中學(xué)物理人教版必修二同步輔導(dǎo)與檢測：能量守恒定律與能源課件

第十節(jié)能量守恒定律與能源點(diǎn)此播放教學(xué)視頻

第十節(jié)能量守恒定律與能源點(diǎn)此播放教學(xué)視頻永動機(jī)：空想與詐騙上世紀(jì)20年代德國的一張明信片拿愛因斯坦開玩笑．想想看這個永動機(jī)為什么不行？自古至今，聲稱自己發(fā)明了永動機(jī)的人，無非是兩種人：那些只是在嘴上、紙上宣布自己設(shè)計出了永動機(jī)的人，可能是由于無知(不知道物理學(xué)定律)或偏執(zhí)(認(rèn)定物理學(xué)定律不成立)的可憐的空想家，當(dāng)然也可能是騙子；而那些已制造出了永動機(jī)，到處推銷的人，則可以肯定是百分之百的騙子．在歷史上，有的這類騙子相當(dāng)成功，騙取了大量的投資．點(diǎn)此播放教學(xué)視頻

永動機(jī)：空想與詐騙上世紀(jì)20年代德國的一張明信片拿愛因斯坦開1．理解能量的概念，知道各種不同形式的能量．2．明確能量守恒的含義．3．知道能源的合理利用及能量耗散的概念．點(diǎn)此播放教學(xué)視頻

1．理解能量的概念，知道各種不同形式的能量．點(diǎn)此播放教學(xué)視頻課前預(yù)習(xí)一、能量守恒守律1．機(jī)械能守恒定律是普遍的______________的一種特殊形式．2．確定能量守恒定律的兩類事實：(1)確認(rèn)了________的不可能性．(2)各種自然現(xiàn)象之間的相互________與________．3．定律內(nèi)容：能量既不會消滅，也不會創(chuàng)生，它只會從一種形式能量守恒定律永動機(jī)聯(lián)系轉(zhuǎn)化點(diǎn)此播放教學(xué)視頻

課前預(yù)習(xí)一、能量守恒守律能量守恒定律永動機(jī)聯(lián)系轉(zhuǎn)化點(diǎn)此播放教________為其他形式，或者從一個物體________到另一個物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的________保持不變．二、能源、能量耗散和能源危機(jī)1．常規(guī)能源：________、________、________，新能源：________能、________能、________能．2．能量耗散：我們無法把這些散失的能量收集起來重新利用的現(xiàn)象，反映出自然界中宏觀過程的________．3．能源危機(jī)的含義：在能源的利用過程中，即使在能量的轉(zhuǎn)化過程中，能量在________上并未減小，但在可利用的________上降低了，從便于利用的變成____________的了．不便于利用轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)移總量石油天然氣煤炭太陽風(fēng)地?zé)岱较蛐詳?shù)量品質(zhì)點(diǎn)此播放教學(xué)視頻

________為其他形式，或者從一個物體________到如何認(rèn)識功能關(guān)系？1．功是能量轉(zhuǎn)化的量度．做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化的過程，做了多少功，就有多少能量發(fā)生轉(zhuǎn)化．利用這種關(guān)系可以定量地研究能量及其轉(zhuǎn)化的問題．功和能量是有區(qū)別的：功是過程量，能是狀態(tài)量．只能說處于某一狀態(tài)的物體(或系統(tǒng))具有多少能，而不能說這個物體(或系統(tǒng))具有多少功；功是能量轉(zhuǎn)化的量度，決不能說“功是能的量度”因為功只能用來量度物體狀態(tài)變化時能量變化的多少．而不能用來量度物體在某一狀態(tài)所具有的能量．點(diǎn)此播放教學(xué)視頻

如何認(rèn)識功能關(guān)系？1．功是能量轉(zhuǎn)化的量度．點(diǎn)此播放教學(xué)視頻2．功能關(guān)系．我們關(guān)心的大多是能量的變化量，而不是能量的具體數(shù)值，能量的轉(zhuǎn)化必須通過做功才能實現(xiàn)，某種力做功往往與某一具體的能量變化相聯(lián)系，即所謂功能關(guān)系．3．幾種常見的功能關(guān)系.功能的變化表達(dá)式重力做功正功重力勢能減少重力勢能變化WG＝Ep1－Ep2負(fù)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＝Ep1－Ep2負(fù)功彈性勢能增加點(diǎn)此播放教學(xué)視頻

2．功能關(guān)系．功能的變化表達(dá)式重力做功正功重力勢能減少重力勢名師提示：功和能的關(guān)系可以從以下三個層次來理解和把握：(1)能量有多種不同的形式，且不同形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化；(2)不同形式的能量之間的轉(zhuǎn)化通過做功來實現(xiàn)，即做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化的過程；(3)做了多少功就有多少能量從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，即能量轉(zhuǎn)化的多少可用做功的多少來量度．合力做功正功動能增加動能變化W合＝E2－E1負(fù)功動能減少除重力(或系統(tǒng)內(nèi)彈力)外其他力做功正功機(jī)械能增加機(jī)械能變化W外＝E2－E1負(fù)功機(jī)械能減少名師提示：功和能的關(guān)系可以從以下三個層次來理解和把握：合力做嘗試應(yīng)用1．下列說法中正確的是()A．能就是功，功就是能B．做功越多，物體的能量就越大C．外力對物體不做功，這個物體就沒有能量D．能量轉(zhuǎn)化的多少可以用做功來量度解析：功和能是兩個不同概念，故A錯；做功的多少只是說明了能量轉(zhuǎn)化的多少，而不能說明能量的多少，故B錯；外力做功與否不能說明物體能量的有無，故C錯；功是能量轉(zhuǎn)化的量度，故D正確．答案：D點(diǎn)此播放教學(xué)視頻

嘗試應(yīng)用1．下列說法中正確的是()點(diǎn)此播放教學(xué)視頻如何理解和應(yīng)用能量守恒定律？1．意義①普遍性：能量守恒定律是分析解決問題的一個極為重要的方法，它比機(jī)械能守恒定律更普遍．例如物體在空中下落受到阻力時，物體的機(jī)械能不守恒，但包括內(nèi)能在內(nèi)的總能量是守恒的．②能量守恒定律反映了自然現(xiàn)象的普遍聯(lián)系．③能量守恒定律是19世紀(jì)自然科學(xué)的三大發(fā)現(xiàn)之一．2．應(yīng)用能量守恒定律分析問題的基本思路(1)某種形式的能量減少，一定存在其他形式的能量增加，且減少量和增加量一定相等．點(diǎn)此播放教學(xué)視頻

如何理解和應(yīng)用能量守恒定律？1．意義點(diǎn)此播放教學(xué)視頻(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．3．用能量守恒解題的基本步驟(1)分清有多少種形式的能(如機(jī)械能、熱能、電能等)在變化．(2)分別列出減少的能量ΔE減和增加的能量ΔE增的表示式．(3)列式求解．用能量觀點(diǎn)去分析、解決物理問題，往往具有簡便、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)．同學(xué)們要逐步養(yǎng)成用能量的觀點(diǎn)分析、解決問題的素養(yǎng)．點(diǎn)此播放教學(xué)視頻

(2)某個物體的能量減少，一定存在其他物體的能量增加，且減少名師提示：(1)該定律是貫穿物理學(xué)的基本規(guī)律之一，是學(xué)習(xí)物理學(xué)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(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移．(3)某種形式的能的減少，一定伴隨著其他形式的能的增加，且增加量一定等于減少量．點(diǎn)此播放教學(xué)視頻

名師提示：(1)該定律是貫穿物理學(xué)的基本規(guī)律之一，是學(xué)習(xí)物理能量的轉(zhuǎn)化與守恒行駛中的汽車制動后滑行一段距離，最后停下；流星在夜空中墜落并發(fā)出明亮的光焰；降落傘在空中勻速下降；上述不同現(xiàn)象中所包含的相同的物理過程是()A．物體克服阻力做功B．物體的動能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量C．物體的勢能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量D．物體的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量能量的轉(zhuǎn)化與守恒行駛中的汽車制動后滑行一段距離解析：這三個現(xiàn)象中物體運(yùn)動過程中都受到運(yùn)動阻力，汽車主要受摩擦阻力，流星、降落傘受空氣阻力，選項A正確；三個物體運(yùn)動過程中，汽車是動能轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能，流星、降落傘是重力勢能轉(zhuǎn)化成其他形式的能，總之是機(jī)械能轉(zhuǎn)化成了其他形式的能，選項D正確．答案：AD名師歸納：不同形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化，在轉(zhuǎn)化過程中能量的總量保持不變，明確能量的轉(zhuǎn)化形式和利用能量守恒列方程是解題的關(guān)鍵．解析：這三個現(xiàn)象中物體運(yùn)動過程中都受到運(yùn)動阻力，汽車主要受摩變式應(yīng)用1．下列對能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律的認(rèn)識正確的是()A．某種形式的能量減少，一定存在其他形式的能量增加B．某個物體的能量減少，必然有其他物體的能量增加C．只要科技不斷進(jìn)步，將會制作出“不消耗任何能源而工作的機(jī)械”D．石子從空中落下，最后停止在地面上，說明機(jī)械能消失了

AB點(diǎn)此播放教學(xué)視頻

變式應(yīng)用1．下列對能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律的認(rèn)識正確的是()功能關(guān)系將一個小滑塊放在如圖所示的凹形斜面上，用力F沿斜面向下拉小滑塊，小滑塊沿斜面運(yùn)動了一段距離．若已知在此過程中，拉力F所做的功的大小(絕對值)為A，斜面對滑塊的作用力所做的功的大小為B，重力做功的大小為C，空氣阻力做功的大小為D.當(dāng)用這些量表達(dá)時，小滑塊的動能的改變(指末態(tài)動能減去初態(tài)動能)等于________，滑塊的重力勢能的改變等于________；滑塊機(jī)械能(指動能與重力勢能之和)的改變等于________．點(diǎn)此播放教學(xué)視頻

功能關(guān)系將一個小滑塊放在如圖所示的凹形斜面上，用力解析：根據(jù)功能關(guān)系，動能的改變等于外力做功的代數(shù)和，其中做負(fù)功的有空氣阻力，斜面對滑塊的作用力(因彈力不做功，實際上為摩擦阻力做的功)，因此ΔEk＝A－B＋C－D；重力勢能的減少等于重力做的功，因此ΔEp＝－C；滑塊機(jī)械能的改變等于重力之外的其他力做的功，因此ΔE＝A－B－D.答案：A－B＋C－D－C

A－B－D名師歸納：利用能量守恒定律解題要明確能量的來龍去脈，如果是做功引起能量變化，要對具體能量轉(zhuǎn)化過程進(jìn)行具體分析，并注意做功的形式不同，能量轉(zhuǎn)化的形式不同，最終利用動能定理和能量守恒定律建立方程關(guān)系解題．點(diǎn)此播放教學(xué)視頻

解析：根據(jù)功能關(guān)系，動能的改變等于外力做功的代數(shù)和，其中做負(fù)變式應(yīng)用2.如圖所示，用手通過彈簧拉著物體沿光滑斜面上滑，下列說法正確的是（）A.物體只受重力和彈簧的彈力作用，物體和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒B.手的拉力做的功，等于物體和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能的增加量C.彈簧彈力對物體做的功，等于物體機(jī)械能的增加量D.手的拉力和物體重力做的總功等于物體動能的增加量點(diǎn)此播放教學(xué)視頻

變式應(yīng)用2.如圖所示，用手通過彈簧拉著物體沿光滑斜面上滑，下解析：對于物體和彈簧組成的系統(tǒng)，當(dāng)只有重力做功時機(jī)械能才守恒，手的拉力對系統(tǒng)做正功，系統(tǒng)的機(jī)械能增大，由功能關(guān)系可知，A錯，B對；對物體彈簧彈力是外力，物體所受外力中，除重力外只有彈簧彈力做功，因此彈簧彈力做的功等于物體機(jī)械能的增加量，C對；手的拉力作用于彈簧，因此引起彈簧的形變而改變彈性勢能，D錯.答案：BC點(diǎn)此播放教學(xué)視頻

解析：對于物體和彈簧組成的系統(tǒng)，當(dāng)只有重力做功時機(jī)械能才守恒生活中的能量守恒

風(fēng)能是一種環(huán)保型能源，目前我國風(fēng)力發(fā)電總裝機(jī)容量已達(dá)2640MW(MW表示兆瓦)．風(fēng)力發(fā)電是將風(fēng)的動能轉(zhuǎn)化為電能．設(shè)空氣的密度為ρ，水平風(fēng)速為v，風(fēng)力發(fā)電機(jī)每個葉片的長度為L，風(fēng)力發(fā)電機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率為η.求：(1)該風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電功率P的數(shù)學(xué)表達(dá)式．(2)若某地平均水平風(fēng)速為v＝10m/s，空氣密度ρ＝1.3kg/m3，所用風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片長度L＝4m，效率η＝25%，平均每天發(fā)電20小時，則平均每天能獲得多少電能？點(diǎn)此播放教學(xué)視頻

生活中的能量守恒風(fēng)能是一種環(huán)保型能源，目前我國風(fēng)力發(fā)點(diǎn)此播放教學(xué)視頻

點(diǎn)此播放教學(xué)視頻名師歸納：能量守恒定律是處理不同形式的能量轉(zhuǎn)化守恒的一個基本定律，獲取題目信息，建立能量轉(zhuǎn)化的模型，利用能量守恒定律建立方程是解題的基本方法．

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名師歸納：能量守恒定律是處理不同形式的能量轉(zhuǎn)化守恒的一個基本變式應(yīng)用3．風(fēng)力發(fā)電是一種環(huán)保的電能獲取方式．設(shè)計使每臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率為40kW.實驗測得風(fēng)的動能轉(zhuǎn)化為電能的效率約為20%，空氣的密度是1.29kg/m3，當(dāng)?shù)厮斤L(fēng)速約為10m/s，問風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片長度約為多少才能滿足設(shè)計要求？解析：設(shè)葉片的長度為L，風(fēng)速為v，在時間t內(nèi)流向葉片的空氣質(zhì)量為m＝ρV＝ρπL2vt空氣的動能Ek＝mv2由能量關(guān)系知：ηEk＝Pt整理得功率P＝ρπL2v3η解得L≈10m.答案：10m變式應(yīng)用3．風(fēng)力發(fā)電是一種環(huán)保的電能獲取方式．設(shè)計使每臺風(fēng)力基礎(chǔ)練1．節(jié)約能源的重要意義在于()A．可提高經(jīng)濟(jì)效益，降低成本B．能暫緩能源緊張的局面C．提高能源的利用率D．可減少對化石燃料的開采解析：節(jié)約能源指的是減少總的能源的消耗，重要意義在于緩和能源緊張的局面．答案：B點(diǎn)此播放教學(xué)視頻

基礎(chǔ)練1．節(jié)約能源的重要意義在于()解析：節(jié)約能源指的是2．關(guān)于功和能，下列說法正確的是()A．功和能單位相同，意義相同，功就是能，能就是功B．功和能雖然是兩個不同的物理量，但是功和能可以相互轉(zhuǎn)化C．水對水輪機(jī)做了8.9×106J的功，表示水的能量減少了8.9×106JD．豎直上拋的石子上升過程中克服重力做功5J，表示石子將5J的功轉(zhuǎn)化為5J的重力勢能C點(diǎn)此播放教學(xué)視頻

2．關(guān)于功和能，下列說法正確的是()C點(diǎn)此播放教學(xué)視頻3．(2012年海南卷)下列關(guān)于功和機(jī)械能的說法，正確的是()A．在有阻力作用的情況下，物體重力勢能的減少不等于重力對物體所做的功B．合力對物體所做的功等于物體動能的改變量C．物體的重力勢能是物體與地球之間的相互作用能，其大小與勢能零點(diǎn)的選取有關(guān)D．運(yùn)動物體動能的減少量一定等于其重力勢能的增加量BC點(diǎn)此播放教學(xué)視頻

3．(2012年海南卷)下列關(guān)于功和機(jī)械能的說法，正確的是(4．關(guān)于能源的利用和節(jié)能，下列說法正確的是()A．根據(jù)能量守恒定律，能源的利用率應(yīng)該是100%B．由于能量既不會消滅，也不會創(chuàng)生，總是守恒的，所以節(jié)約能源的意義不大C．節(jié)約能源只要提高節(jié)能意識就行，與科學(xué)進(jìn)步無關(guān)D．在能源的利用中，總會有一部分能源未被利用而損失掉D點(diǎn)此播放教學(xué)視頻

4．關(guān)于能源的利用和節(jié)能，下列說法正確的是()D點(diǎn)此播放5．有人設(shè)想在夏天用電冰箱來降低房間的溫度．他的辦法是：關(guān)好房間的門窗，然后打開冰箱的所有門讓冰箱運(yùn)轉(zhuǎn)，且不考慮房間內(nèi)外熱量的傳遞，則開機(jī)后，室內(nèi)的溫度將()A．升高B．保持不變C．開機(jī)時降低，停機(jī)時又升高D．開機(jī)時升高，停機(jī)時降低解析：壓縮機(jī)運(yùn)行時，一部分電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，室溫升高．答案：A點(diǎn)此播放教學(xué)視頻

5．有人設(shè)想在夏天用電冰箱來降低房間的溫度．他的辦法是：關(guān)好6．如右圖所示，長木板A放在光滑的水平面上，物體B以水平速度沖上A后，由于摩擦力作用，最后停止在木板A上，則從B沖上木板A到相對木板A靜止的過程中，下列說法正確的是()A．物體B動能的減少量等于B克服摩擦力做的功B．物體B克服摩擦力做的功小于B動能的減少量C．物體B損失的機(jī)械能等于木板A獲得的動能與系統(tǒng)損失的機(jī)械能之和D．摩擦力對木板A做的功等于系統(tǒng)機(jī)械能的變化量

AC點(diǎn)此播放教學(xué)視頻

6．如右圖所示，長木板A放在光滑的水平面上，物體B以水平速度提高練7．如圖所示是某類潮汐發(fā)電示意圖．漲潮時開閘，水由通道進(jìn)入海灣水庫蓄水，待水面升至最高點(diǎn)時關(guān)閉閘門(如圖甲)，落潮時，開閘放水發(fā)電(如圖乙)．設(shè)海灣水庫面積為5.0×108m2，平均潮差為3.0m，一天漲落潮兩次，發(fā)電機(jī)的平均能量轉(zhuǎn)化效率為10%，則一天內(nèi)發(fā)電的平均功率約為(ρ海水＝1.0×103kg/m3，g＝10m/s2)()A．2.6×104kWB．5.2×104kWC．2.6×105kWD．5.2×105kWB點(diǎn)此播放教學(xué)視頻

提高練7．如圖所示是某類潮汐發(fā)電示意圖．漲潮時開閘，水由通道8．某地平均風(fēng)速為5m/s，已知空氣密度是1.2kg/m3，有一風(fēng)車，它的車葉轉(zhuǎn)動時