能源-能量守恒定律

第七节能源(néngyuán)能量守恒定律第一页，共43页。能量(néngliàng)我们已经知道的能量(néngliàng)形式机械能（重力势能、弹性势能、动能）风能、电能(diànnéng)、光能、内能、核能、生物能、化学能、太阳能等等第二页，共43页。能量(néngliàng)转化各种形式的是可以相互(xiānghù)转化的食物具有化学能，我们(wǒmen)的身体把这种化学能转化成为维持生命所必须的内能和机械能。第三页，共43页。能量(néngliàng)转化各种形式(xíngshì)的是可以相互转化的风能转化(zhuǎnhuà)为电能第四页，共43页。能量(néngliàng)转化光合作用(guānghé-zuòyòng)光能化学能第五页，共43页。各种形式的是可以相互(xiānghù)转化的能量(néngliàng)转化重力势能(zhònɡlìshìnénɡ)转化为电能第六页，共43页。各种形式(xíngshì)的是可以相互转化的能量(néngliàng)转化电能转化(zhuǎnhuà)为内能第七页，共43页。发电机机械能电能(diànnéng)能量(néngliàng)转化第八页，共43页。各种形式(xíngshì)的是可以相互转化的能量(néngliàng)转化电能(diànnéng)转化为机械能第九页，共43页。各种形式的是可以相互(xiānghù)转化的能量(néngliàng)转化另外，当木材、煤、石油和天然气等物质燃烧时，它们的化学能就会转化为内能和光能(guāngnéng)。绿色植物通过光合作用，将太阳能转化为化学能……各种能都能够做功，做功的过程就是能量转化的过程。第十页，共43页。能量(néngliàng)转化做功(zuògōng)的过程即能量转化的过程第十一页，共43页。能量(néngliàng)守恒定律能量既不会(bùhuì)凭空产生，也不会(bùhuì)凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式．或者从一个物体转移到另一个物体，在转化和转移的过程中其总量保持不变．第十二页，共43页。能量(néngliàng)转化由C→A根据能量转化守恒定律两式联立既可求V=……做功(zuògōng)的过程即能量转化的过程得mgh=Mghsinθ+（m+M）V2/2+Q总结(zǒngjié)：得mv02/2=mgh+Q化学能转化(zhuǎnhuà)为内能而内能不可全部转化为机械能而不引起其他变化1如图所示，两小球mAmB通过(tōngguò)绳绕过固定的半径为R的光滑圆柱，现将A球由静止释放，若A球能到达圆柱体的最高点，求此时的速度大小。得mv02/2=mgh+QAB+QBC解法一:利用(lìyòng)牛顿定律可求解V1、V2，但不能求解V3。求1)当A转到最低点时，两小球的重力势能之和变化了多少？能量耗散与能量守恒是否矛盾，该怎样(zěnyàng)理解?意大利物理学家费米（E.1如图所示，质量为m的物体从高为h的斜面顶端(dǐngduān)A处由静止滑下到斜面底端B，再沿水平面运动到C点停止。能量守恒定律的建立过程，是人类认识自然的一次重大的飞跃，是哲学和自然科学(zìránkēxué)长期发展和进步的结果．它是最普遍、最重要、最可靠的自然规律之一，而且是大自然普遍和谐性的一种表现形式．和谐美是科学的魅力所在．恩格斯曾经把能量转化和守恒定律称为“伟大的运动基本规律”，认为它的发现是19世纪自然科学(zìránkēxué)的三大发现之一．(另两个发现是细胞学说，达尔文的生物进化论)通过学习能量(néngliàng)守恒定律，你受到了什么启示?最普遍最重要最可靠自然规律之一第十三页，共43页。知识窗中微子的发现

20世纪30年代，人们发现在某些原子核反应中能量似乎不守恒，当时有人提出能量守恒并不是普遍规律的观点。1993年，奥地利物理学家泡利（W.Pauli，1900——1958）猜想，之所以观察到能量“不守恒”，可能因为存在着一种极其微小的未知粒子，是它带走了一小部分能量。意大利物理学家费米（E.Fermi，1901——1954）把这种未知的粒子叫做中微子。从此，人们一直在努力寻找中微子。直到1956，人们才在实验室找到了中微子。因此，可以说是能量的转化与守恒定律直接导致了中微子的发现泡利和费米第十四页，共43页。能源(néngyuán)和能量耗散思考与讨论既然能量是守恒的，不可能消灭，为什么我们还要节约能源？第十五页，共43页。能量(néngliàng)耗散然料燃烧时一旦把自己的热量释放出去，它就不会再次自动聚集起来供人类(rénlèi)重新利用，电池中的化学能转化为电能，它又通过灯泡转化成内能和光能，热和光被其他物质吸收后变为周围环境的内能，我们无法把这些内能收集起来重新利用．这种现象叫做能量的耗散．大家阅读课本第77页到78页有关能量和能量耗散(hàosàn)的内容第十六页，共43页。能量(néngliàng)耗散寒冷冬天，由于取暖和使用电器，室内温度比室外(shìwài)高。热量散失到室外(shìwài)后，不能回收重新利用。第十七页，共43页。能量耗散与能量守恒是否矛盾，该怎样(zěnyàng)理解?能量(néngliàng)耗散能量耗散和能量守恒并不矛盾，能量耗散表明(biǎomíng)，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降低了，从便于利用变为不便于利用了。这是节约能源的根本原因．这说明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．

第十八页，共43页。能量转化(zhuǎnhuà)和转移的方向性内能总是自发地从高温物体向低温(dīwēn)物体转移而不会自发的由低温(dīwēn)物体向高温物体转移第十九页，共43页。能量转化(zhuǎnhuà)和转移的方向性机械能可以全部转化为内能而内能不可全部转化为机械能而不引起其他变化热机的效率(xiàolǜ)不可能1000/0例如：一辆行驶的小轿车，燃料燃烧产生的内能有370/0通过发动机散热系统排除(páichú)，370/0直接由排气管排出，有260/0变为发动机输出的机械能第二十页，共43页。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。正是因为能量转化的方向性，能量的利用受这种方向性的制约(zhìyuē)，所以能量的利用是有条件的，也是有代价的．通过(tōngguò)以上分析我们知道了：第二十一页，共43页。1、指出下列现象中能量的转化或转移情况：（1）人在跑步时，身体发热（）（2）风吹动帆船前进（）（3）放在火炉旁的冷水变热（）（4）电流通过灯泡，灯泡发光(fāɡuānɡ)（）（5）植物进行光合作用（）化学能转化(zhuǎnhuà)为内能风的机械能转移(zhuǎnyí)到帆船上内能由火炉转移给水电能转化为光能光能转化为化学能第二十二页，共43页。能源(néngyuán)的分类能源：凡是能够提供可利用能量的物质统称为能源能源是人类社会活动的基础，人类对能源的利用大致经历了三个时期：柴草时期、煤炭(méitàn)时期、石油时期．能源可分为常规能源和新能源两类常规能源：煤、石油和天然气等新能源：太阳能、风能、生物质能、地热能、海洋能、氢能、核聚变能等第二十三页，共43页。太阳能新能源第二十四页，共43页。新能源风能新疆达坂(dábǎn)风力发电厂第二十五页，共43页。水能(shuǐnénɡ)三峡水电站新能源第二十六页，共43页。核能(hénéng)深圳大亚湾核电站新能源第二十七页，共43页。一、能量守恒定律1．内容：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．2．建立过程．二、能源和能量耗散(hàosàn)1．内容：能量转化具有方向性．2．节约能源的重要意义．小结(xiǎojié)通过(tōngguò)本节课的学习我们知道了第二十八页，共43页。5机械能=动能(dòngnéng)+势能

一基本知识：能态

1动能——物体由于运动(yùndòng)而具有的能量。大小：EK=mV2/22重力势能(zhònɡlìshìnénɡ)——物体由于被举高而具有的能。大小：EP=mgh3弹性势能——物体由于发生弹性形变而具有的能。4因摩擦而产生的热能Q=fS相（S相代表物体的相对位移）能量守恒定律应用专题第二十九页，共43页。二基本(jīběn)方法：能量(néngliàng)转化守恒定律表达式1守恒式：Ek初+Ep初=Ek末+Ep末+Q2转化式：ΔE减=ΔE增技能与技巧:1守恒(shǒuhénɡ)式中的EP=mgh是相对量,必须规定零势面.2转化式中的ΔEP=mgΔh是绝对量,不须规定零势面.第三十页，共43页。三基本物理(wùlǐ)思想：试求以下三小球(xiǎoqiú)沿光滑轨道自由下落相同高度的末速度大小解法二:利用能量守恒定律根据E初=E末得mgh=mv2/2V1=V2=V3=解法一:利用(lìyòng)牛顿定律可求解V1、V2，但不能求解V3。第三十一页，共43页。四对单体(dāntǐ)应用范例：1如图所示，质量为m的物体从高为h的斜面顶端(dǐngduān)A处由静止滑下到斜面底端B，再沿水平面运动到C点停止。欲使此物体从C沿原路返回到A，则在C点至少应给物体的初速度V0大小为多少?(不计物体在B处的能量损失)由C→A根据能量转化守恒定律得mv02/2=mgh+QAB+QBC所以V0=2解:由A→C根据(gēnjù)能量转化守恒定律ΔE减=ΔE增得mgh=QAB+QBC第三十二页，共43页。2.物体在高为h、倾角为30°的粗糙斜面上自静止(jìngzhǐ)开始滑下,它滑到底端的速度是物体由h高处自由落下速度的0.8倍,求物体与斜面间的动摩擦因数μ=_____.(保留2位有效数字)hm300而由例1得V=0.8Q=μmgcos300h/sin300

代入上式得μ=0.20解:物体下滑过程中根据(gēnjù)能量转化守恒定律ΔE减=ΔE增得mgh=mV2/2+Q第三十三页，共43页。3一物体(wùtǐ)，以6m/s的初速度沿某一斜面底端上滑后又折回，折回到斜面底端时的速度大小为4m/s。试求物体(wùtǐ)沿斜面上滑的最大高度。（g取10m/s2）AmV0BC解:由A→B根据(gēnjù)能量转化守恒定律ΔE减=ΔE增得mv02/2=mgh+Q由B→C根据能量(néngliàng)转化守恒定律得mgh=mv`2/2+Q联立得h=2.6m第三十四页，共43页。五对物体系应用(yìngyòng)范例：1如图所示，两小球mAmB通过(tōngguò)绳绕过固定的半径为R的光滑圆柱，现将A球由静止释放，若A球能到达圆柱体的最高点，求此时的速度大小。解:B球下落得高度为R+2R/4，A球上升得高度为2R由A→B根据能量(néngliàng)转化守恒定律ΔE减=ΔE增得mBg（R+2R/4）=mAg2R+（mA+mB）V2/2则V可解得……。第三十五页，共43页。2如图所示，两质量为m的环通过长L的绳与另一等质量的小球相连，现使两环相距L由静止(jìngzhǐ)释放，求两环运动后的最大速度大小。解:根据能量转化守恒定律ΔE减=ΔE增得mg（L-Lsin600）=2mV2/2

V=

第三十六页，共43页。3如图所示，已知两质量分别为m1m2线径不计的小物块至于小定滑轮两端，光滑轨道半径为R。现将m2由轨道边缘A点释放，求其到达最底点B时的速度(sùdù)大小.解:m2下落得高度为R，m1上升得高度为，设此时速度分别为V1V2。由A→B根据能量转化守恒定律ΔE减=ΔE增得m2gR=m1g+m1V12/2+m2V22/2又根据运动合成规律V1=V2COS450联立可求解V1V2。第三十七页，共43页。4如图所示，半径为r质量不计的圆盘竖直放置，圆心O处是一光滑(guānghuá)的水平固定轴。在圆盘的最右端固定一个质量为m的小球A,在O点的正下方离O点r/2处