高中物理第七章机械能守恒定律10能量守恒定律与能源学案.pdf
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1、小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学10 能量守恒定律与能源 学习目标 1.了解各种不同形式的能,知道能量守恒定律确立的两类重要事实.2.能够叙述能量守恒定律的内容,会用能量守恒的观点分析、解释一些实际问题.3.了解能量耗散,知道能源短缺和环境恶化问题,增强节约能源和环境保护意识.一、能量守恒定律1.建立能量守恒定律的两类重要事实(1)确认了永动机的不可能(填“可能”或“不可能”)性.(2)发现了各种自然现象之间能量的相互联系与转化.2.内容:能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到别的物体,在转化或转移的过程中,能量的总量
2、保持不变.3.意义:能量守恒定律的建立,是人类认识自然的一次重大飞跃.它是最普遍、最重要、最可靠的自然规律之一,而且是大自然普遍和谐性的一种表现形式.二、能源和能量耗散1.能源与人类社会:人类对能源的利用大致经历了三个时期,即柴薪时期、煤炭时期、石油时期.自工业革命以来,煤和石油成为人类的主要能源.2.能量耗散:燃料燃烧时一旦把自己的热量释放出去,就不会再次自动聚集起来供人类重新利用.3.能源危机的含义:在能源的利用过程中,即在能量的转化过程中,能量在数量上虽未减少,但在可利用的品质上降低了,从便于利用的变成不便于利用的了.4.能量转化的方向性:能量的耗散从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程
3、的方向性,所以自然界的能量虽然守恒,但还是很有必要节约能源.1.判断下列说法的正误.(1)当一个物体的能量减少时,一定有其他物体的能量增多.()(2)做功越多,能量的转化也越多.()(3)外力对物体不做功,这个物体就没有能量.()(4)在利用能源的过程中,能量在数量上并未减少.()(5)世上总能量不变,所以我们不需要节约能源.()(6)人类不断地开发和利用新能源,所以能量可以被创造.()小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学2.质量为 0.4kg 的皮球,从离地面高0.5m 处自由落下,与地面碰撞后以2m/s 的速度反弹,不计空气阻力,g取 10 m/s2,碰撞时损失的机械能
4、为_,损失的机械能转化为_能.答案1.2J 内一、对能量守恒定律的理解1.在验证机械能守恒定律的实验中,计算发现,重物减少的重力势能的值总大于增加的动能的值,即机械能的总量在减少.机械能减少的原因是什么?减少的部分机械能是消失了吗?答案机械能减少的原因是由于要克服摩擦阻力和空气阻力做功,机械能转化成了内能.不是.2.请说明下列现象中能量是如何转化或转移的?(1)植物进行光合作用.(2)放在火炉旁的冰融化变热.(3)电流通过灯泡,灯泡发光.答案(1)光能转化为化学能(2)内能由火炉转移到冰(3)电能转化为光能1.适用范围:能量守恒定律是贯穿物理学的基本规律,是各种自然现象中普遍适用的一条规律.2
5、.对能量守恒定律的理解某种形式的能减少,一定存在其他形式的能增加,且减少量和增加量一定相等.某个物体的能量减少,一定存在其他物体的能量增加,且减少量和增加量一定相等.例 1(多选)从光滑斜面上滚下的物体,最后停止在粗糙的水平面上,则()A.在斜面上滚动时,只有动能和势能的相互转化B.在斜面上滚动时,有部分势能转化为内能C.在水平面上滚动时,总能量正在消失D.在水平面上滚动时,机械能转化为内能,总能量守恒答案AD 解析在斜面上滚动时,只有重力做功,只发生动能和势能的相互转化;在水平面上滚动时,有摩擦力做功,机械能转化为内能,总能量是守恒的,故选A、D.【考点】对能的转化与守恒的理解小学+初中+高
6、中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学【题点】机械能和内能的转化二、能量守恒定律的应用1.能量守恒定律的表达式(1)从不同状态看,E初E末.(2)从能的转化角度看,E增E减.(3)从能的转移角度看,EA 增EB减.2.能量守恒定律应用的关键步骤(1)明确研究对象和研究过程.(2)找全参与转化或转移的能量,明确哪些能量增加,哪些能量减少.(3)列出增加量和减少量之间的守恒式.例 2如图 1 所示,皮带的速度是3 m/s,两圆心的距离s4.5 m,现将m 1 kg 的小物体轻放在左轮正上方的皮带上,物体与皮带间的动摩擦因数0.15,电动机带动皮带将物体从左轮运送到右轮正上方时,求:(g取 10
7、 m/s2)图 1(1)小物体获得的动能Ek;(2)这一过程摩擦产生的热量Q;(3)这一过程电动机消耗的电能E.答案(1)4.5J(2)4.5J(3)9J 解析(1)设小物体与皮带达到共同速度时,物体相对地面的位移为s.mgs12mv2,解得s 3mvB,QAQBB.vAvB,QAQBC.vAvB,QAvB,QAQB答案D 解析两颗同样的子弹穿透木块的过程中,摩擦阻力Ff相同,子弹相对木块滑动的距离相同,所以摩擦力做功过程中产生的内能QFfx相同,根据能量守恒定律有:12mv2QA12mvA2,12mv2QB12mvB212mBv2,由以上两式可知vAvB,故选项D正确.【考点】能量守恒定律的
8、理解与基本应用【题点】摩擦生热及内能的理解与计算考点二功能关系5.如图 2 所示为低空跳伞表演,假设质量为m的跳伞运动员,由静止开始下落,在打开伞之前受恒定阻力作用,下落的加速度为45g,在运动员下落h的过程中,下列说法正确的是()图 2 A.运动员的重力势能减少了45mghB.运动员的动能增加了45mghC.运动员克服阻力所做的功为45mghD.运动员的机械能减少了45mgh答案B 解析在运动员下落h的过程中,重力势能减少了mgh,故 A错误;根据牛顿第二定律得,运动员所受的合力为F合ma45mg,则根据动能定理得,合力做功为45mgh,则动能增加了45mgh,故 B 正确;合力做功等于重力
9、做功与阻力做功的代数和,因为重力做功为mgh,则运动员克服阻力做功15mgh,故 C错误;重力势能减少了mgh,动能增加了45mgh,故机械能减少小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学了15mgh,故 D错误.【考点】各种功能关系及应用【题点】各种功能关系及应用6.(多选)某运动员采用蹲踞式起跑,在发令枪响后,左脚迅速蹬离起跑器,在向前加速的同时提升身体重心.如图 3 所示,假设该运动员的质量为m,在起跑时前进的距离s内,重心升高量为h,获得的速度为v,重力加速度为g,则此过程中()图 3 A.运动员克服重力做功WGmghB.运动员的机械能增加了12mv2C.运动员的机械能增
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