图如图7102所示，所示，质量为质量为m的小铁块的小铁块A以水平速度以水平速度v0冲上质量冲上质量为为M、长为、长为l置于光滑水平面置于光滑水平面C上的木板上的木板B，正好不从木板上掉下，已知正好不从木板上掉下，已知A、B间的动摩间的动摩擦因数为擦因数为，此时木板对地位移为，

19、此时木板对地位移为x，求这一，求这一过程中：过程中：功能关系的应用功能关系的应用例例3图图7102(1)木板增加的动能；木板增加的动能；(2)小铁块减少的动能；小铁块减少的动能；(3)系统机械能的减少量；系统机械能的减少量；(4)系统产生的热量系统产生的热量【思路点拨思路点拨】在此过程中摩擦力做功的情在此过程中摩擦力做功的情况是：况是：A和和B所受摩擦力分别为所受摩擦力分别为F1、F2，且，且F1F2mg，A在在F1的作用下做匀减速运的作用下做匀减速运动，动，B在在F2的作用下做匀加速运动；当的作用下做匀加速运动；当A滑滑动到动到B的右端时，的右端时，A、B达到相同的速度达到相同的速度v，正好不掉下正好不掉下【答案答案】见自主解答见自主解答【方法总结方法总结】通过本题可以看出摩擦力通过本题可以看出摩擦力做功可从以下两个方面理解