2018-2019学度高中创新设计物理教科版2资料：第4章第6节能源的开发与利用

第6节能源的开发与利用学习目标核心提炼1.了解各种不同形式的能，知道各种不同形式的能可以相互转化。1个定律——能量守恒定律1个概念——能源2.理解能量守恒定律，会用能量守恒定律分析、解析一些实际问题。3.了解能源的开发和利用，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。

阅读教材第76页“能量守恒定律”部分，知道能量守恒定律的内容和意义。1．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_______为另一种形式，或者从一个物体_______到别的物体，在_______或_______的过程中，能量的总量__________。2．意义：能量守恒定律的建立，是人类认识自然的一次重大飞跃。它是最_______、最_______、最_______的自然规律之一，而且是大自然普遍和谐性的一种表现形式。一、能量守恒定律转化

转移

转化

转移

保持不变

普遍

重要

可靠

思维拓展

“神舟十号”飞船返回舱进入地球大气层以后，由于它的高速下落，而与空气发生剧烈摩擦，返回舱的表面温度达到1000摄氏度。

(1)进入大气层很长一段时间，返回舱加速下落，返回舱表面温度逐渐升高。该过程动能和势能怎么变化？机械能守恒吗？

(2)返回舱表面温度越高，内能越大。该过程中什么能向什么能转化？机械能和内能的总量变化吗？

答案

(1)势能减少动能增加机械能不守恒

(2)机械能转化为内能不变

阅读教材第77～80页内容，了解人类利用能源的历史，以及新能源的开发。1．能源与人类社会：人类对能源的利用大致经历了三个时期，即柴草时期、_______时期、_______时期。自工业革命以来，煤和_______成为人类的主要能源。2．能源利用方式的改进极大地提高了劳动生产率，给人类的生活带来了极大的改善，_______的利用和__________的诞生引起了产业革命。但能源的大量使用引起了环境问题。二、能源的利用新能源的开发煤炭

石油

石油

煤炭

蒸汽机

3．新能源的开发

(1)目前，正在开发的新能源有_______、__________、__________、地热能、__________。

(2)新能源的优点：新能源多为__________能源，且_______较小。风能

海洋能

太阳能

生物质能

可再生

污染

思维拓展

情景1：如图甲所示，煤炭和石油是常规能源。尽管我国的常规能源资源非常丰富，但由于人口众多，所以能源的需求量很大，能源的浪费很严重，将来会面临能源危机。

情景2：如图乙、丙所示，太阳能、风能、地热能、海洋能等是新能源，积极开发利用新能源是实现我国经济社会可持续发展的必然选择。

能量是守恒的，为什么还要节约能源？

答案在能源的利用过程中，即在能量的转化过程中，能量在数量上并未减少，但在可利用品质上降低了，从便于利用的能量变成不便于利用的能量了。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。因此我们要节约能源，同时积极研究和开发利用新能源和可再生能源，如核能、太阳能、风能、海洋能、生物质能等。预习完成后，请把你疑惑的问题记录在下面的表格中问题1问题2问题31．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．表达式

(1)E初＝E末，初状态各种能量的总和等于末状态各种能量的总和。

(2)ΔE增＝ΔE减，一种形式能量的增加量等于另一种形式能量的减少量。能量守恒定律的理解和应用

[要点归纳]

3．应用步骤：

(1)明确研究对象及研究过程。

(2)明确该过程中，哪些形式的能量在变化。

(3)确定参与转化的能量中，哪些能量增加，哪些能量减少。

(4)列出增加的能量和减少的能量之间的守恒式(或初、末状态能量相等的守恒式)。[例1]

下列说法正确的是(

) A．随着科技的发展，永动机是可以制成的

B．太阳照射到地球上的光能转化成其他能量，但照射到宇宙空间的能量都消失了

C．“既要马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能量守恒定律，因而是不可能的

D．有种“全自动”手表，不用上发条，也不用任何形式的电源，却能一直走动，说明能量可以凭空产生[精典示例]

解析永动机是不消耗或少消耗能量，可以大量对外做功的装置，违背能量守恒定律，A错误；能量不可能凭空消失，B错误；能量也不可能凭空产生，C正确，D错误。

答案C

运用能量守恒定律解题的基本思路[针对训练1]

某地平均风速为5m/s，已知空气密度是1.2kg/m3，有一风车，它的风叶转动时可形成半径为12m的圆面。如果这个风车能将圆面内10%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？

答案3391.2W1．系统内一对静摩擦力即使对物体做功，但由于相对位移为零而没有内能产生，只有物体间机械能的转移。2．作用于系统的滑动摩擦力和物体间相对滑动的距离的乘积，在数值上等于滑动过程产生的内能。即Q＝F滑x相对，其中F滑必须是滑动摩擦力，x相对必须是两个接触面的相对滑动距离(或相对路程)。摩擦生热及产生内能的有关计算

[要点归纳]

[例2]

电动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μ，如图1所示。传送带足够长，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；

(4)摩擦过程中产生的内能；

(5)因传送小木块电动机多消耗的电能。 图1

[精典示例]计算内能的两种方法：(1)由公式Q＝F滑x相对进行计算。(2)由能量守恒定律产生的内能Q等于其他能量的减少量，即Q＝E减。

[针对训练2](多选)如图2所示，质量为M、长度为l的小车静止在光滑的水平面上。质量为m的小物块放在小车的最左端。现有一水平恒力F作用在小物块上，使物块从静止开始做匀加速直线运动，物块和小车之间的摩擦力为f。经过时间t，小车运动的位移为s，物块刚好滑到小车的最右端，下列说法正确的是(

) A．此时物块的动能为(F－f)(s＋l) B．这一过程中，物块对小车所做的功为f(s＋l) C．这一过程中，物块和小车增加的机械能为Fs D．这一过程中，物块和小车产生的内能为f

l图2

答案

AD1．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。功能关系的理解和应用

[要点归纳]

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，具体功能关系如下表：功能量转化关系式重力做功重力势能