能量守恒定律与能源资料

能量守恒定律与能源1．了解各种不同形式的能，知道能量是一个重要的物理量，知道确立能量守恒定律的两类重要事实．2．能够叙述能量守恒定律的内容，会用能量守恒的观点分析、解释一些实际问题，认识建立能量守恒定律的重大意义．3．了解能量耗散，了解自然界宏观过程中能量守恒以及能量转化和转移的方向性，认识提高能量利用效率的重要性；知道能源短缺和环境恶化是关系到人类社会能否持续发展的大问题，增强节能和环保的意识．

教学目标【重点】能量守恒定律的内容．【难点】理解能量守恒定律的确切含义，知道既然能量守恒为什么还要节约能源．重点难点本节从能量守恒定律入手，从机械能守恒定律向普遍的能量守恒定律拓展，阐述了能量守恒定律推出的艰辛历程，建议本节采取开放式的教学形式，让学生通过预习查找资料，谈谈自己对能量的认识．特别应该对教材中“思考与讨论”栏目中所说的“既然能量是守恒的，不可消灭，为什么我们还要节约能源？”的话题进行讨论．在讨论中逐渐使学生认识到，能量从更深的层次上反映了物质运动和相互作用的本质．

教学建议【导入一】2003年12月8日国内某媒体报道了下面的这则消息：这个冬天，对于湖南长沙市的150多万市民来说，将格外漫长，因为从今年11月30日起，可能一直要持续到明年三月份，这里的市民，将分区分片“享受”每连续供电三天后，停电24小时的“待遇”．《某某晚报》11月27日的报道中，已经赫然出现了商店秉烛营业的景观.仅仅是电力吗？似乎没有这么简单，入秋之后，柴油的紧张状况，从珠江三角洲到长江三角洲，从福建到浙江，已经形成了一种新的“流行病”，即使在北京地区，限量供应的情况也再次出现，就差没有“凭票供应”了．新课导入同学们思考，为什么会出现能源危机？如何应对？【导入二】新华社2000年12月31日和中央电视台2001年元月6日先后报道：在20世纪的最后几分钟里，一项新的多米诺骨牌吉尼斯世界纪录，在北京颐和园体育健康城综合馆和网球馆诞生．中国、和韩国的62名青年学生成功推倒340多万张骨牌，一举打破了此前由荷兰人保持的297万张的世界纪录．这就是“多米诺骨牌效应”，该效应产生的能量是十分巨大的．大不列颠哥伦比亚大学物理学家A.怀特海德曾经制作了一组骨牌，共13张，第1张最新课导入小，长9.53mm，宽4.76mm，厚1.19mm，还不如小手指甲大．以后每张体积扩大倍，这个数据是按照一张骨牌倒下的时候能推倒一张倍体积的骨牌而选定的．最大的第13张长61mm，宽30.5mm，厚7.6mm，把这套骨牌按适当间距排好，轻轻推倒第1张，必然会波及第13张，第13张骨牌倒下时释放的能量比第1张牌倒下时整整要扩大20多亿倍．而按同样比例制作的第32张骨牌倒下时释放的能量将高达1.24×1015J，又扩大了20多亿倍．不过，A.怀特海德毕竟未能制作第32张骨牌，因为它将高达415m，两倍于纽约帝国大厦．如果真有人制作了这样一套骨牌，那摩天大厦就会在一指之力下被轰然推倒！这种巨大的能量从何而来？能量之间又是如何转化的？

新课导入1．能量守恒定律的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，在转化或转移的过程中，能量的________保持不变．2．能量守恒定律的意义(1)它是最普遍、最重要、最可靠的自然规律之一．(2)它是大自然普遍和谐性的一种表现形式．知识必备能量守恒定律知识点一转化转移总量1．人类利用能源的三个时期(1)________时期——工业革命以前；(2)________时期——工业革命以来；(3)________时期——20世纪50年代以后．2．能源的短缺与环境的恶化煤炭和石油资源有限，同时，大量煤炭和石油产品在燃烧时排出的有害气体污染空气，改变了大气成分，能源短缺和环境恶化已经成为关系到人类社会能否持续发展的大问题．知识必备能源和能量耗散知识点二柴薪煤炭石油3．能量耗散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________和________，热和光被其他物体吸收之后变成周围环境的________，我们无法把这些散失的能量收集起来重新利用，这种现象叫作能量的耗散．4．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中，能量在数量上虽并未减少，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．5．节约能源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守恒，但还是要节约能源．知识必备内能光能内能[想一想]在“验证机械能守恒定律”的实验中，重物带着纸带下落时，计算结果发现，减少的重力势能的值大于增加的动能的值，即机械能的总量在减少．其原因就是存在纸带和打点计时器之间的摩擦力和空气阻力等．是不是考虑了各种阻力后这部分能量就消失了呢？[要点总结]1．机械能守恒定律是普遍的能量守恒定律的一种特殊形式．2．能量守恒定律的建立确立了能量守恒定律的两类重要事实：(1)确认了永动机的____________；(2)发现了各种自然现象之间的相互________与________．学习互动对能量守恒定律的理解考点一不可能性联系转化学习互动例1试说明下列现象中能量是怎样转化的：(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)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．(3)火药爆炸产生燃气，子弹在燃气的推动下从枪膛发射出去，射穿一块钢板，速度减小．(4)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．

(2)汽车刹车时由运动变为静止；(1)确认了永动机的____________；[想一想]试说明下列现象中，分别是什么能向什么能转化：(2)小铁块减少的动能；(2)汽车刹车时由运动变为静止；水力发电的原理就是将水的动能转化成电能，选项D正确．(5)因摩擦而产生的热量等于摩擦力乘以相对路程，即_____________．(1)给盛水的容器内的电阻丝通电，水温升高，是________能转化为________能．B．电流通过电阻丝时，电能转化为内能怀特海德曾经制作了一组骨牌，共13张，第1张最电流通过电阻丝时，电阻丝内能增加，内能由电能转化而来，选项B正确；学习互动[答案](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．这一过程中，汽车所受的阻力做负功，机械能转化为内能．(2)电风扇通电后开始转动，电流做功，电能一部分转化为机械能，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；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；子弹射穿一块钢板，速度减小，阻力做负功，机械能转化为内能．(4)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，水泵对水做功，使水泵的机械能传递给水．学习互动[点评]一种形式的能量减少时，一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，不管能量如何转移和转化，能量的总和保持不变．学习互动能量守恒定律的综合应用考点二[想一想]试说明下列现象中，分别是什么能向什么能转化：(1)汽车由静止启动；(2)汽车刹车时由运动变为静止；(3)水力发电；(4)太阳能热水器工作时．[要点总结]能量守恒定律的两种表述形式：1．初态总能量等于末态总能量，即____________；2．增加的总能量等于减少的总能量，即________________．E初＝E末ΔE减＝ΔE增学习互动例2(多选)如图7－10－1所示，在年奥运会上，跳水项目是我国运动员的强项．质量为m的跳水运动员进入水中后受到水的阻力而做减速运动，设水对他的阻力大小恒为F，那么在他减速下降高度为h的过程中，下列说法正确的是(g为当地的重力加速度)()A．他的动能减少了FhB．他的重力势能减少了mghC．他的机械能减少了(F－mg)hD．他的机械能减少了Fh图7－10－1学习互动[解析]W合＝－(F－mg)h，所以动能减少(F－mg)h；WG＝mgh，重力势能减少mgh，除重力以外其他力做功W＝－Fh，所以机械能减少Fh，故B、D正确．[答案]BD[想一想]功和能之间有什么对应关系？[要点总结]1．功和能(1)功是____________的量度，即做了多少功，就有多少__________发生了转化．(2)做功的过程一定伴随有____________，而且_____________必须通过做功来实现．(5)因摩擦而产生的热量等于摩擦力乘以相对路程，即_____________．学习互动力学中功能关系的应用考点三能量转化能量能量的转化能量的转化能量的转化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守恒，但还是要节约能源．2．能量守恒定律的意义[想一想]试说明下列现象中，分别是什么能向什么能转化：[解析]重物被举高时，机械能增加，增加的机械能由人体内化学能转化而来，选项A正确；[想一想]试说明下列现象中，分别是什么能向什么能转化：(4)小铁块和木板的相对位移为l，故Q＝μmgl.水力发电的原理就是将水的动能转化成电能，选项D正确．[想一想]功和能之间有什么对应关系？(5)因摩擦而产生的热量等于摩擦力乘以相对路程，即_____________．(2)重力做功等于物体重力势能的减少量，即________________________．3．了解能量耗散，了解自然界宏观过程中能量守恒以及能量转化和转移的方向性，认识提高能量利用效率的重要性；19mm，还不如小手指甲大．以后每张体积扩大倍，这个数据是按照一张骨牌倒下的时候能推倒一张倍体积的骨牌而选定的．一对静摩擦力所做功的代数和等于零[解析](1)对木板B，根据动能定理得μmgx＝ΔEkB既有能量的转移，又有能量的转化(5)因摩擦而产生的热量等于摩擦力乘以相对路程，即_____________．[要点总结]能量守恒定律的两种表述形式：2．力学中常用的四种功能对应关系(1)合外力做功等于物体动能的改变量，即________________________．(动能定理)(2)重力做功等于物体重力势能的减少量，即________________________．(3)弹簧弹力做功等于弹性势能的减少量，即__________________________．(4)除了重力和弹簧弹力之外的其他力所做的总功，等于物体机械能的改变量，即______________________．(5)因摩擦而产生的热量等于摩擦力乘以相对路程，即_________________．学习互动W合＝Ek2－Ek1＝ΔEkWG＝Ep1－Ep2＝－ΔEpW弹＝Ep1－Ep2＝－ΔEpW其他力＝E2－E1＝ΔEQ热＝fs相对路程学习互动图7－10－2

学习互动[答案]D学习互动例4如图7－10－3所示，质量为M、长为l的木板B置于光滑的水平地面C上，质量为m的小铁块A以水平速度v0冲上木板B，小铁块正好不从木板上掉下．已知A、B间的动摩擦因数为μ，这一过程中木板对地的位移为x，重力加速度为g，求：(1)木板增加的动能；(2)小铁块减少的动能；(3)系统机械能的减少量；(4)系统产生的热量．图7－10－3学习互动[答案](1)μmgx

(2)μmg(x＋l)

(3)μmgl

(4)μmgl[解析](1)对木板B，根据动能定理得μmgx＝ΔEkB即木板增加的动能为ΔEkB＝μmgx.(2)滑动摩擦力对小铁块A做负功，根据功能关系可知小铁块减少的动能为ΔEkA＝μmg(x＋l)．(3)系统机械能的减少量为ΔE＝ΔEkA－ΔEkB＝μmgl.(4)小铁块和木板的相对位移为l，故Q＝μmgl.学习互动[点评]摩擦生热问题是学习上的难点，为此我们有必要对此做一系统总结(见下表)．类别比较静摩擦力滑动摩擦力不同点能量的转化方面只有能量的转移，没有能量的转化既有能量的转移，又有能量的转化一对摩擦力的总功方面一对静摩擦力所做功的代数和等于零一对滑动摩擦力所做功的代数和不为零，总功W＝－f·l相对路程相同点做功方面两种摩擦力对物体均可以做正功、负功，还可以不做功自我检测1．(对能量守恒定律的理解)(多选)下列关于能量转化的说法中正确的是(

)A．举重运动员把重物举起来，体内一部分化学能转化成重物的机