人教版高一物理必修二教学课件7.10能量守恒定律与能源(共32张PPT)

1、第十节 能量守恒定律与能源学习指南学习目标1.了解什么是常规能源，什么是新能源。2.知道能量的转化和转移的方向性以及第二类永动机不可能实现。3.通过能量的转化与转移的方向性，认识提高效率的重要性。4.了解能源与人类生存和社会发展的关系，使学生认识能源的合理利用与环境保护对可持续发展的重要意义。5.了解大量的能源消耗带来的全球性环境问题，树立环保意识。学习重点 能量守恒定律的内容。学习难点 理解能量守恒定律的确切含义，知道节约能源。221kxEP重力势能重力势能弹性势弹性势能能动能动能势能势能机械能机械能mghEP221mvEk知识回顾知识回顾能量 一、能量的概念 一个物体能够对外做功，我们就说

2、这个物体具有能量。讨论与思考： 能量之间有联系吗？太阳能的利用：太阳能的利用：太阳能转化为电能太阳能转化为电能内燃机车：内燃机车： 内能转化机械能内能转化机械能水电站：水电站：水的机械能转化为电能水的机械能转化为电能水果电池：水果电池： 化学能转化为电能化学能转化为电能不同形式的能之间可以在一定不同形式的能之间可以在一定条件的情况下相互转化条件的情况下相互转化能量守恒定律 1、能量守恒定律 2、导致能量守恒定律最后确立的两类重要事实是什么?1、导致能量守恒定律最后确立的两类重要事、导致能量守恒定律最后确立的两类重要事实是什么实是什么? 1718世纪许多机械专家就已经论证了永动机是不世纪许多机械

3、专家就已经论证了永动机是不可能的可能的法国科学院在法国科学院在1775年就正式决定，不再研究和试验年就正式决定，不再研究和试验任何永动机任何永动机历史上有很多人不相信能量守恒定律的人，挖空心思想发历史上有很多人不相信能量守恒定律的人，挖空心思想发明一种不消耗能量，却能不断对外做功的机器明一种不消耗能量，却能不断对外做功的机器永动机，永动机，你认为它一旦转动起来就能永远转动起来吗？你认为它一旦转动起来就能永远转动起来吗？ 能量耗散与能量守恒是否矛盾，能量耗散与能量守恒是否矛盾，该怎样理解该怎样理解? ? 能量耗散和能量守恒并不矛盾，能量耗散表明，能量耗散和能量守恒并不矛盾，能量耗散表明，在能源利

4、用的过程中，即在能量的转化过程中，在能源利用的过程中，即在能量的转化过程中，能量在数量上并没有减少但是可利用的品质上能量在数量上并没有减少但是可利用的品质上降低了，从便于利用变为不便于利用了。降低了，从便于利用变为不便于利用了。这是节这是节约能源的根本原因约能源的根本原因 内能总是自发地从高温内能总是自发地从高温物体向低温物体转移物体向低温物体转移而不会自发的由低温物而不会自发的由低温物体向高温物体转移体向高温物体转移 能量的耗散从能量转化的角度反能量的耗散从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程的方向性。映出自然界中宏观过程的方向性。 正是因为能量转化的方向性，能正是因为能量转化的方向性，能量

5、的利用受这种方向性的制约，所量的利用受这种方向性的制约，所以能量的利用是有条件的，也是有以能量的利用是有条件的，也是有代价的代价的 通过以上分析我们知道了：通过以上分析我们知道了：能源短缺能源短缺 2004年世界能源统计年鉴的最新数据显示，世界石油总储量为1.15万亿桶，仅供开采41年；全球天然气储量为176万亿立方米，仅供开采63年。日本权威能源研究机构也申明，全球煤炭埋藏量10316亿吨，可开采231年。 环境恶化化石燃料化石燃料 (煤和燃油煤和燃油) 的燃烧的燃烧空中死神空中死神酸雨酸雨 环境恶化大气污染大气污染一、能量守恒定律一、能量守恒定律 1内容：能量既不会消灭，也不会创生，内容：

6、能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另外一个物体，而在转化和一个物体转移到另外一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总和保持不变转移的过程中，能量的总和保持不变2建立过程建立过程二、能源和能量耗散二、能源和能量耗散 1内容：能量转化具有方向性内容：能量转化具有方向性2节约能源的重要意义节约能源的重要意义 通过本节课的学习我们知道了通过本节课的学习我们知道了1. WG= E重重3. W合合= E动动2. W弹弹= E弹弹 4. 其它力做的功其它力做的功重力、重力、(弹簧弹簧)弹力以外的力弹力以外的力与机械能的变化

7、之与机械能的变化之间的关系：间的关系： EW 其其它它力学领域中功能关系的主要形式有力学领域中功能关系的主要形式有功和能是紧密联系的，功和能的关系在力学领域主要有功和能是紧密联系的，功和能的关系在力学领域主要有哪几种表现形式？哪几种表现形式？在力学领域中功能关系的主要形式有：在力学领域中功能关系的主要形式有：（1）重力做功等于重力势能变化量的负值，即）重力做功等于重力势能变化量的负值，即 弹簧弹力做的功等于弹性势能变化量的负值，即弹簧弹力做的功等于弹性势能变化量的负值，即（2）外力做的总功等于物体的动能变化（动能定理），）外力做的总功等于物体的动能变化（动能定理）， 即即 （3）只有重力或弹力

8、做功的系统，系统机械能守恒（机械能守）只有重力或弹力做功的系统，系统机械能守恒（机械能守恒定律），即恒定律），即（4）除重力和弹力以外的其它力做的总功，等于系统机械能的）除重力和弹力以外的其它力做的总功，等于系统机械能的变化量（功能原理），即变化量（功能原理），即（5）一对滑动摩擦力对系统做的总功等于系统内能的增加，即）一对滑动摩擦力对系统做的总功等于系统内能的增加，即kEW总pGEWpWE 弹总总21EE/FWE 其 他机QEfs内相对|问题导学 （一）、能量守恒定律 1导致能量守恒定律最后确立的两类重要事实是：确认了 的不可能性和发现了各种 之间的相互联系和转化 2.内容：能量既不会 ，也

9、不会 ，它只会从一种形式 为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量 这就是能量守恒定律永动机永动机自然现象自然现象凭空产生凭空产生凭空消失凭空消失转化转化保持不变保持不变问题导学 1人类对能源的利用大致经历了三个时期，即柴薪时期、煤炭时期、石油时期自工业革命以来， 和 成为人类的主要能源 2 短缺和 恶化已经成为关系到人类社会能否持续发展的大问题 3燃料燃烧时一旦把自己的热量释放出去，就不会再次 聚集起来供人类重新利用电池中的化学能转化为电能，电能又通过灯泡转化为内能和光能，热和光被其他物质吸收之后变成周围环境的内能，我们无法把这些内能收集起来重新利用这种

10、现象叫做能量的耗散 4能量耗散表明，在能源的利用过程中，即在能量的转化过程中，能量在数量上并没有减少，但在可利用的品质上降低了，从便于利用的变成不便于利用的了这是能源危机更深层次的含义，也是“自然界的能量虽然守恒，但还是要节约能源”的根本原因煤煤石油石油能源能源环境环境自动自动问题导学 5能量的耗散从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程的 . 6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；原子和原子核内部的运动对应有原子能 7功和能的关系 功和能的关系可以从以下三个层次来理解和把握： (1)能量

11、有多种不同的形式，且不同形式的能量可以相互转化； (2)不同形式的能量之间的转化通过做功来实现，即做功的过程就是 的过程； (3)做了多少功就有多少能量从一种形式转化为另一种形式，即能量转化的多少可用做功的多少来量度方向性方向性能量转化能量转化问题导学 8几个重要的功能关系 (1)重力做功： 能和其他能相互转化，EpWG. (2)弹力做功： 能和其他能相互转化 (3)合外力做功： 能与其他形式能相互转化，EkW合 (4)除重力、系统内弹力外，其他力做的功：机械能与其他形式能相互转化W其他E机，这种关系常称做“功能原理”重力势重力势弹性势弹性势动动问题导学 (5)滑动摩擦力做功 滑动摩擦力可以对

12、物体做正功，也可以做负功，还可以不做功(如相对运动的两物体之一相对地面静止，则滑动摩擦力对该物体不做功) 在相互摩擦的物体系统中，一对相互作用的滑动摩擦力，对物体系统所做总功的多少与路径有关，其值是负值，等于摩擦力与相对位移的积，即WFl相对，表示物体系统损失了机械能，克服了摩擦力做功，E损QFl相对(摩擦生热) 一对滑动摩擦力做功的过程中能量的转化和转移的情况：一是相互摩擦的物体通过摩擦力做功将部分机械能转移到另一个物体上；二是部分机械能转化为内能，此部分能量就是系统机械能的损失量合作探究 例题1、.试说明下列现象中能量转化的情况.其中有的现象，你可能对过程的具体情况不太清楚，但是你起码能说

13、出：起初是什么形式的能量，最后又转化成什么形式的能量. （1）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_. （2）在阻尼振动中，单摆的振幅越来越小，最后停下来_. （3）你用力蹬自行车上一个斜坡_. （4）植物的光合作用_. （5）用太阳能电池作动力的电动汽车在赛车场上奔驰_. （6）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. _.机械能内能机械能内能化学能机械能光能化学能光能电能机械能化学能内能机械能电能机械能合作探究 例题2、关于能的转化与守恒定律，下列说法错误的是（ ） A.能量能从一种形式转化为另一种形式，但不能从一个物体转移到另一物体 B.能

14、量的形式多种多样，它们之间可以相互转化 C.一个物体能量增加了，必然伴随着别的物体的能量减少了 D.因为能量守恒，所以“能源危机”是不可能的AD合作探究 例题3、一质量为2 kg的物块从离地80 m高处由静止下落，测得落地速度为30 m/s，求下落过程中产生的内能.（g取10 m/s2）222:121212 10 802 302700mghmvQQmghmvJJJ 解 由能量守恒定律有 合作探究 例题4、.如图所示，一固定的楔形木块，其斜面的倾角为=30，另一边与地面垂直，顶上有一定滑轮，一柔软的细线跨过定滑轮，两端分别与物块A和B连接，A的质量为4m，B的质量为m.开始时将B按在地上不动，然

15、后放开手，让A沿斜面下滑而B上升.物块A与斜面间无摩擦.设当A沿斜面下滑s距离后，细线突然断了.求物块B上升的最大高度.4mgTFNFmgTFSs2:,14sin4225mgmg Smm vvgS 解 断线前 整个系统由动能定律有22,1122565Bvmvmg hhSgBhShS 断线后上升到最高点的过程中动能全部转化为势能即 全程上升的最大高度巩固与练习 1、.电机带动水平传送带以速度v匀速传动，一质量为m的小木块由静止轻放在传送带上，若小木块与传送带之间的动摩擦因数为，如图所示，当小木块与传送带相对静止时，求： (1)小木块的位移； (2)传送带转过的路程； (3)小木块获得的动能； (

16、4)摩擦过程产生的摩擦热； (5)电机带动传送带匀速转动输出的总能量.mgfFNFS22:(1)1cossin22cossinvmgmgSmvSg解由动能定理有 (2)传送带转过的路程； (3)小木块获得的动能； (4)摩擦过程产生的摩擦热；2: (2)cossincossinvvtaggvLvtg解小 木 块 的 加 速 时 间 传 送 带 转 过 的 路 程 2211(3)022kEmvmv小木块获得的动能 2222(4)cossin2cossin2cossincos2cossinfvvvSLSgggmgvQFSg相对位移 摩擦过程产生的摩擦热 巩固与练习 (5)电机带动传送带匀速转动输出

17、的总能量.222(5)cos1sin22cossincoscossinpkEEEQmgvmgsmvgmgvg总 2coscossinfmgvEF Lg总或巩固与练习 2、所示，质量为m的子弹，以速度v1水平射入放在水平光滑桌面上质量为M的木块中，子弹未穿出木块.设子弹和木块的共同速度为v2，木块的位移为s2，子弹的位移为s1，子弹对木块的位移为s，子弹与木块间的相互作用力为f.求在此过程中，系统增加的内能Q.22121222221212:11:221:021122mfsmvmvMfsMvQf ssmvmM v解 方法一对子弹 对木块 221222121211221122mvmM vQQf ssmvmM v方法二由能量守恒定律有f