第7章 10．能量守恒定律與能源

1、.10能量守恒定律與能源學 習 目 標知 識 脈 絡老師獨具1.知道能量守恒定律的內(nèi)容重點2理解能量守恒定律確實切含義3掌握應用能量守恒定律解決問題的方法重點4知道能量轉(zhuǎn)化的方向性難點自 主 預 習·探 新 知知識梳理一、能量守恒定律1定律內(nèi)容能量既不會憑空產(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)化或轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變2建立定律的兩個重要事實1確認了永動機的不可能性2各種自然現(xiàn)象之間能量的互相聯(lián)絡與轉(zhuǎn)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能量守恒定律的特殊背景下一種特殊的表現(xiàn)形式二、能源和能量耗散1能量耗

2、散燃料燃燒時一旦把自己的熱量釋放出去，就不會再次自動聚集起來供人類重新利用電池中的化學能轉(zhuǎn)化為電能，它又通過燈泡轉(zhuǎn)化成內(nèi)能和光能，熱和光被其他物體吸收之后變成周圍環(huán)境的內(nèi)能，我們無法把這些散失的能量搜集起來重新利用這種現(xiàn)象叫作能量的耗散2能源危機的含義在能源的利用過程中，即在能量的轉(zhuǎn)化過程中，能量在數(shù)量上雖未減少，但在可利用的品質(zhì)上降低了，從便于利用的變成不便于利用的了3能量轉(zhuǎn)化的方向性與節(jié)約能源的必要性能量耗散反映了能量轉(zhuǎn)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守恒，但還是很有必要節(jié)約能源根底自測1考慮判斷1當一個物體的能量減少時，一定有其他物體的

3、能量增多2做功越多，能量的轉(zhuǎn)化也越多3物體做了多少功，就有多少能量消失×4煤、石油、天然氣屬于常規(guī)能源5電能、焦炭、氫能屬于一次能源×6冒起的煤煙和散開的炭灰可以重新合成一堆煤炭×2煤、石油、天然氣和生物質(zhì)能作為能源的共同特點是A都為可再生能源，取之不盡，用之不竭B都為不可再生能源，用一點，少一點C都為來自太陽輻射的能量D都為污染環(huán)境的能源C煤、石油、天然氣是不可再生能源，對環(huán)境污染嚴重，生物質(zhì)能是可再生能源，對環(huán)境無污染或污染少，但它們都來自太陽輻射因此，選項C正確，其他選項均錯誤3“天舟一號發(fā)射成功，我國將邁進“空間站時代，如圖7­10­1

4、所示，“天舟一號在點火后，豎直加速上升的過程中，忽略其質(zhì)量的變化，那么“天舟一號的圖7­10­1A重力勢能減少，動能減少，機械能減少B重力勢能減少，動能增加，機械能增加C重力勢能增加，動能減少，機械能減少D重力勢能增加，動能增加，機械能增加D“天舟一號豎直加速上升的過程中，高度增加，速度增大，由Epmgh和Ekmv2知，其重力勢能增加，動能增加，故機械能增加，D正確4一個盛水袋，某人從側(cè)面緩慢推裝液體的袋壁使它變形至如圖7­10­2所示位置，那么此過程中袋和液體的重心將圖7­10­2A逐漸升高B逐漸降低C先降低再升高D始終不變A人對液

5、體做正功，液體的機械能增加，液體緩慢挪動可以認為動能不變，重力勢能增加，重心升高，A正確合 作 探 究·攻 重 難功能關系的理解與應用1功能關系的概述1不同形式的能量之間的轉(zhuǎn)化是通過做功實現(xiàn)的，做功的過程就是能量之間轉(zhuǎn)化的過程2功是能量轉(zhuǎn)化的量度做了多少功，就有多少能量發(fā)生轉(zhuǎn)化2功與能的關系由于功是能量轉(zhuǎn)化的量度，某種力做功往往與某一種詳細形式的能量轉(zhuǎn)化相聯(lián)絡，詳細功能關系如下：功能的變化表達式重力做功正功重力勢能減少重力勢能變化WGEp1Ep2負功重力勢能增加彈力做功正功彈性勢能減少彈性勢能變化W彈Ep1Ep2負功彈性勢能增加合力做功正功動能增加動能變化W合Ek2Ek1負功動能減少

6、除重力或系統(tǒng)內(nèi)彈力外其他力做功正功機械能增加機械能變化W外E2E1負功機械能減少多項選擇如圖7­10­3所示，動滑輪下系有一個質(zhì)量為1 kg的物塊，細線一端系在天花板上，另一端繞過動滑輪用F6 N的恒力豎直向上拉細線的另一端滑輪、細線的質(zhì)量不計，不計一切摩擦經(jīng)過1 s，那么 【導學號：75612146】圖7­10­3A重力勢能增加了B拉力F做功為12 JC物體的動能增加了10 JD物體的機械能增加了12 JABD如下圖，物體受到兩個力的作用：拉力F2F和重力mg.由牛頓第二定律得Fmgma，a2 m/s2，物體從靜止開場運動，1s內(nèi)的位移為：xat2&#

7、215;2×12 m1 m，重力勢能增加Epmgx10 J，A正確拉力F的作用點為繩的端點，在物體發(fā)生1 m位移的過程中，繩的端點的位移為x2x2 m所以拉力F做的功為WFx6×2 J12 J，故B正確；C物體的速度vat2 m/s2，物體的動能增加了Ekmv2×1×22 J2 J，故C錯誤； D拉力做的功等于物體機械能的增加量，所以物體的機械能增加了12 J，故D正確應選A、B、D應用功能關系解題的關鍵應用功能關系解題的關鍵是深化理解不同功能關系的含義：1重力做功是物體重力勢能變化的原因，重力做多少功，重力勢能就減少多少；2彈力做功是彈簧彈性勢能變化的

8、原因，彈力做多少功，彈性勢能就減少多少；3合力做功是物體動能變化的原因，合力做多少功，動能就增加多少；4除重力和系統(tǒng)內(nèi)彈力之外的其他力做功是機械能變化的原因，其他力做多少功，機械能就增加多少針對訓練1多項選擇如圖7­10­4所示，扶手電梯與程度地面的夾角為30°，質(zhì)量為m的人站在電梯上，電梯由靜止斜向上做勻加速運動時，人對電梯的壓力是他體重的倍人隨電梯上升高度H的過程中，以下說法正確的選項是重力加速度為g圖7­10­4A人的重力勢能增加mgHB人的機械能增加mgHC人的動能增加mgHD電梯的加速度為AC電梯抑制人的重力做功為：mgH，所以人的重

9、力勢能增加mgH，故A正確；根據(jù)牛頓第二定律，在豎直方向上有：Nmgmay，解得：ay0.25g，根據(jù)平行四邊形定那么，電梯的加速度為：a0.5g，故D錯誤；人所受的合外力為：Fmamg，根據(jù)動能定理可得：EkFmgH，故C正確；人的機械能的增加量等于重力勢能的增加量與動能的增加量之和，即：2mgH，故B錯誤所以A、C正確，B、D錯誤能量守恒定律的理解與應用1適用范圍能量守恒定律是貫穿物理學的根本規(guī)律，是各種自然現(xiàn)象中普遍適用的一條規(guī)律2表達式1E初E末，初狀態(tài)各種能量的總和等于末狀態(tài)各種能量的總和2E增E減，增加的那些能量的增加量等于減少的那些能量的減少量3應用步驟1明確研究對象及研究過程2

10、明確該過程中，哪些形式的能量在變化3確定參與轉(zhuǎn)化的能量中，哪些能量增加，哪些能量減少4列出增加的能量和減少的能量之間的守恒式或初、末狀態(tài)能量相等的守恒式如圖7­10­5所示，電動機帶動程度傳送帶以速度v勻速傳動，一質(zhì)量為m的小木塊由靜止輕放在傳送帶上假設小木塊與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為，當小木塊與傳送帶相對靜止時，求：圖7­10­51小木塊的位移；2傳送帶轉(zhuǎn)過的路程；3小木塊獲得的動能；4摩擦過程產(chǎn)生的熱量；5電動機帶動傳送帶勻速轉(zhuǎn)動輸出的總能量；思路點撥：在計算第4問時，要用滑動摩擦力乘木塊相對皮帶的位移，不是對地位移要理解電動機帶動傳送帶勻速轉(zhuǎn)動輸出

11、能量的含義為：小木塊獲得的動能與摩擦生熱的和解析小木塊剛放上傳送帶時，速度為0，受到傳送帶的滑動摩擦力作用，做勻加速直線運動，到達與傳送帶一樣的速度后不再受摩擦力整個過程中小木塊獲得一定的動能，系統(tǒng)內(nèi)因摩擦產(chǎn)生一定的熱量1對小木塊，相對滑動時，由mgma，得ag，由vat，得小木塊由靜止到與傳送帶相對靜止時所用的時間t.那么小木塊的位移lat2.2傳送帶始終勻速運動，轉(zhuǎn)過的路程svt.3小木塊獲得的動能Ekmv2.4摩擦過程產(chǎn)生的熱量Qmgslmv2.5由能的轉(zhuǎn)化與守恒得，電動機輸出的總能量轉(zhuǎn)化為小木塊的動能與摩擦產(chǎn)生的熱量，所以E總EkQmv2.答案123mv24mv25mv2(1)摩擦力做

12、功特點無論是靜摩擦力還是滑動摩擦力，它們都可以做負功或做正功，也可以不做功.互為作用力和反作用力的一對靜摩擦力所做的總功為零；而互為作用力和反作用力的一對滑動摩擦力所做的總功一定為負值.(2)因摩擦而產(chǎn)生的內(nèi)能的計算QFf·x相，其中Ff指滑動摩擦力的大小，x相指發(fā)生摩擦的物體間的相對位移的大小.針對訓練2如圖7­10­6所示，在光滑的程度面上，有一質(zhì)量為M的長木塊以一定的初速度向右勻速運動，將質(zhì)量為m的小鐵塊無初速度地輕放到長木塊右端，小鐵塊與長木塊間的動摩擦因數(shù)為，當小鐵塊在長木塊上相對長木塊滑動L時與長木塊保持相對靜止，此時長木塊對地的位移為l，求這個過程中

13、：圖7­10­61小鐵塊增加的動能； 2長木塊減少的動能；3系統(tǒng)機械能的減少量；4系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量. 【導學號：75612147】解析畫出這一過程兩物體位移示意圖，如下圖1根據(jù)動能定理得mglLEk，即小鐵塊動能的增加量等于滑動摩擦力對小鐵塊做的功2摩擦力對長木塊做負功，根據(jù)功能關系得EkMmgl，即長木塊減少的動能等于長木塊抑制摩擦力做的功mgl.3系統(tǒng)機械能的減少量等于系統(tǒng)抑制摩擦力做的功EmgL.4m、M間相對滑動的位移為L，根據(jù)能量守恒定律，有QmgL，即摩擦力對系統(tǒng)做的總功等于系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量，也等于系統(tǒng)減少的機械能答案1mglL2mgl3mgL4mgL能源及其開發(fā)和

14、利用1人類與能源的關系1有利方面：能源的利用給人類的生活帶來了極大的改善，人類社會每一次重大的經(jīng)濟飛躍和消費革命，都與新的能源和動力機械的利用親密相關，能源消耗的多少已經(jīng)成為一個國家和地區(qū)經(jīng)濟開展程度的重要標志2不利方面：能源的大量使用會給環(huán)境帶來極大的破壞，如大氣污染、溫室效應、酸雨等，對人類造成很大的危害2常規(guī)能源和新能源的轉(zhuǎn)化途徑能源短缺和環(huán)境惡化指的是煤炭和石油的開采與技術(shù)有關，在當前技術(shù)條件下，煤炭和石油的開采是有限的，這叫能源短缺煤炭和石油資源是有限的，以今天的開采和消耗速度，石油儲藏將在百年內(nèi)用盡，煤炭資源也不可能永續(xù)，這叫能源短缺煤炭和石油具有很大的氣味，在開采、存放和使用過程

15、中這些氣味會聚集在空氣中污染空氣，使環(huán)境惡化大量煤炭和石油產(chǎn)品在燃燒時排出的有害氣體污染了空氣，改變了大氣成分，使環(huán)境惡化ABCDD煤炭和石油都是由幾億年以前的生物遺體形成的，這些能源不能再次生成，也不可重復使用，它們的儲量是有限的，并不是取之不盡、用之不竭的，這是所講的能源短缺，正確；能源在使用時會排出有害氣體污染空氣，這是所講的環(huán)境惡化，正確故D正確(1)能源的開發(fā)和利用要以人為本，要以可持續(xù)開展為前提.(2)應優(yōu)先使用新能源，新能源的共同特點：可再生、取之不盡、綠色無污染.針對訓練3關于能源的利用，以下說法中不正確的選項是A由于我國煤和石油的儲量無限，所以太陽能和核能的開發(fā)在我國根本沒有

16、必要B能源的利用過程，本質(zhì)是能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程C如今人類社會使用的能源主要是煤、石油和天然氣D煤、石油和天然氣的化學能歸根到底來自太陽能A石油、煤等為非再生的能源，儲量有限，能源的利用中雖然總量不變，但品質(zhì)降低，可再利用能源越來越少，所以新能源的開發(fā)和利用是當今世界各國面臨的課題，A錯，B、C、D對當 堂 達 標·固 雙 基1市面上出售一種裝有太陽能電扇的帽子如圖7­10­7所示在陽光的照射下，小電扇快速轉(zhuǎn)動，能給炎熱的夏季帶來一絲涼快該裝置的能量轉(zhuǎn)化情況是圖7­10­7A太陽能電能機械能B太陽能機械能電能C電能太陽能機械能D機械能太陽能電能

17、A電池板中太陽能轉(zhuǎn)化為電能，小電動機中電能轉(zhuǎn)化為機械能2以下關于力做功與對應能量變化的說法正確的選項是A合力做正功，機械能增加B合力做正功，物體的動能一定增加C摩擦力做功，物體的機械能一定減少D合力做負功，重力勢能一定減少B除重力外其余力做的功等于物體機械能的變化量，除重力外其余力做正功等于物體機械能的增加量，故A、C錯誤；由動能定理，可知合力做功是動能變化的量度，合力做正功，物體的動能一定增加，重力勢能的變化是看重力是否做功，故B正確，D錯誤；應選B3韓曉鵬是我國首位在冬奧會雪上工程奪冠的運發(fā)動他在一次自由式滑雪空中技巧比賽中沿“助滑區(qū)保持同一姿態(tài)下滑了一段間隔 ，重力對他做功1 900 J

18、，他抑制阻力做功100 J韓曉鵬在此過程中A動能增加了1 900 JB動能增加了2 000 JC重力勢能減小了1 900 JD重力勢能減小了2 000 JC外力對物體所做的總功為W總WGW阻1 900 J100 J1 800 J，是正功，根據(jù)動能定理得：動能增加了1 800 J，故A、B錯誤重力對物體做功為1 900 J，是正功，那么物體重力勢能減小了1 900 J，故C正確，D錯誤應選C4如圖7­10­8所示，皮帶的速度是3 m/s，兩圓心的間隔 s4.5 m，現(xiàn)將m1 kg的小物體輕放在左輪正上方的皮帶上，物體與皮帶間的動摩擦因數(shù)0.15，電動機帶動皮帶將物體從左輪運送到右輪正上方時，求：g取10