2018_2019學(xué)年高中物理機(jī)械能和能源6能源的開(kāi)發(fā)與利用學(xué)案教科版.docx

6能源的開(kāi)發(fā)與利用學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解各種不同形式的能，知道不同形式能量之間的相互轉(zhuǎn)化.2.理解能量守恒定律，會(huì)用能量守恒的觀點(diǎn)分析解釋一些實(shí)際問(wèn)題.3.了解能源的開(kāi)發(fā)和利用，知道能源短缺和環(huán)境惡化問(wèn)題，增強(qiáng)節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境的意識(shí).4.理解功能關(guān)系及其應(yīng)用一、能量守恒定律1能量守恒定律：能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程中其總量保持不變2意義：能量守恒定律是最重要、最普遍的自然規(guī)律之一，是大自然普遍和諧性的一種表現(xiàn)形式二、能源的利用1人類(lèi)對(duì)能源的利用大致經(jīng)歷了三個(gè)時(shí)期，即柴草時(shí)期、煤炭時(shí)期、石油時(shí)期自工業(yè)革命以來(lái)，煤和石油成為人類(lèi)的主要能源2能源利用方式的改進(jìn)極大地提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，給人類(lèi)的生活帶來(lái)了極大的改善，煤炭的利用和蒸汽機(jī)的誕生引起了產(chǎn)業(yè)革命但能源的大量使用引起了環(huán)境問(wèn)題三、新能源的開(kāi)發(fā)1在合理開(kāi)發(fā)和節(jié)約使用煤、石油、天然氣等常規(guī)能源的同時(shí)，要大力開(kāi)發(fā)核聚變能、太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮?、海洋能等新能?正在開(kāi)發(fā)的新能源有風(fēng)能、海洋能、太陽(yáng)能、地?zé)崮?、氫能、生物質(zhì)能及核聚變能等3新能源的優(yōu)點(diǎn)：新能源多為可再生能源，且污染較小1判斷下列說(shuō)法的正誤(1)機(jī)械能守恒定律是能量守恒定律的一種特殊形式()(2)化石燃料的利用，會(huì)引起環(huán)境問(wèn)題()(3)在利用能源的過(guò)程中，能量在數(shù)量上并未減少()(4)世上總能量不變，所以我們不需要節(jié)約能源()(5)人類(lèi)不斷地開(kāi)發(fā)和利用新能源，所以能量可以被創(chuàng)造()2質(zhì)量為0.4 kg的皮球，從離地面高0.5 m處自由落下，與地面碰撞后以2 m/s的速度反彈，g取10 m/s2，不計(jì)空氣阻力，碰撞時(shí)損失的機(jī)械能為_(kāi)，損失的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為_(kāi)能答案1.2 J內(nèi)一、能量守恒定律的理解如圖1所示，“神舟十號(hào)”飛船返回艙進(jìn)入地球大氣層以后，由于它的高速下落，而與空氣發(fā)生劇烈摩擦，返回艙的表面溫度達(dá)到1 000攝氏度圖1(1)進(jìn)入大氣層很長(zhǎng)一段時(shí)間，返回艙加速下落，返回艙表面溫度逐漸升高該過(guò)程動(dòng)能和勢(shì)能怎么變化？機(jī)械能守恒嗎？(2)返回艙表面溫度越高，內(nèi)能越大，該過(guò)程中什么能向什么能轉(zhuǎn)化？機(jī)械能和內(nèi)能的總量變化嗎？答案(1)返回艙動(dòng)能增加，勢(shì)能減少，由于與大氣層的摩擦，機(jī)械能逐漸轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故機(jī)械能不守恒(2)減少的勢(shì)能一部分轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能或者說(shuō)一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能機(jī)械能和內(nèi)能的總量不變，即能量守恒1適用范圍：能量守恒定律是貫穿物理學(xué)的基本規(guī)律，是各種自然現(xiàn)象中普遍適用的一條規(guī)律2對(duì)能量守恒定律的理解某種形式的能減少，一定存在其他形式的能增加，且減少量和增加量一定相等某個(gè)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例1(多選)從光滑斜面上滾下的物體，最后停止在粗糙的水平面上，則()A在斜面上滾動(dòng)時(shí)，只有動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化B在斜面上滾動(dòng)時(shí)，有部分勢(shì)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能C在水平面上滾動(dòng)時(shí)，總能量正在消失D在水平面上滾動(dòng)時(shí)，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，總能量守恒答案AD解析在斜面上滾動(dòng)時(shí)，只有重力做功，只發(fā)生動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化；在水平面上滾動(dòng)時(shí)，有摩擦力做功，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，總能量是守恒的，故選A、D.【考點(diǎn)】對(duì)能的轉(zhuǎn)化與守恒的理解【題點(diǎn)】機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化二、能量守恒定律的應(yīng)用1能量守恒定律的表達(dá)式(1)從不同狀態(tài)看，E初E末(2)從能的轉(zhuǎn)化角度看，E增E減(3)從能的轉(zhuǎn)移角度看，EA增EB減2能量守恒定律應(yīng)用的關(guān)鍵步驟(1)明確研究對(duì)象和研究過(guò)程(2)找全參與轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的能量，明確哪些能量增加，哪些能量減少(3)列出增加量和減少量之間的守恒式例2如圖2所示，皮帶的速度是3 m/s，兩圓心的距離s4.5 m，現(xiàn)將m1 kg的小物體輕放在左輪正上方的皮帶上，物體與皮帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.15，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)皮帶將物體從左輪運(yùn)送到右輪正上方時(shí)，求：(g取10 m/s2)圖2(1)小物體獲得的動(dòng)能Ek；(2)這一過(guò)程摩擦產(chǎn)生的熱量Q；(3)這一過(guò)程電動(dòng)機(jī)消耗的電能E.答案(1)4.5 J(2)4.5 J(3)9 J解析(1)設(shè)小物體與皮帶達(dá)到共同速度時(shí)，物體相對(duì)地面的位移為x.mgxmv2，解得x3 mvB，QAQB BvAvB，QAQBCvAvB，QAvB，QAQB答案D解析兩顆同樣的子彈穿透木塊的過(guò)程中，摩擦阻力f相同，子彈相對(duì)木塊滑動(dòng)的距離x相同，所以摩擦力做功過(guò)程中產(chǎn)生的內(nèi)能Qfx相同，根據(jù)能量守恒定律有：mv2QAmvA2，mv2QBmvB2mBv2，由以上兩式可知vAvB，故選項(xiàng)D正確【考點(diǎn)】能量守恒定律的理解與基本應(yīng)用【題點(diǎn)】摩擦生熱及內(nèi)能的理解與計(jì)算考點(diǎn)二功能關(guān)系5假設(shè)質(zhì)量為m的跳傘運(yùn)動(dòng)員，由靜止開(kāi)始下落，在打開(kāi)傘之前受恒定阻力作用，下落的加速度為g，在運(yùn)動(dòng)員打開(kāi)傘之前下落h的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是()A運(yùn)動(dòng)員的重力勢(shì)能減少了mghB運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)能增加了mghC運(yùn)動(dòng)員克服阻力所做的功為mghD運(yùn)動(dòng)員的機(jī)械能減少了mgh答案B解析在運(yùn)動(dòng)員打開(kāi)傘之前下落h的過(guò)程中，重力勢(shì)能減少了mgh，故A錯(cuò)誤；根據(jù)牛頓第二定律得，運(yùn)動(dòng)員所受的合力為F合mamg，則根據(jù)動(dòng)能定理得，合力做功為mgh，則動(dòng)能增加了mgh，故B正確；合力做功等于重力做功與阻力做功的代數(shù)和，因?yàn)橹亓ψ龉閙gh，則運(yùn)動(dòng)員克服阻力做功mgh，故C錯(cuò)誤；重力勢(shì)能減少了mgh，動(dòng)能增加了mgh，故機(jī)械能減少了mgh，故D錯(cuò)誤【考點(diǎn)】各種功能關(guān)系及應(yīng)用【題點(diǎn)】各種功能關(guān)系及應(yīng)用6(多選)某運(yùn)動(dòng)員采用蹲踞式起跑，在發(fā)令槍響后，左腳迅速蹬離起跑器，在向前加速的同時(shí)提升身體重心如圖2所示，假設(shè)該運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量為m，在起跑時(shí)前進(jìn)的距離s內(nèi)，重心升高量為h，獲得的速度為v，重力加速度為g，則此過(guò)程中()圖2A運(yùn)動(dòng)員克服重力做功WGmghB運(yùn)動(dòng)員的機(jī)械能增加了mv2C運(yùn)動(dòng)員的機(jī)械能增加了mv2mghD運(yùn)動(dòng)員對(duì)自身做功Wmv2mgh答案ACD解析運(yùn)動(dòng)員在此過(guò)程中重力勢(shì)能增加mgh，動(dòng)能增加mv2，機(jī)械能增加mv2mgh，A、C正確，B錯(cuò)誤運(yùn)動(dòng)員通過(guò)蹬地對(duì)自身做功，做功的量為其機(jī)械能的增量，D正確【考點(diǎn)】各種功能關(guān)系及應(yīng)用【題點(diǎn)】各種功能關(guān)系及應(yīng)用7(多選)如圖3所示，木塊靜止在光滑水平桌面上，一子彈(可視為質(zhì)點(diǎn))水平射入木塊的深度為d時(shí)，子彈與木塊相對(duì)靜止，在子彈入射的過(guò)程中，木塊沿桌面移動(dòng)的距離為x，木塊對(duì)子彈的平均阻力為f，那么在這一過(guò)程中正確的是()圖3A木塊的機(jī)械能增量為fxB子彈的機(jī)械能減少量為f(xd)C系統(tǒng)的機(jī)械能減少量為fdD系統(tǒng)的機(jī)械能減少量為f(xd)答案ABC解析木塊機(jī)械能的增量等于子彈對(duì)木塊的作用力f 做的功fx，A對(duì)；子彈機(jī)械能的減少量等于動(dòng)能的減少量，即子彈克服阻力做的功f(xd)，B對(duì)；系統(tǒng)增加的機(jī)械能等于力f做的總功，即Efxf(xd)fd，故機(jī)械能減少量為fd，C對(duì)，D錯(cuò)【考點(diǎn)】各種功能關(guān)系及應(yīng)用【題點(diǎn)】各種功能關(guān)系及應(yīng)用8(多選)如圖4所示，在粗糙的水平桌面上有一個(gè)質(zhì)量為M的物塊，通過(guò)水平輕繩跨過(guò)光滑輕質(zhì)定滑輪與質(zhì)量為m的小球相連，在小球下落的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是()圖4A小球的機(jī)械能守恒B物塊與小球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒C若小球勻速下降，小球減少的重力勢(shì)能等于物塊M與桌面間摩擦產(chǎn)生的熱量D若小球加速下降，小球減少的機(jī)械能大于物塊M與桌面間摩擦產(chǎn)生的熱量答案CD解析由于繩子對(duì)小球做負(fù)功，因此小球的機(jī)械能減小，A錯(cuò)誤；由于桌面粗糙，摩擦力對(duì)M做負(fù)功，因此物塊與小球組成的系統(tǒng)機(jī)械能減小，B錯(cuò)誤；若小球勻速下降，根據(jù)能量守恒，小球減小的重力勢(shì)能沒(méi)有轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，而是完全轉(zhuǎn)化為物塊M與桌面間摩擦產(chǎn)生的熱量，C正確；若小球加速下降，則小球減小的機(jī)械能一部分轉(zhuǎn)化為摩擦產(chǎn)生的熱量，另一部分轉(zhuǎn)化為M的動(dòng)能，因此D正確【考點(diǎn)】各種功能關(guān)系及應(yīng)用【題點(diǎn)】各種功能關(guān)系及應(yīng)用9(多選)如圖5所示，水平輕質(zhì)彈簧的一端與固定的豎直板P拴接，另一端與物體A相連，物體A靜止于光滑水平桌面上，右端接一水平細(xì)線，細(xì)線繞過(guò)光滑的輕質(zhì)定滑輪與物體B相連開(kāi)始時(shí)用手托住B，讓細(xì)線恰好伸直，然后由靜止釋放B，直至B獲得最大速度下列有關(guān)該過(guò)程的分析正確的是()圖5AB物體的機(jī)械能一直減小BB物體的動(dòng)能增加量等于B物體重力勢(shì)能的減少量CB物體機(jī)械能的減少量等于彈簧的彈性勢(shì)能的增加量D細(xì)線拉力對(duì)A做的功等于A物體與彈簧所組成的系統(tǒng)機(jī)械能的增加量答案AD解析從開(kāi)始到B速度達(dá)到最大的過(guò)程中，細(xì)線的拉力對(duì)B一直做負(fù)功，所以B的機(jī)械能一直減小，故A正確；對(duì)于B物體，只有重力與細(xì)線拉力做功，根據(jù)動(dòng)能定理可知，B物體動(dòng)能的增加量等于它所受重力與拉力做功之和，不等于它的重力勢(shì)能的減少量，故B錯(cuò)誤；整個(gè)系統(tǒng)中，根據(jù)功能關(guān)系可知，B減少的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為A的機(jī)械能以及彈簧的彈性勢(shì)能，故B物體機(jī)械能的減少量大于彈簧彈性勢(shì)能的增加量，故C錯(cuò)誤；系統(tǒng)機(jī)械能的增加量等于系統(tǒng)除重力和彈簧彈力之外的力所做的功，A物體與彈簧所組成的系統(tǒng)機(jī)械能的增加量等于細(xì)線拉力對(duì)A做的功，故D正確【考點(diǎn)】各種功能關(guān)系及應(yīng)用【題點(diǎn)】各種功能關(guān)系及應(yīng)用10.(多選)質(zhì)量為m1、m2的兩物體，靜止在光滑的水平面上，質(zhì)量為m的人站在m1上用恒力F拉繩子，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，兩物體的速度大小分別為v1和v2，位移分別為x1和x2，如圖6所示，則這段時(shí)間內(nèi)此人所做的功的大小等于()圖6AFx2BF(x1x2)C.m2v22(mm1)v12D.m2v22答案BC解析根據(jù)能量守恒可知，人通過(guò)做功消耗的化學(xué)能將全部轉(zhuǎn)化為物體m1和m2的動(dòng)能以及人的動(dòng)能，所以人做的功的大小等于F(x1x2)m2v22(mm1)v12，故B、C正確【考點(diǎn)】各種功能關(guān)系及應(yīng)用【題點(diǎn)】各種功能關(guān)系及應(yīng)用二、非選擇題11(能量守恒定律)如圖7所示，質(zhì)量為m的小鐵塊A(A的長(zhǎng)度可忽略)以水平速度v0從左側(cè)沖上質(zhì)量為m1、長(zhǎng)為l、置于光滑水平面C上的木板B，剛好不從木板上掉下，已知A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，重力加速度為g，此時(shí)木板對(duì)地位移為x1，求這一過(guò)程中：圖7(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)生的熱量答案(1)mgx1(2)mg(x1l)(3)mgl (4)mgl解析(1)對(duì)木板B，根據(jù)動(dòng)能定理得mgx1m1v20所以木板增加的動(dòng)能EkBmgx1.(2)滑動(dòng)摩擦力對(duì)小鐵塊A做負(fù)功，根據(jù)能量關(guān)系可知EkAmv2mv02mg(x1l)即小鐵塊的動(dòng)能減少了mg(x1l)(3)系統(tǒng)機(jī)械能的減少量為E減EkAEkBmgl.(4)根據(jù)能量守恒定律，系統(tǒng)減少的機(jī)械能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，則QE減mgl.【考點(diǎn)】板塊模型的處理【題點(diǎn)】板塊模型的處理12(能量守恒定律)如圖8所示，繃緊的皮帶與水平面的夾角30，皮帶在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下，始終保持v02 m/s的速率運(yùn)行，現(xiàn)把一質(zhì)量為m10 kg的工件(可看成質(zhì)點(diǎn))輕輕放在皮帶的底端，經(jīng)過(guò)時(shí)間1.9 s，工件被傳送到h1.5 m的高處，取g10 m/s2，求：圖8(1)工件與皮帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)；(2)電動(dòng)機(jī)由于傳送工件多消耗的電能答案(1)(2)230 J解析(1)由題圖可知，皮帶底端與頂端的長(zhǎng)度x3 m.工件速度達(dá)到v0前，做勻加速運(yùn)動(dòng)的位移x1t1t1，勻速運(yùn)動(dòng)的位移為xx1v0(tt1)，解得加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t10.8 s.加速運(yùn)動(dòng)的位移x10.8 m，所以加速度a2.5 m/s2，由牛頓第二定律