物理粵教版學(xué)案第三章第三節(jié)能量守恒定律

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精第三節(jié)能量守恒定律1．理解能量守恒定律及其重要意義．2．知道第一類永動機不可能制成的原因．3．會用能量守恒的觀點分析解決有關(guān)問題．有一種全自動手表，既不需要上發(fā)條,也不用任何電池,卻能不停地走下去,這是不是一種永動機？如果不是，你知道維持指針走動的能量是從哪里來的嗎？你能設(shè)法驗證嗎?提示：全自動手表是通過一種機械裝置把人體活動時的能量儲存起來，連續(xù)地向外釋放,所以它不是永動機．如果將這種手表長時間放在一個無振動的地方，不再有動能向彈性勢能的積累，表就會停止走動．一、能量守恒定律1．大量事實證明:各種形式的能可以相互轉(zhuǎn)化，并且在轉(zhuǎn)化過程中守恒．2．能量守恒定律：能量既不會憑空產(chǎn)生,也不會憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化成為另一種形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到別的物體；在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中其總量不變．3．能量守恒定律是自然界的一條普遍規(guī)律．恩格斯把這一定律和細胞學(xué)說、達爾文的生物進化論一起稱為19世紀(jì)自然科學(xué)的三大發(fā)現(xiàn)．二、永動機不可能制成1．第一類永動機:不需要任何動力或燃料卻能不斷對外做功的機器．2．第一類永動機的設(shè)想由于違背了能量守恒定律,所以不可能制成．思考：圖中左邊為風(fēng)力發(fā)電機，發(fā)出的電供給右邊的電風(fēng)扇，電風(fēng)扇把風(fēng)吹到發(fā)電機上發(fā)電,循環(huán)往復(fù),不需要消耗其他能量風(fēng)扇就可以一直工作下去．在能源短缺的現(xiàn)在，這是多么美好的愿望??！同學(xué)們，這種愿望能實現(xiàn)嗎？提示:不能實現(xiàn)．一、對能量守恒定律的理解1．能量的存在形式及相互轉(zhuǎn)化各種運動形式都有對應(yīng)的能：機械運動有機械能,分子的熱運動有內(nèi)能，還有諸如電磁能、化學(xué)能、原子能等．各種形式的能,通過某種力做功可以相互轉(zhuǎn)化,例如:利用電爐取暖或燒水，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能;煤燃燒，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能;列車剎車后，輪子溫度升高，機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．2．與某種運動形式對應(yīng)的能是否守恒是有條件的，例如,物體的機械能守恒,必須是只有重力做功；而能量守恒定律是沒有條件的，它是一切自然現(xiàn)象都遵守的基本規(guī)律．3．能量守恒定律的重要意義（1)找到了各種自然現(xiàn)象的公共量度-—能量，從而把各種自然現(xiàn)象用定量規(guī)律聯(lián)系起來，揭示了自然規(guī)律的多樣性和統(tǒng)一性．（2)突破了人們關(guān)于物質(zhì)運動的機械觀念的范圍，從本質(zhì)上表明了各種運動形式之間相互轉(zhuǎn)化的可能性．能量守恒定律比機械能守恒定律更普遍，它是物理學(xué)中解決問題的重要思維方法．恩格斯將能量守恒定律與細胞學(xué)說、達爾文的生物進化論并稱為19世紀(jì)自然科學(xué)的三大發(fā)現(xiàn),其重要意義由此可見．(3）具有重大實踐意義，即徹底粉碎了永動機的幻想．4．能量守恒定律中的“轉(zhuǎn)化”和“轉(zhuǎn)移”（1）某種形式的能量減少,一定有其他形式的能量增加，且減少量和增加量一定相等．（2）某個物體的能量減少，一定存在其他物體的能量增加，且減少量和增加量一定相等．(1)雖然功和能具有相同的單位，但兩者是完全不同的兩個概念．(2)能量守恒定律是自然界中普遍遵循的一種規(guī)律，是無條件的,而機械能守恒定律是有條件的．二、第一類永動機不可能制成的原因永動機的誘人前景，曾使許多人致力于永動機的研究，但都以失敗告終．能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)，使人們進一步認識到，任何一部機器，只要對外做功，都要消耗能量，都只能使能量從一種形式轉(zhuǎn)化為別的形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到別的物體,而不能無中生有地創(chuàng)造能量．不消耗能量，卻可以源源不斷地對外做功的機器(第一類永動機)是不可能制成的．類型一能量守恒定律的應(yīng)用【例題1】（雙選)一帶電小球在空中由A點運動到B點的過程中，受重力、電場力和空氣阻力三個力的作用，若運動過程中重力勢能增加3J，機械能增加0。5J,電場力做功1J，則小球(）A．重力做功3JB．電勢能增加1JC．克服空氣阻力做功0。5JD．動能減少2.5J解析：重力勢能的增加等于小球克服重力所做的功，A項錯誤；電場力做正功,電勢能應(yīng)減小，B項錯誤；除重力之外的力對小球做的功等于小球機械能的變化，故空氣阻力做的功為－0.5J,C項正確；因為合力做的功為－2。5J，根據(jù)動能定理可知，小球動能減少2.5J，D項正確．答案：CD題后反思：（1)熟練掌握功與能的關(guān)系是解答此類問題的關(guān)鍵．(2)對熱力學(xué)變化過程，要結(jié)合力做功理解不同形式的能之間的轉(zhuǎn)化．(3）能量守恒定律是自然界中普遍適用的規(guī)律，任何能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程都遵循此規(guī)律．類型二能量轉(zhuǎn)化過程的分析【例題2】(雙選)如圖所示為沖擊擺實驗裝置，一飛行子彈射入沙箱后合為一體,共同擺起一定高度，則下列有關(guān)能的轉(zhuǎn)化的說法中正確的是（)A．子彈的動能轉(zhuǎn)化成了沙箱和子彈的勢能B．子彈的動能一部分轉(zhuǎn)化成了沙箱和子彈的勢能C．子彈的動能轉(zhuǎn)化成了沙箱和子彈的動能D．子彈的動能一部分轉(zhuǎn)化成了沙箱和子彈的內(nèi)能點撥：在子彈打入沙箱的過程中，由于打入一定深度，阻力做功，其結(jié)果是一部分動能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，然后由能量守恒定律分析判斷．解析：在子彈打入沙箱的過程中，沙箱對子彈的阻力使子彈動能減少,同時子彈對沙箱的作用力使沙箱獲得動能．而子彈打入沙箱有一定深度，阻力在此過程中使一部分動能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；之后，子彈和沙箱作為一個整體以某一初動能升高，又變?yōu)橹亓菽?由此可知,選項B、D正確．答案：BD題后反思：此題易錯選A、C.原因是對過程分析不清，且對子彈打入沙箱的過程中能的轉(zhuǎn)化不能進行正確分析．在解答綜合性問題時,切記分清物理過程，正確選用相關(guān)的規(guī)律和公式進行解答．1一木塊在一不光滑的V形槽內(nèi)來回滑動的過程中，下列說法正確的是(）A．機械能守恒B．能量正在消失C．只有動能和重力勢能的相互轉(zhuǎn)化D．減少的機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但總能量守恒解析：木塊在滑動過程中要克服摩擦阻力做功,機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,但總能量守恒．答案：D2“第一類永動機"是不可能制成的,這是因為（)A．不符合機械能守恒定律B．違背了能量守恒定律C．做功產(chǎn)生的熱不符合熱功當(dāng)量D．暫時找不到合理的設(shè)計方案和理想材料解析：第一類永動機不能制成的原因是違背了能量守恒定律，任何設(shè)計永動機的努力都是徒勞的．答案：B3要把質(zhì)量為103kg的衛(wèi)星發(fā)射到地球附近的圓形軌道上，如果燃料完全燃燒產(chǎn)生的熱量有1%轉(zhuǎn)化為衛(wèi)星在軌道上運行時的動能，則燃料質(zhì)量至少為多少？(地球半徑R＝6400km，燃料的燃燒值q＝6。4×107J/kg,g＝9.8m/s解析：衛(wèi)星在地球附近圓形軌道上的運行速度v由m0g＝m0eq\f（v2，R)得v＝eq\r（Rg)①由題意得ηqm＝eq\f（1,2）m0v2②聯(lián)立①②式得m＝eq\f(m0Rg，2ηq）＝eq\f（103×6.4×106×9。8,2×0.01×6.4×107)kg＝4。9×104kg答案:4。9×104試說明下列現(xiàn)象中能量轉(zhuǎn)化的情況．（1)在水平公路上行駛的汽車,發(fā)動機熄滅之后，速度越來越小，最后停止．（2)用力蹬自行車上一個斜坡．(3）植物的光合作用．(4)用太陽能電池作動力的電動汽車在賽場上奔馳．（5)用柴油機帶動發(fā)電機發(fā)電，供給電動水泵抽水，把水由低處抽到高處．解析:(1)發(fā)動機熄滅之后，速度減小，即機械能減少，速度減小的原因是汽車受到摩擦阻力的作用,此過程中將產(chǎn)生“熱"，即內(nèi)能．顯然此過程中為機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．(2)用力蹬自行車上坡時,感覺到疲勞即為消耗體能，化學(xué)能減少，此過程中高