4、3能量的轉(zhuǎn)化與守恒-滬科版課件

4、3能量轉(zhuǎn)化與守恒一、能量的概念1、一個(gè)物體能夠?qū)ν庾龉?，這個(gè)物體具有能量。2、不同的能量在相互轉(zhuǎn)化中有數(shù)量上的確定關(guān)系。二、能量的多樣性機(jī)械能（動(dòng)能、勢(shì)能）內(nèi)能電能磁能化學(xué)能太陽(yáng)能(光能)核能(原子能)能以多種形式存在于自然界，每一種形式的能對(duì)應(yīng)于一種運(yùn)動(dòng)形式。這些能量之間有聯(lián)系嗎？有什么聯(lián)系呢？討論與思考太陽(yáng)能的利用：太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能汽車：化學(xué)能——內(nèi)能——機(jī)械能——內(nèi)能這些能量之間有聯(lián)系嗎？有什么聯(lián)系呢？討論與思考水電站：水的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能這些能量之間有聯(lián)系嗎？有什么聯(lián)系呢？討論與思考水果電池：化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能這些能量之間有聯(lián)系嗎？有什么聯(lián)系呢？討論與思考這些能量之間有聯(lián)系嗎？有什么聯(lián)系呢？討論與思考電能轉(zhuǎn)化為光能和內(nèi)能這些能量之間有聯(lián)系嗎？有什么聯(lián)系呢？討論與思考化學(xué)能轉(zhuǎn)化為光能和內(nèi)能核能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能太陽(yáng)能和其他形式的能量轉(zhuǎn)化過(guò)程示意圖三、能量的轉(zhuǎn)化1、重力做功等于重力勢(shì)能的減少WG=-ΔEp2、彈簧彈力做功等于彈性勢(shì)能的減少3、合外力做功等于動(dòng)能的增加——W=ΔEK4、只有重力和彈力做功——ΔEK=-ΔEp5、重力和彈力以外的力做功等于機(jī)械能的增加6、克服一對(duì)滑動(dòng)摩擦力做功等于機(jī)械能的減少W=Q=fs相對(duì)——功是能量轉(zhuǎn)化的量度四、功能原理返回能量之間轉(zhuǎn)化是通過(guò)做功實(shí)現(xiàn)的。五、能量守恒定律1、內(nèi)容：能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不能憑空消失，它只會(huì)從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過(guò)程中，能量的總量保持不變。2、定律的表達(dá)式E初＝E終；△E增＝△E減3、說(shuō)明：能量守恒定律普遍適用。第一類永動(dòng)機(jī)不可制造。C、效率概念17～18世紀(jì)許多機(jī)械專家就已經(jīng)論證了永動(dòng)機(jī)是不可能的法國(guó)科學(xué)院在1775年就正式?jīng)Q定，不再研究和試驗(yàn)任何永動(dòng)機(jī)歷史上有很多人不相信能量守恒定律的人，挖空心思想發(fā)明一種不消耗能量，卻能不斷對(duì)外做功的機(jī)器——永動(dòng)機(jī)永動(dòng)不可能制成的原因：根據(jù)能量守恒定律，任何一部機(jī)器，只能使能量從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，而不能無(wú)中生有地制造能量，因此第一類永動(dòng)機(jī)是不可能制成的.

當(dāng)WG外＞0時(shí)，△E＞0，機(jī)械能增加

當(dāng)WG外＜0時(shí)，△E＜0，機(jī)械能減少

除重力(彈力)外，其他外力對(duì)物體對(duì)所做的總功WG外等于物體機(jī)械能的變化量△E

功能原理

請(qǐng)你分析一下，高處水槽中水的勢(shì)能共轉(zhuǎn)變成哪幾種形式的能，說(shuō)明這個(gè)機(jī)器是否能夠永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去．

練習(xí)下列對(duì)能的轉(zhuǎn)化和守恒定律的認(rèn)識(shí)正確的是()A.某種形式的能減少，一定存在其他形式的能增加B.某個(gè)物體的能量減少．必然有其他物體的能量增加C.不需要任何外界的動(dòng)力而持續(xù)對(duì)外做功的機(jī)器——永動(dòng)機(jī)是不可能制成的D.石子從空中落下，最后靜止在地面上，說(shuō)明機(jī)械能消失了ABC注意：

能量守恒定律是指能量的總量不變，但更重要的是指轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過(guò)程中的守恒。在不同形式的能量間發(fā)生轉(zhuǎn)化，在不同的物體間發(fā)生轉(zhuǎn)移。

既然能量是守恒的，不可能消滅，為什么我們還要節(jié)約能源？能量耗散燃料燃燒時(shí)一旦把自己的熱量釋放出去，它就不會(huì)再次自動(dòng)聚集起來(lái)供人類重新利用，電池中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，它又通過(guò)燈泡轉(zhuǎn)化成內(nèi)能和光能，熱和光被其他物質(zhì)吸收后變?yōu)橹車h(huán)境的內(nèi)能，我們無(wú)法把這些內(nèi)能收集起來(lái)重新利用．這種現(xiàn)象叫做能量的耗散．能量耗散與能量守恒是否矛盾，該怎樣理解?

能量耗散能量耗散和能量守恒并不矛盾，能量耗散表明，在能源利用的過(guò)程中，即在能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程中，能量在數(shù)量上并沒(méi)有減少．但是可利用的品質(zhì)上降低了，從便于利用變?yōu)椴槐阌诶昧?。這是節(jié)約能源的根本原因．這說(shuō)明能量的耗散從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中宏觀過(guò)程的方向性．

能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性內(nèi)能總是自發(fā)地從高溫物體向低溫物體轉(zhuǎn)移而不會(huì)自發(fā)的由低溫物體向高溫物體轉(zhuǎn)移能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能而內(nèi)能不可全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能而不引起其他變化熱機(jī)的效率不可能1000/0（第二類永動(dòng)機(jī)不可能存在）例如：一輛行駛的小轎車，燃料燃燒產(chǎn)生的內(nèi)能有370/0通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)散熱系統(tǒng)排出，370/0直接由排氣管排出，有260/0變?yōu)榘l(fā)動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能

能量的耗散從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中宏觀過(guò)程的方向性。正是因?yàn)槟芰哭D(zhuǎn)化的方向性，能量的利用受這種方向性的制約，所以能量的利用是有條件的，也是有代價(jià)的．

通過(guò)以上分析我們知道了：六.能量耗散1能量耗散：能量釋放出去，它就不會(huì)自動(dòng)聚集起來(lái)供人類重新利用。2能量耗散意義：從能量轉(zhuǎn)化的角度反映自然界中的宏觀過(guò)程具有方向性。3方向性：內(nèi)能不能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。4方向性：熱量不能自發(fā)從低溫物體傳遞給高溫物體。練習(xí)一質(zhì)量均勻、不可伸長(zhǎng)的繩索，重為G，A、B兩端固定在天花板上，如圖所示。現(xiàn)在最低點(diǎn)C處施加一豎直向下的力，將最低點(diǎn)緩慢拉至D點(diǎn)。在此過(guò)程中，繩的重心位置（）A.逐漸升高B.逐漸降低C.先降低后升高D.始終不變DABCA解析外力對(duì)繩索做功，繩索的機(jī)械能增加。由于繩索的動(dòng)能不變，增加的必是重力勢(shì)能，重力勢(shì)能增加是重心升高的結(jié)果。正確選項(xiàng)為A。點(diǎn)悟：

本題繩索重心的具體位置很難確定，且往往會(huì)錯(cuò)誤地認(rèn)為：外力將繩索向下拉，繩索的重心會(huì)逐漸降低。這里，我們應(yīng)用功能原理，對(duì)問(wèn)題作出了正確的判斷。練習(xí)一質(zhì)量為2kg的物塊從離地80m高處自由落下，測(cè)得落地速度為30m/s，求下落過(guò)程中產(chǎn)生的內(nèi)能。【思路】

下落過(guò)程中減少的機(jī)械能變成了內(nèi)能。

【答案】E=700J練習(xí)一物體，以6m/s的初速度沿某一斜面底端上滑后又折回，折回到斜面底端時(shí)的速度大小為4m/s。試求物體沿斜面上滑的最大高度。（g取10m/s2）AmV0BC解:由A→B根據(jù)能量轉(zhuǎn)化守恒定律ΔE減=ΔE增得mv02/2=mgh+Q由B→C根據(jù)能量轉(zhuǎn)化守恒定律得mgh=mv`2/2+Q聯(lián)立得h=2.6m

3、在傾角為θ的斜面體上由質(zhì)量分別為M,m兩物體和一定滑輪構(gòu)成如圖所示系統(tǒng)，若物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，求釋放后m加速下落H時(shí)的落地速度aa解:設(shè)m下落h時(shí)的速度為V根據(jù)能量守恒定律ΔE減=ΔE增得mgh=Mghsinθ+（m+M）V2/2+Q而Q=μMgcosθh兩式聯(lián)立既可求V=……內(nèi)容總結(jié)4、3能量轉(zhuǎn)化與守恒。1、一個(gè)物體能夠?qū)ν庾龉?，這個(gè)物體具有能量。2、不同的能量在相互轉(zhuǎn)化中有數(shù)量上的確定關(guān)系。能以多種形式存在于自然界，每一種形式的能對(duì)應(yīng)于一種運(yùn)動(dòng)形式。太陽(yáng)能的利用：太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能。3、合外力做功等于動(dòng)能的增加——W=ΔEK。5、重力和彈力以外的力做功等于機(jī)械能的增加?！κ悄芰哭D(zhuǎn)化的量度。E初＝E終。△E增＝△E減。除重力(彈力)外，其他外力對(duì)物體對(duì)所做的總功WG外等于物體機(jī)械能的變化量△E。D.石子從空中落下，最后靜止在地面上，說(shuō)明機(jī)械能消失了。在不同形式的能