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 課標定位學習目標 1 了解各種不同形式的能 知道能量守恒定律確定的兩類重要事實 2 能夠敘述能量守恒定律的內容 會用能量守恒的觀點分析 解釋一些實際問題 3 了解能量耗散 知道能源短缺和環(huán)境惡化問題 增強節(jié)約能源和環(huán)境保護意識 重點難點 對能量守恒定律的理解及應用 核心要點突破 課堂互動講練 知能優(yōu)化訓練 第十節(jié) 課前自主學案 課前自主學案 一 能量守恒定律1 定律內容 能量既不會憑空產生 也不會憑空消失 它只能從一種形式 為另一種形式 或者從一個物體 到別的物體 在轉化或轉移的過程中 保持不變 2 建立定律的兩個重要事實 1 確認了 的不可能性 2 各種自然現(xiàn)象之間能量的 與 轉化 轉移 能量的總量 永動機 相互聯(lián)系 轉化 3 機械能守恒定律與能量守恒定律的關系機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把自己的熱量釋放出去 電池中的化學能轉化為電能 它又通過燈泡轉化成 和 熱和光被其他物體吸收之后變成周圍環(huán)境的 我們無法把這些散失的能量收集起來重新利用 能量守恒定律 內能 光能 內能 2 能源危機的含義在能源的利用過程中 即在能量的轉化過程中 能量在數(shù)量上 但在可利用的品質上 了 從便于利用的變成 的了 3 能量轉化的方向性與節(jié)約能源的必要性 反映了能量轉化的宏觀過程具有方向性 所以能源的利用是有條件的 也是有代價的 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 核心要點突破 一 對功與能關系的理解1 功是能量轉化的量度不同形式的能量之間的轉化是通過做功實現(xiàn)的 做功的過程就是各種形式的能量之間轉化 或轉移 的過程 且做了多少功 就有多少能量發(fā)生轉化 或轉移 因此 功是能量轉化的量度 2 不同形式的能量變化與不同的功對應能量的轉化必須通過做功才能實現(xiàn) 某種力做功往往與某一具體形式的能量變化相聯(lián)系 即功能關系 常見的力做功與能量轉化的對應關系如下 即功能關系 即時應用 即時突破 小試牛刀 1 一質量為1kg的物體被人用手以2m s的速度豎直向上勻速提升1m 則下列說法正確的是 g取10m s2 a 物體上升過程中機械能守恒b 物體的機械能增加10jc 合外力對物體做功2jd 物體克服重力做功2j 解析 選b 物體勻速上升 動能不變 重力勢能增加 機械能增加 a錯 由力的平衡條件可知手對物體的力大小等于10n 故手對物體做功10j 機械能增加10j b對 合外力做功為零 c錯 重力做功為 10j 即人克服重力做功10j d錯 二 能量守恒定律1 定律表達式 e初 e終 e增 e減 2 對定律的進一步理解 1 該定律是貫穿整個物理學的基本規(guī)律之一 是學習物理學的一條主線 2 要分清系統(tǒng)中有多少種形式的能 發(fā)生了哪些轉化和轉移 3 滑動摩擦力與相對距離的乘積在數(shù)值上等于系統(tǒng)產生的內能 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 如機械能 內能 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增的表達式 3 列式求解用能量觀點去分析 解決物理問題 往往具有簡便 適用范圍廣等優(yōu)點 同學們要逐步養(yǎng)成用能量的觀點分析 解決問題的素養(yǎng) 即時應用 即時突破 小試牛刀 2 2011年眉山高一檢測 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 重力勢能減小 動能不變 機械能減小 總能量減小b 重力勢能減小 動能增加 機械能減小 總能量不變c 重力勢能減小 動能增加 機械能增加 總能量增加d 重力勢能減小 動能增加 機械能守恒 總能量不變 解析 選b 由能量轉化和守恒定律可知 小孩在下滑過程中總能量守恒 故a c均錯 由于摩擦力要做負功 機械能不守恒 故d錯 下滑過程中重力勢能向動能和內能轉化 故只有b正確 課堂互動講練 2011年浙江寧波高一檢測 試說明下列現(xiàn)象中能量是怎樣轉化的 1 在水平公路上行駛的汽車 發(fā)動機熄火之后 速度越來越小 最后停止 2 電風扇通電后開始轉動 斷電后轉動著的風扇又慢慢停下來 3 火藥爆炸產生燃氣 子彈在燃氣的推動下從槍膛發(fā)射出去 射穿一塊鋼板 速度減小 4 用柴油機帶動發(fā)電機發(fā)電 供給電動水泵抽水 把水從低處抽到高處 思路點撥 物體間發(fā)生能量轉移時 能量的形式不變 而發(fā)生能量的轉化時 能量的形式要發(fā)生變化 在確定能量的轉化時 可以從消耗什么能 得到什么能進行比較來確定 精講精析 1 在水平公路上行駛的汽車 發(fā)動機熄火之后 速度越來越小 最后停止 這一過程中 汽車所受的阻力做負功 機械能轉化為內能 2 電風扇通電后開始轉動 電流做功 電能轉化為機械能 有一部分轉化為內能 斷電后轉動著的風扇又慢慢停下來 阻力做負功 機械能轉化為內能 3 火藥爆炸產生燃氣 化學能轉化為內能 子彈在燃氣的推動下從槍膛發(fā)射出去 推力做功 內能轉化為機械能 子彈射穿一塊鋼板 速度減小 阻力做負功 機械能轉化為內能 4 用柴油機帶動發(fā)電機發(fā)電 化學能轉化為機械能 又轉化為電能 發(fā)電機發(fā)電后供給電動水泵抽水 電流做功 電能轉化為機械能 電動水泵把水從低處抽到高處 水泵對水做功 使水泵的機械能傳遞給水 答案 見精講精析 方法總結 一種形式的能量減少時 一定有另外形式的能量增加 一個物體的能量減少時 一定有其他物體的能量增加 不管能量如何轉移和轉化 能量的總和保持不變 變式訓練1 2011年廈門市高一檢測 自由擺動的秋千幅度越來越小 直至最后停止擺動 對于該過程 下列說法正確的是 a 機械能守恒b 能量正在消失c 減少的機械能轉化為內能d 只有動能和勢能相互轉化 解析 選c 在秋千擺動過程中 空氣阻力做功 機械能減少 轉化為內能 但能量不會消失 c正確 某地平均風速為5m s 已知空氣密度是1 2kg m3 有一風車 它的車葉轉動時可形成半徑為12m的圓面 如果這個風車能將圓面內10 的氣流動能轉變?yōu)殡娔?則該風車帶動的發(fā)電機功率是多大 思路點撥 在本題研究的過程中 氣流動能的10 轉化為電能 即在時間 t內吹到風車上氣流的動能的10 轉化為電能 答案 3 4kw 方法總結 建構一個氣流圓柱體模型是關鍵 只有處于這個圓柱體內的空氣在 t內才能作用于風車上 電能就是這些氣流的動能轉化而來的 變式訓練2一水電站 水流的落差為20m 水流沖擊水輪發(fā)電機后 水流能20 轉化為電能 若發(fā)電機的功率200kw 則每分鐘流下的水量是 m3 g取10m s2 解析 設每分鐘水的流量為q 則在1分鐘內流下的水的質量m q 在1分鐘內流下的水減少的重力勢能 ep mgh q gh 答案 300 2011年遼寧聯(lián)考 如圖7 10 2所示 質量為m的小鐵塊a以水平速度v0沖上質量為m 長為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間的動摩擦因數(shù)為 此時木板對地位移為x 求這一過程中 圖7 10 2 1 木板增加的動能 2 小鐵塊減少的動能 3 系統(tǒng)機械能的減少量 4 系統(tǒng)產生的熱量 思路點撥 在此過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動 b在f2的作用下做勻加速運動 當a滑動到b的右端時 a b達到相同的速度v 正好不掉下 答案 見自主解答 方法總結 通過本題可以看出摩擦力做功可從以下兩個方面理解 1 相互作用的靜摩擦力 如果一個力做正功 另一個力一定做負功 并且量值相等 即一對靜摩擦力做功不會產生熱量 2 相互作用的一對滑動摩擦力做功的代數(shù)和一定為負值 即一對滑動摩擦力做功的結果總是使系統(tǒng)的機械能減少 減少的機械能轉化為內能 q f滑 s相 其中s相必