高中物理選修《能量守恒定律》教學(xué)課件

化學(xué)能動(dòng)能勢(shì)能熱能導(dǎo)入新課

核能威力巨大，核能發(fā)電中，能量怎樣轉(zhuǎn)化？有無(wú)損失？核能熱能電能水壩為什么有一個(gè)高度差？水流具有哪些能量？能量怎樣轉(zhuǎn)化？動(dòng)能勢(shì)能能量無(wú)處不在

當(dāng)摩天輪被啟動(dòng)后，它具有的動(dòng)能和勢(shì)能怎樣變化？動(dòng)能勢(shì)能1.能量守恒定律第二章能量的守恒與耗散1.知識(shí)與能力

理解能量守恒的基本內(nèi)容。

了解第一類永動(dòng)機(jī)不能實(shí)現(xiàn)的道理。2.過(guò)程與方法

會(huì)用能量守恒的觀點(diǎn)解釋常見的物理現(xiàn)象。

理解能量之間的轉(zhuǎn)換。教學(xué)目標(biāo)3.情感態(tài)度與價(jià)值觀

通過(guò)能量之間的相互轉(zhuǎn)化來(lái)研究生活中的物體的運(yùn)動(dòng)

培養(yǎng)熱愛生活的情趣熱愛生活研究生活能量守恒定律的基本內(nèi)容在能量轉(zhuǎn)換的過(guò)程中理解能量守恒教學(xué)重難點(diǎn)重點(diǎn)難點(diǎn)2﹑能量守恒定律1﹑能量的轉(zhuǎn)化3﹑永動(dòng)機(jī)本節(jié)導(dǎo)航1.能量的轉(zhuǎn)化探究自然界中的物質(zhì)做著各種各樣的運(yùn)動(dòng)，因此就存在著各種各樣的能量形式，那么能量之間是否能相互轉(zhuǎn)化呢？用手反復(fù)彎折一根比較粗的鐵絲，感受鐵絲的溫度變化觀察隨著彎折次數(shù)的增多，鐵絲會(huì)變得越來(lái)越熱，那為什么會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢？下面我們通過(guò)如下的溫差發(fā)電實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)試驗(yàn)一下。由于兩個(gè)金屬連接點(diǎn)之間存在溫差而產(chǎn)生電流，這個(gè)現(xiàn)象叫做溫差電現(xiàn)象。試驗(yàn)

1．取兩種不同金屬的導(dǎo)線，例如康銅和銅。把銅線剪為兩段，每段的一端分別與康銅線兩端鈕接在一起，另一端分別接在電壓表的接線柱上，如圖所示。其中金屬甲為康銅線，金屬乙為銅線。

2．把碎冰放入低溫端燒杯中加少許冷水，高溫端的杯中加冷水，即可發(fā)現(xiàn)電壓表指針偏轉(zhuǎn)。讀出高溫端溫度和電壓表示數(shù)，記入表1中。

3．用酒精燈對(duì)高溫端燒杯加熱，密切注意溫度變化。高溫端溫度每改變10℃左右讀一次電壓表示數(shù)。這個(gè)現(xiàn)象說(shuō)明了內(nèi)能和電能之間可以相互轉(zhuǎn)化。同樣自然界中的各種運(yùn)動(dòng)都有相關(guān)的能量和它對(duì)應(yīng)。一種能量消失，就有另一種能量產(chǎn)生。歸納動(dòng)畫：地球能量的轉(zhuǎn)化2.能量守恒定律我們已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)在只有重力做功的前提下，機(jī)械能是守恒的，但是在很多情況下機(jī)械能是不守恒的，那么，在這些過(guò)程中，總的能量值是不是守恒呢？游樂(lè)園中的海盜船，因?yàn)榇嬖谀Σ亮涂諝庾枇Γw在搖動(dòng)的過(guò)程中會(huì)擺得越來(lái)越低，直到最后靜止在最低點(diǎn)，這個(gè)過(guò)程就是機(jī)械能向內(nèi)能的轉(zhuǎn)化。精彩源于發(fā)現(xiàn)知識(shí)要點(diǎn)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)化為別的形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程中其總量不變。能量守恒定律“有一個(gè)事實(shí)，如果你愿意，也可以說(shuō)一條定律，支配著至今所知的一切自然現(xiàn)象……這條定律稱做能量守恒定律。它指出某一個(gè)量，我們把它稱為能量，在自然界經(jīng)歷的多種多樣的變化中它不變化。那是一個(gè)最抽象的概念……”——諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者費(fèi)恩曼小資料3.永動(dòng)機(jī)名詞解釋歷史上有不少人希望設(shè)計(jì)一種機(jī)器，這種機(jī)器不消耗任何能量，卻可以源源不斷地對(duì)外做功。這種機(jī)器被稱為永動(dòng)機(jī)。第一類永動(dòng)機(jī)歷史上有不少人有過(guò)這樣美好的愿望：制造一種不需要?jiǎng)恿Φ臋C(jī)器，它可以源源不斷的對(duì)外界做功。如下圖違背能量守恒定律而不能實(shí)現(xiàn)。曾經(jīng)有人設(shè)計(jì)一類機(jī)器，希望它從高溫?zé)釒?kù)（例如鍋爐）吸取熱量后全部用來(lái)做功，不向低溫?zé)釒?kù)排出熱量。這種機(jī)器的效率不是可以達(dá)到100%了嗎？這種機(jī)器不違背能量守恒定律，但是都沒(méi)有成功。人們吧這種只從單一熱庫(kù)吸熱，同時(shí)不間斷的做功的永動(dòng)機(jī)叫第二類永動(dòng)機(jī)。第二類永動(dòng)機(jī)機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化具有方向性。1.能量之間的相互轉(zhuǎn)化自然界中的各種運(yùn)動(dòng)都有相關(guān)的能量和它對(duì)應(yīng)。一種能量消失，就有另一種能量產(chǎn)生。2.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)化為別的形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程中其總量不變。3.永動(dòng)機(jī)永動(dòng)機(jī)是不可實(shí)現(xiàn)的課堂小結(jié)1.試分析子彈從槍膛中飛出過(guò)程中能的轉(zhuǎn)化。課堂練習(xí)火藥的化學(xué)能→通過(guò)燃燒轉(zhuǎn)化為燃?xì)獾膬?nèi)能→子彈的動(dòng)能。[分析]：發(fā)射子彈的過(guò)程是：火藥爆炸產(chǎn)生高溫高壓氣體，氣體推動(dòng)子彈從槍口飛出。2.核電站利用原子能發(fā)電，試說(shuō)明從燃料鈾在核反應(yīng)堆中到發(fā)電機(jī)發(fā)出電的過(guò)程中的能的轉(zhuǎn)化。能的轉(zhuǎn)化過(guò)程是：核能→水的內(nèi)能→汽輪機(jī)的機(jī)械能→發(fā)電機(jī)的電能．[分析]：所謂原子能發(fā)電，是利用原子反應(yīng)堆產(chǎn)生大量的熱，通過(guò)熱交換器加熱水，形成高溫高壓的蒸汽，然后推動(dòng)蒸汽輪機(jī)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。3.將一個(gè)金屬球加熱到某一溫度，問(wèn)在下列兩種情況下，哪一種需要的熱量多些？（）（1）將金屬球用一根金屬絲掛著（2）將金屬球放在水平支承面上（假設(shè)金屬絲和支承物都不吸收熱量）A．情況（1）中球吸收的熱量多些B．情況（2）中球吸收的熱量多些C．兩情況中球吸收的熱量一樣多D．無(wú)法確定[誤解]選（C）。[正確解答]選（B）。[錯(cuò)因分析與解題指導(dǎo)]小球由于受熱體積要膨脹。由于小球體積的膨脹，球的重心位置也會(huì)變化。如圖所示，在情況（1）中，球受熱后重心降低，重力對(duì)球做功，小球重力勢(shì)能減小。而在情況（2）中，球受熱后重心升高。球克服重力做功，重力勢(shì)能增大。可見，情況（1）中球所需的熱量較少。造成[誤解]的根本原因，是忽略了球的內(nèi)能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)變過(guò)程。這是因?yàn)閮?nèi)能的變化是明確告訴的，而重力勢(shì)能的變化則是隱蔽的。在解題時(shí)必須注意某些隱蔽條件及其變化。4.用質(zhì)量M=0．5kg的鐵錘，去打擊質(zhì)量m=2kg的鐵塊。鐵錘以v=12m/s的速度與鐵塊接觸，打擊以后鐵錘的速度立即變?yōu)榱?。設(shè)每次打擊產(chǎn)生的熱量中有η=50%被鐵塊吸收，共打擊n=50次，則鐵塊溫度升高多少？已知鐵的比熱C=460J/kg℃。[分析]鐵錘打擊過(guò)程中能的轉(zhuǎn)換及分配關(guān)系為據(jù)此，即可列式算出△t．

[解答]鐵錘打擊n=50次共產(chǎn)生熱量：設(shè)鐵塊的溫度升高△t，由5.用功率P=600W的電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)鉆頭在鐵板上鉆孔，在t=3min內(nèi)產(chǎn)生熱量的最大值為多少？若其中η=75％被鐵塊吸收，鐵塊的質(zhì)量m=0.7kg，則鐵塊的溫度升高多少？已知鐵的比熱為C=460j/kg·℃。

[分析]在這個(gè)鉆孔過(guò)程中，能的轉(zhuǎn)換及分配如下：當(dāng)供給電動(dòng)機(jī)的電能完全轉(zhuǎn)化為鉆頭的機(jī)械能，鉆頭的機(jī)械能完全轉(zhuǎn)化為內(nèi)能時(shí)，就可算出所產(chǎn)生的最大熱量．由上述能的分配，根據(jù)吸熱公式可算出鐵塊所升高的溫度。

[解]在t=3min內(nèi)產(chǎn)生的熱量的最大值為：

Q=Pt=600×3×60J=1．08×105J設(shè)鐵塊升高的溫度為△t，由吸熱公式：

ηQ=cm△t

=251.6℃高考鏈接1.

如圖所示，豎直放置的兩根平行金屬導(dǎo)軌之間接有定值電阻R，質(zhì)量不能忽略的金屬棒與兩導(dǎo)軌始終保持垂直并良好接觸且無(wú)摩擦，棒與導(dǎo)軌的電阻均不計(jì)，整個(gè)裝置放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌平面垂直，棒在豎直向上的恒力F作用下加速上升的一段時(shí)間內(nèi)，力F做的功與安培力做的功的代數(shù)和等于（

）A.棒的機(jī)械能增加量B.棒的動(dòng)能增加量C.棒的重力勢(shì)能增加量D.電阻R上放出的熱量A解析：棒受重力G、拉力F和安培力FA的作用。由動(dòng)能定理：

得即力F做的功與安培力做功的代數(shù)和等于機(jī)械能的增加量。選A。abccdO2.

在光滑的絕緣水平面上，有一個(gè)正方形的abcd，頂點(diǎn)a、c處分別固定一個(gè)正點(diǎn)電荷，電荷量相等，如圖所示。若將一個(gè)帶負(fù)電的粒子置于b點(diǎn)，自由釋放，粒子將沿著對(duì)角線bd往復(fù)運(yùn)動(dòng)。粒子從b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到d點(diǎn)的過(guò)程中（）A.先作勻加速運(yùn)動(dòng)，后作勻減速運(yùn)動(dòng)B.先從高電勢(shì)到低電勢(shì)，后從低電勢(shì)到高電勢(shì)C.電勢(shì)能與機(jī)械能之和先增大，后減小D.電勢(shì)能先減小，后增大D解析：由于負(fù)電荷受到的電場(chǎng)力是變力，加速度是變化的。所以A錯(cuò)；由等量正電荷的電場(chǎng)分布知道，在兩電荷連線的中垂線O點(diǎn)的電勢(shì)最高，所以從b到a，電勢(shì)是先增大后減小，故B錯(cuò)；由于只有電場(chǎng)力做功，所以只有電勢(shì)能與動(dòng)能的相互轉(zhuǎn)化，故電勢(shì)能與機(jī)械能的和守恒，C錯(cuò)；由b到O電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，由O到d電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加，D對(duì)。3.如圖所示，固定位置在同一水平面內(nèi)的兩根平行長(zhǎng)直金屬導(dǎo)軌的間距為d，其右端接有阻值為R的電阻，整個(gè)裝置處在豎直向上磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。一質(zhì)量為m（質(zhì)量分布均勻）的導(dǎo)體桿ab垂直于導(dǎo)軌放置，且與兩導(dǎo)軌保持良好接觸，桿與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為u。現(xiàn)桿在水平向左、垂直于桿的恒力F作用下從靜止開始沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)距離L時(shí)，速度恰好達(dá)到最大（運(yùn)動(dòng)過(guò)程中桿始終與導(dǎo)軌保持垂直）。設(shè)桿接入電路的電阻為r，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，重力加速度大小為g。則此過(guò)程（）BDA.桿的速度最大值為B.流過(guò)電阻R的電量為C.恒力F做的功與摩擦力做的功之和等于桿動(dòng)能的變化量D.恒力F做的功與安倍力做的功之和大于桿動(dòng)能的變化量解析：當(dāng)桿達(dá)到最大速度vm時(shí)，得，A錯(cuò)；由公式，B對(duì)；在棒從開始到達(dá)到最大速度的過(guò)程中由動(dòng)能定理有：其中恒力F做的功與摩擦力做的功之和等于桿動(dòng)能的變化量與回路產(chǎn)生的焦耳熱之和，C錯(cuò)；恒力F做的功與安倍力做的功之和等于于桿動(dòng)能的變化量與克服摩擦力做的功之和，D對(duì)。習(xí)題解答1.解：太陽(yáng)能到達(dá)地球后會(huì)變成各種各樣的能量。例如，太陽(yáng)能使不同地區(qū)的溫度產(chǎn)生差異而形成空氣流動(dòng)，產(chǎn)生風(fēng)能（屬于機(jī)械能）;太陽(yáng)能能使地表水分蒸發(fā)，形成云，這時(shí)太陽(yáng)能就是轉(zhuǎn)化為水的重力勢(shì)能，下雨時(shí)雨水的重力勢(shì)能又