高中物理 7.10能量守恒定律與能源課件 新人教版必修2.ppt

第十節(jié)能量守恒定律與能源 課標(biāo)定位學(xué)習(xí)目標(biāo) 1 了解各種不同形式的能 知道能量守恒定律確定的兩類(lèi)重要事實(shí) 2 能夠敘述能量守恒定律的內(nèi)容 會(huì)用能量守恒的觀點(diǎn)分析 解釋一些實(shí)際問(wèn)題 3 了解能量耗散 知道能源短缺和環(huán)境惡化問(wèn)題 增強(qiáng)節(jié)約能源和環(huán)境保護(hù)意識(shí) 重點(diǎn)難點(diǎn) 對(duì)能量守恒定律的理解及應(yīng)用 核心要點(diǎn)突破 課堂互動(dòng)講練 知能優(yōu)化訓(xùn)練 第十節(jié) 課前自主學(xué)案 課前自主學(xué)案 一 能量守恒定律1 定律內(nèi)容 能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生 也不會(huì)憑空消失 它只能從一種形式 為另一種形式 或者從一個(gè)物體 到別的物體 在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程中 保持不變 2 建立定律的兩個(gè)重要事實(shí) 1 確認(rèn)了 的不可能性 2 各種自然現(xiàn)象之間能量的 與 轉(zhuǎn)化 轉(zhuǎn)移 能量的總量 永動(dòng)機(jī) 相互聯(lián)系 轉(zhuǎn)化 3 機(jī)械能守恒定律與能量守恒定律的關(guān)系機(jī)械能守恒定律是普遍的 的特種背景下一種特殊表現(xiàn)形式 二 能源和能量消散1 能量耗散燃料燃燒時(shí)把自己的熱量釋放出去 電池中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 它又通過(guò)燈泡轉(zhuǎn)化成 和 熱和光被其他物體吸收之后變成周?chē)h(huán)境的 我們無(wú)法把這些散失的能量收集起來(lái)重新利用 能量守恒定律 內(nèi)能 光能 內(nèi)能 2 能源危機(jī)的含義在能源的利用過(guò)程中 即在能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程中 能量在數(shù)量上 但在可利用的品質(zhì)上 了 從便于利用的變成 的了 3 能量轉(zhuǎn)化的方向性與節(jié)約能源的必要性 反映了能量轉(zhuǎn)化的宏觀過(guò)程具有方向性 所以能源的利用是有條件的 也是有代價(jià)的 所以自然界的能量雖然 但還是很有必要節(jié)約能源 并未減少 降低 不便于利用 能量耗散 守恒 核心要點(diǎn)突破 一 對(duì)功與能關(guān)系的理解1 功是能量轉(zhuǎn)化的量度不同形式的能量之間的轉(zhuǎn)化是通過(guò)做功實(shí)現(xiàn)的 做功的過(guò)程就是各種形式的能量之間轉(zhuǎn)化 或轉(zhuǎn)移 的過(guò)程 且做了多少功 就有多少能量發(fā)生轉(zhuǎn)化 或轉(zhuǎn)移 因此 功是能量轉(zhuǎn)化的量度 2 不同形式的能量變化與不同的功對(duì)應(yīng)能量的轉(zhuǎn)化必須通過(guò)做功才能實(shí)現(xiàn) 某種力做功往往與某一具體形式的能量變化相聯(lián)系 即功能關(guān)系 常見(jiàn)的力做功與能量轉(zhuǎn)化的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下 即功能關(guān)系 即時(shí)應(yīng)用 即時(shí)突破 小試牛刀 1 一質(zhì)量為1kg的物體被人用手以2m s的速度豎直向上勻速提升1m 則下列說(shuō)法正確的是 g取10m s2 a 物體上升過(guò)程中機(jī)械能守恒b 物體的機(jī)械能增加10jc 合外力對(duì)物體做功2jd 物體克服重力做功2j 解析 選b 物體勻速上升 動(dòng)能不變 重力勢(shì)能增加 機(jī)械能增加 a錯(cuò) 由力的平衡條件可知手對(duì)物體的力大小等于10n 故手對(duì)物體做功10j 機(jī)械能增加10j b對(duì) 合外力做功為零 c錯(cuò) 重力做功為 10j 即人克服重力做功10j d錯(cuò) 二 能量守恒定律1 定律表達(dá)式 e初 e終 e增 e減 2 對(duì)定律的進(jìn)一步理解 1 該定律是貫穿整個(gè)物理學(xué)的基本規(guī)律之一 是學(xué)習(xí)物理學(xué)的一條主線 2 要分清系統(tǒng)中有多少種形式的能 發(fā)生了哪些轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移 3 滑動(dòng)摩擦力與相對(duì)距離的乘積在數(shù)值上等于系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能 即q fl相 特別提醒 某種形式的能量減少 一定存在其他形式的能量增加 且減少量一定和增加量相等 3 用能量守恒定律解題的基本步驟 1 分清有多少種形式的能 如機(jī)械能 內(nèi)能 電能等 在變化 2 分別列出減少的能量 e減和增加的能量 e增的表達(dá)式 3 列式求解用能量觀點(diǎn)去分析 解決物理問(wèn)題 往往具有簡(jiǎn)便 適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn) 同學(xué)們要逐步養(yǎng)成用能量的觀點(diǎn)分析 解決問(wèn)題的素養(yǎng) 即時(shí)應(yīng)用 即時(shí)突破 小試牛刀 2 2011年眉山高一檢測(cè) 如圖7 10 1所示 一小孩從公園中粗糙的滑梯上自由加速滑下 其能量的變化情況是 a 重力勢(shì)能減小 動(dòng)能不變 機(jī)械能減小 總能量減小b 重力勢(shì)能減小 動(dòng)能增加 機(jī)械能減小 總能量不變c 重力勢(shì)能減小 動(dòng)能增加 機(jī)械能增加 總能量增加d 重力勢(shì)能減小 動(dòng)能增加 機(jī)械能守恒 總能量不變 解析 選b 由能量轉(zhuǎn)化和守恒定律可知 小孩在下滑過(guò)程中總能量守恒 故a c均錯(cuò) 由于摩擦力要做負(fù)功 機(jī)械能不守恒 故d錯(cuò) 下滑過(guò)程中重力勢(shì)能向動(dòng)能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化 故只有b正確 課堂互動(dòng)講練 2011年浙江寧波高一檢測(cè) 試說(shuō)明下列現(xiàn)象中能量是怎樣轉(zhuǎn)化的 1 在水平公路上行駛的汽車(chē) 發(fā)動(dòng)機(jī)熄火之后 速度越來(lái)越小 最后停止 2 電風(fēng)扇通電后開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng) 斷電后轉(zhuǎn)動(dòng)著的風(fēng)扇又慢慢停下來(lái) 3 火藥爆炸產(chǎn)生燃?xì)?子彈在燃?xì)獾耐苿?dòng)下從槍膛發(fā)射出去 射穿一塊鋼板 速度減小 4 用柴油機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電 供給電動(dòng)水泵抽水 把水從低處抽到高處 思路點(diǎn)撥 物體間發(fā)生能量轉(zhuǎn)移時(shí) 能量的形式不變 而發(fā)生能量的轉(zhuǎn)化時(shí) 能量的形式要發(fā)生變化 在確定能量的轉(zhuǎn)化時(shí) 可以從消耗什么能 得到什么能進(jìn)行比較來(lái)確定 精講精析 1 在水平公路上行駛的汽車(chē) 發(fā)動(dòng)機(jī)熄火之后 速度越來(lái)越小 最后停止 這一過(guò)程中 汽車(chē)所受的阻力做負(fù)功 機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 2 電風(fēng)扇通電后開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng) 電流做功 電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 有一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 斷電后轉(zhuǎn)動(dòng)著的風(fēng)扇又慢慢停下來(lái) 阻力做負(fù)功 機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 3 火藥爆炸產(chǎn)生燃?xì)?化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 子彈在燃?xì)獾耐苿?dòng)下從槍膛發(fā)射出去 推力做功 內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 子彈射穿一塊鋼板 速度減小 阻力做負(fù)功 機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 4 用柴油機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電 化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 又轉(zhuǎn)化為電能 發(fā)電機(jī)發(fā)電后供給電動(dòng)水泵抽水 電流做功 電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 電動(dòng)水泵把水從低處抽到高處 水泵對(duì)水做功 使水泵的機(jī)械能傳遞給水 答案 見(jiàn)精講精析 方法總結(jié) 一種形式的能量減少時(shí) 一定有另外形式的能量增加 一個(gè)物體的能量減少時(shí) 一定有其他物體的能量增加 不管能量如何轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化 能量的總和保持不變 變式訓(xùn)練1 2011年廈門(mén)市高一檢測(cè) 自由擺動(dòng)的秋千幅度越來(lái)越小 直至最后停止擺動(dòng) 對(duì)于該過(guò)程 下列說(shuō)法正確的是 a 機(jī)械能守恒b 能量正在消失c 減少的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能d 只有動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化 解析 選c 在秋千擺動(dòng)過(guò)程中 空氣阻力做功 機(jī)械能減少 轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 但能量不會(huì)消失 c正確 某地平均風(fēng)速為5m s 已知空氣密度是1 2kg m3 有一風(fēng)車(chē) 它的車(chē)葉轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可形成半徑為12m的圓面 如果這個(gè)風(fēng)車(chē)能將圓面內(nèi)10 的氣流動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?則該風(fēng)車(chē)帶動(dòng)的發(fā)電機(jī)功率是多大 思路點(diǎn)撥 在本題研究的過(guò)程中 氣流動(dòng)能的10 轉(zhuǎn)化為電能 即在時(shí)間 t內(nèi)吹到風(fēng)車(chē)上氣流的動(dòng)能的10 轉(zhuǎn)化為電能 答案 3 4kw 方法總結(jié) 建構(gòu)一個(gè)氣流圓柱體模型是關(guān)鍵 只有處于這個(gè)圓柱體內(nèi)的空氣在 t內(nèi)才能作用于風(fēng)車(chē)上 電能就是這些氣流的動(dòng)能轉(zhuǎn)化而來(lái)的 變式訓(xùn)練2一水電站 水流的落差為20m 水流沖擊水輪發(fā)電機(jī)后 水流能20 轉(zhuǎn)化為電能 若發(fā)電機(jī)的功率200kw 則每分鐘流下的水量是 m3 g取10m s2 解析 設(shè)每分鐘水的流量為q 則在1分鐘內(nèi)流下的水的質(zhì)量m q 在1分鐘內(nèi)流下的水減少的重力勢(shì)能 ep mgh q gh 答案 300 2011年遼寧聯(lián)考 如圖7 10 2所示 質(zhì)量為m的小鐵塊a以水平速度v0沖上質(zhì)量為m 長(zhǎng)為l置于光滑水平面c上的木板b 正好不從木板上掉下 已知a b間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 此時(shí)木板對(duì)地位移為x 求這一過(guò)程中 圖7 10 2 1 木板增加的動(dòng)能 2 小鐵塊減少的動(dòng)能 3 系統(tǒng)機(jī)械能的減少量 4 系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量 思路點(diǎn)撥 在此過(guò)程中摩擦力做功的情況是 a和b所受摩擦力分別為f1 f2 且f1 f2 mg a在f1的作用下做勻減速運(yùn)動(dòng) b在f2的作用下做勻加速運(yùn)動(dòng) 當(dāng)a滑動(dòng)到b的右端時(shí) a b達(dá)到相同的速度v 正好不掉下 答案 見(jiàn)自主解答 方法總結(jié) 通過(guò)本題可以看出摩擦力做功可從以下兩個(gè)方面理解 1 相互作用的靜摩擦力 如果一個(gè)力做正功 另一個(gè)力一定做負(fù)功 并且量值相等 即一對(duì)靜摩擦力做功不會(huì)產(chǎn)生熱量 2 相互作用的一對(duì)滑動(dòng)摩擦力做功的代數(shù)和一定為負(fù)值 即一對(duì)滑動(dòng)摩擦力做功的結(jié)果總是使系統(tǒng)的機(jī)械能減少 減少的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 q f滑 s相 其中s相必