河北省涞水县石亭中学高中物理能量守恒定律与能源课件新人教版必修

1、10 能量守恒定律与能源 我们生活在一个复杂而多变的世界中，我们生活在一个复杂而多变的世界中，物质物质、能量能量、信息信息是构成世界的基本要素。能量无处不在，能量转化无是构成世界的基本要素。能量无处不在，能量转化无时不有。那么：时不有。那么： 常见的能量有哪些形式呢？常见的能量有哪些形式呢？ 能量的转化是如何实现的？能量的转化是如何实现的？ 能量转化遵循什么规律呢？能量转化遵循什么规律呢？ 能量会被永久地利用吗？能量会被永久地利用吗？一、能量守恒定律确立的依据一、能量守恒定律确立的依据2.2.能量的多样性能量的多样性对应于不同的运动形式，能量的形式也是多种多样的。机对应于不同的运动形式，能量的

2、形式也是多种多样的。机械能对应机械运动，内能对应大量微观粒子的热运动械能对应机械运动，内能对应大量微观粒子的热运动我们所知道的能量的形式：我们所知道的能量的形式： 机械能、内能、电能、太阳能、化学能、生物能、原机械能、内能、电能、太阳能、化学能、生物能、原子能等子能等一个物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量。一个物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量。1.1.能量的概念能量的概念能量形式能量形式含含 义义实实 例例机械能机械能机械能是与物体的运动或机械能是与物体的运动或位置的高度、形变相关的位置的高度、形变相关的能量，表现为动能和势能。能量，表现为动能和势能。流动的河水、被流动的河水

3、、被拉开的弓、声音拉开的弓、声音等等内能内能内能是组成物体的分子的内能是组成物体的分子的无规则运动所具有的动能无规则运动所具有的动能和势能的总和和势能的总和一切由分子构成一切由分子构成的物质的物质电能电能电能是与电有关的能量电能是与电有关的能量电器设备所消耗电器设备所消耗的能量都是电能的能量都是电能能量形式能量形式含含 义义实实 例例电磁能电磁能电磁能是以各种各样的电磁电磁能是以各种各样的电磁波的形式传播的能量波的形式传播的能量可见光、紫外线、可见光、紫外线、微波和红外线等微波和红外线等核能核能核能是一种储存在原子核内核能是一种储存在原子核内部的能量，原子核发生核反部的能量，原子核发生核反应时

4、，会释放出巨大的能量应时，会释放出巨大的能量核潜艇、核电站、核潜艇、核电站、核武器等核武器等化学能化学能化学能是指储存在化合物的化学能是指储存在化合物的化学键里的能量化学键里的能量巧克力、燃料等巧克力、燃料等都储存有化学能都储存有化学能3.3.能量的转化能量的转化太阳能的利用：太阳能转化为电能太阳能的利用：太阳能转化为电能内燃机车：内能转化为机械能内燃机车：内能转化为机械能食物的化学能转化成为维持食物的化学能转化成为维持生命所必须的内能和机械能。生命所必须的内能和机械能。水电站：水的机械能转化水电站：水的机械能转化为电能为电能水果电池：化学水果电池：化学能转化为电能能转化为电能电能转化为内能电

5、能转化为内能电能转化为机械能电能转化为机械能在一定条件下，各种形式的能量可以相互转化和转移在一定条件下，各种形式的能量可以相互转化和转移能量转移：能量转移：例如运动的甲钢球碰击静止的乙钢球、例如运动的甲钢球碰击静止的乙钢球、在热传递过程中等。在热传递过程中等。能量转化：能量转化：例如例如小朋友滑滑梯、水力发电、火力小朋友滑滑梯、水力发电、火力发电、电流通过电热器时等等。发电、电流通过电热器时等等。特点：特点：能量的形式没有变能量的形式没有变特点：特点：能量的形式发生变化能量的形式发生变化例例1.1.指出下列现象中能量的转化或转移情况：指出下列现象中能量的转化或转移情况：（1 1）人在跑步时，身

6、体发热（）人在跑步时，身体发热（）（2 2）风吹动帆船前进（）风吹动帆船前进（）（3 3）放在火炉旁的冷水变热（）放在火炉旁的冷水变热（ ）（4 4）电流通过灯泡，灯泡发光（）电流通过灯泡，灯泡发光（）（5 5）植物进行光合作用（）植物进行光合作用（）化学能转化为内能化学能转化为内能风的机械能转移到帆船上风的机械能转移到帆船上内能由火炉转移给水内能由火炉转移给水电能转化为光能电能转化为光能光能转化为化学能光能转化为化学能二、能量守恒定律二、能量守恒定律1.1.内容：内容： 能量既不会消失，也不会产生，它只能从一种形式转能量既不会消失，也不会产生，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转

7、移到另一个物体，而化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移过程中，能量的总量保持不变在转化和转移过程中，能量的总量保持不变2.2.定律的表达式定律的表达式 E E初初E E终终 ；E E增增 E E减减3.3.说明说明（1 1）能量守恒定律是最基本、最普遍、最重要的自然规律）能量守恒定律是最基本、最普遍、最重要的自然规律之一。任何形式的能量之间都可以转化，但转化过程并不之一。任何形式的能量之间都可以转化，但转化过程并不减少它们的总量。减少它们的总量。（2 2）分析物理过程、求解实际问题时，对减少的某种能量，）分析物理过程、求解实际问题时，对减少的某种能量，要追踪它的去向；对

8、增加的能量，要能查寻它的来源。可要追踪它的去向；对增加的能量，要能查寻它的来源。可以按照以按照“总的减少量总的减少量= =总的增加量总的增加量”列出数学方程。列出数学方程。（3 3）能源利用实际就是不同形式能量之间的转换，把不便）能源利用实际就是不同形式能量之间的转换，把不便于人们利用的能量形式转变成便于利用的形式。于人们利用的能量形式转变成便于利用的形式。三、能源和能量耗散三、能源和能量耗散1.1.人类利用能源大致经历了三个时期，即柴薪时期，煤人类利用能源大致经历了三个时期，即柴薪时期，煤炭时期，石油时期。炭时期，石油时期。2.2.能量耗散：燃料燃烧时一旦能量耗散：燃料燃烧时一旦把自己的热量

9、释放出去，它就把自己的热量释放出去，它就不会自动聚集起来供人类重新不会自动聚集起来供人类重新利用。利用。( (能量转化的方向性）能量转化的方向性）3.3.为什么要节约能源为什么要节约能源 （1 1）能源短缺）能源短缺（2 2）环境恶化）环境恶化（3 3）能量耗散）能量耗散 四、功能关系四、功能关系 重力做功重力做功 重力势能的变化：重力势能的变化：W WG G= = E E重重2.2.合外力做功合外力做功 动能的变化：动能的变化： W W合合= = E E动动3.3.弹簧弹力做功弹簧弹力做功 弹性势能的变化：弹性势能的变化：W W弹弹= = E E弹弹不同形式的能量之间的转化是通过做功实现的。

10、不同形式的能量之间的转化是通过做功实现的。当当W WG G外外0 0时，时，E E0 0，机械能增加，机械能增加 当当W WG G外外0 0时，时，E E0 0，机械能减少，机械能减少 G21k2p2k1p1WEEEEEEE 外4.4.除重力除重力( (弹力弹力) )外，其他外力对物体所做的总功外，其他外力对物体所做的总功W WG G外外等于等于物体机械能的变化量物体机械能的变化量E E 证明证明合G弹其他动重弹动G重弹弹其他因为W =W +W +W=E又E=E +E +EW =-E ,W =-E .所以W=E例例2.2.质量为质量为m m的物体在下落过程中，经过高度的物体在下落过程中，经过高

11、度h h1 1处速度处速度为为v v1 1，下落至高度，下落至高度h h2 2处速度为处速度为v v2 2，空气阻力恒为，空气阻力恒为f f ，分，分析由析由h h1 1下落到下落到h h2 2过程中机械能的变化。过程中机械能的变化。解：解：根据动能定理，有根据动能定理，有 21222121mvmvWWfG取地面为参考平面，有：取地面为参考平面，有：21mghmghWG1221222121mghmghmvmvWf22221111(mvmgh )(mvmgh )22EEE12ABCABC1.1.下列对能的转化和守恒定律的认识正确的是下列对能的转化和守恒定律的认识正确的是 ( )( )A.A.某种

12、形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加B.B.某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加C.C.不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器永动永动机是不可能制成的机是不可能制成的D.D.石子从空中落下，最后静止在地面上，说明机械能消失石子从空中落下，最后静止在地面上，说明机械能消失了了ABCDABCD2.2.下列说法中正确的是（下列说法中正确的是（ ）A.A.不同形式能量的转化是通过做功来实现的不同形式能量的转化是通过做功来实现的B.B.做功的过程总是伴随着能量

13、的转化（或转移）做功的过程总是伴随着能量的转化（或转移）C.C.某种形式的能量增加某种形式的能量增加10J10J，一定有其他形式的能量减，一定有其他形式的能量减少少10J10JD.D.某个物体的能量减少某个物体的能量减少10J10J，一定有其他物体的能量增，一定有其他物体的能量增加加10J10JA A3.3.在一间隔热很好的密闭房间中，把正在工作的电冰在一间隔热很好的密闭房间中，把正在工作的电冰箱门打开，室内空气温度将箱门打开，室内空气温度将 ( )( )A A升高升高 B B不变不变C C降低降低 D D不可能升高不可能升高C C4.4.近年来，在公交车和出租车中推行用天然气代替汽油近年来，

14、在公交车和出租车中推行用天然气代替汽油作燃料的改革，取得了显著的进展，走上街头你会发现作燃料的改革，取得了显著的进展，走上街头你会发现不少公交车和出租车上印有不少公交车和出租车上印有“CNG”CNG”的标记，代表它们是的标记，代表它们是以天然气作为燃料的汽车，则推广这一改革的主要目的以天然气作为燃料的汽车，则推广这一改革的主要目的是（是（ ）A A延长发动机的寿命延长发动机的寿命 B B促进地方经济和西部发展促进地方经济和西部发展C C减少大气污染减少大气污染 D D节约能源节约能源D D5.5.一个物体沿粗糙斜面匀速滑下，则下列说法正确的是一个物体沿粗糙斜面匀速滑下，则下列说法正确的是（）（

15、）A.A.物体机械能不变，内能也不变物体机械能不变，内能也不变B.B.物体机械能减小，内能不变物体机械能减小，内能不变C.C.物体机械能减小，内能增大，机械能与内能总量减小物体机械能减小，内能增大，机械能与内能总量减小D.D.物体机械能减小，内能增大，机械能与内能总量不变物体机械能减小，内能增大，机械能与内能总量不变DABCA A6.6.一质量均匀、不可伸长的绳索，重为一质量均匀、不可伸长的绳索，重为G G，A A、B B两端固定两端固定在天花板上，如图所示。现在最低点在天花板上，如图所示。现在最低点C C处施加一竖直向下处施加一竖直向下的力，将最低点缓慢拉至的力，将最低点缓慢拉至D D点。在

16、此过程中，绳的重心位点。在此过程中，绳的重心位置（置（ ） A. A. 逐渐升高逐渐升高B. B. 逐渐降低逐渐降低 C. C. 先降低后升高先降低后升高D. D. 始终不变始终不变7.7.如右图所示一质量为如右图所示一质量为m m的物体的物体, ,在距地面在距地面h h高处以高处以的加速度由静止竖直下落到地面，则：的加速度由静止竖直下落到地面，则：（1 1）重力势能变化了多少？）重力势能变化了多少？（2 2）动能变化了多少？）动能变化了多少？（3 3）机械能变化了多少？）机械能变化了多少？1g3mghmahhFWE31)2(合合动a=1/3ga=1/3gh h(3)(3)以地面为重力势能参考平面以地面为重力势能参考平面mghmghmvEEE3221212mghWEG重) 1 (解：解：故机械能减少了故机械能减少了 mghmgh23一、能量守恒定律一、能量守恒定律 1. 1.能