高中物理10.能量守恒定律与能源备课课件ppt

这是一份高中物理10.能量守恒定律与能源备课课件ppt，共28页。PPT课件主要包含了能源短缺，环境恶化，并未减少，图7-10-1等内容，欢迎下载使用。

学习目标:1.明确能量守恒的含义. 2.知道能源的合理利用及能量 耗散的概念. 3.了解能源与人类生存和社会 发展的关系，知道可持续发 展的重大意义.重点难点：对能量守恒定律的理解.易错问题：误认为能量耗散与能量守恒 相矛盾.
一、能量守恒定律1.定律内容：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式______为其他形式，或者从一个物体_____到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的_____保持不变.
2.定律发现的意义（1）它是最普遍、最重要、最可靠的自然规律之一.（2）它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.人类利用能源大致经历了三个时期：______时期、_____时期、______时期.2.煤炭和石油资源有限，同时，大量煤炭和石油产品在燃烧时排出的有害气体污染空气，改变了大气成
分，__________和__________已经成为关系到人类社会能否持续发展的大问题.3.燃料燃烧时把自己的热量释放出去，电池中的化学能转化为______，它又通过灯泡转化成______和______，热和光被其他物体吸收之后变成周围环境的______，我们无法把这些散失的能量收集起来重新利用，这种现象叫做能量的耗散.
4.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__________，但在可利用的品质上_____了，从便于利用的变成不便于利用的了.说明：自然界的能量虽然守恒，但我们必须要节约能源，原因是我们用的很多能源如煤、石油、天然气等都是非再生能源.
说明：自然界的能量虽然守恒，但我们必须要节约能源，原因是我们用的很多能源如煤、石油、天然气等都是非再生能源.
一、对能量的进一步理解1.概念：一个物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量，如运动的物体可以推动与其接触的另一个物体一起向前运动，对被推动的物体做功，说明运动的物体具有能量.又如流动的河水、被举高的重物、被压缩的弹簧、高温高压气体等都能对外做功，因此都具有能量.
2.形式：能量有各种不同的形式，运动的物体具有动能；被举高的重物具有重力势能；发生弹性形变的物体具有弹性势能；另外还有内能、化学能、电能、光能、太阳能、风能、潮汐能、原子能等不同形式的能.3.能量的转化：各种不同形式的能量可以相互转化，而且在转化的过程中总量保持不变.也就是说当某个物体的能量减少时，一定存在其
他物体的能量增加，且减少量一定等于增加量；当某种形式的能量减少时，一定存在其他形式的能量增加，且减少量一定等于增加量.4.功是能量转化的量度不同形式的能量之间的转化是通过做功实现的，做功的过程就是各种形式的能量之间转化（或转移）的过程，且做了多少功，就有多少能量发生转化（或转移），因此，功是能量转化的量度.
能量的变化必须通过做功才能实现，某种力做功往往与某一具体的能量变化相联系，这就是功能关系.常见的力做功与能量转化的对应关系如下：（1）重力做功：重力势能与其他能相互转化.（2）弹力做功：弹性势能与其他能相互转化.（3）合外力做功：动能与其他能相互转化.（4）除重力、系统内弹力外，其他力做功：机械能与其他形式能相互转化.
二、对功能关系的理解和应用1.功和能量转化的关系（1）力在一个过程中对物体所做的功，等于物体在这个过程中动能的变化，W=Ek2-Ek1，即动能定理.（2）在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能保持不变.（3）只要重力对物体做功，物体的重力势能一
定变化，重力势能的变化只跟重力做功有关.WG=Ep1-Ep2.（4）重力和弹簧弹力之外的力对物体做的功WF，等于物体机械能的变化，WF=E末-E初上述关系是我们本章遇到的功和能的关系，若只涉及动能的变化用动能定理，如果只涉及重力势能的变化用WG=Ep1-Ep2，如果涉及机械能变化用WF=E末-E初.
2.用能量守恒解题的基本步骤（1）分清多少种形式的能（如机械能、热能、电能等）在变化.（2）分别列出减少的能量ΔE减和增加的能量ΔE增的表达式.（3）列式求解.
指出下列现象中能量的转化或转移情况：（1）植物的光合作用；（2）雨天时发生雷电；（3）人在跑步时，身体发热；（4）手摇发电机发电使灯泡发光；（5）风吹动帆船前进.
【思路点拨】物体间发生能量转移时，能量的形式不变；而发生能量的转化时，能量的形式会发生改变，在确定能量转化的方向时，可从消耗什么能，得到什么能进行比较确定.【解析】（1）光能转化为化学能；（2）电能转化为声能、光能和内能；（3）化学能转化为动能、内能；
（4）化学能转化为机械能，机械能转化为电能，电能又转化为光能和内能；（5）风的机械能转移给帆船.【答案】见解析
1.（2010年上海高一检测）下列说法正确的是( )A.随着科技的发展，永动机是可以制成的B.太阳照射到地球上的光能转化成了其他形式的能量，但照射到宇宙空间的能量都消失了C.“既要马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能量转化和守恒定律，因而是不可能的
D.有种“全自动”手表，不用上发条，也不用任何形式的电源，却能一直走动，说明能量可以凭空产生解析：选C.科技再发达也要受自然规律的制约，永动机是不可能制成的，A错；太阳辐射到星际空间的能量会转化为其他形式的能，但不会消失，B错；“全自动”手表内部还是有能量转化装置的，当人戴着手表活动时，使摆锤不停摆动，给游丝弹簧补充能量，才会使表走动，D错.
某地平均风速为5 m/s,已知空气密度是1.2 kg/m3，有一风车，它的车叶转动时可形成半径为12 m的圆面.如果这个风车能将圆面内10%的气流动能转变为电能，则该风车带动的发电机功率是多大？
【解析】在t时间内作用于风车的气流质量m=πr2vtρ这些气流的动能为(1/2)mv2，转变成的电能E=(1/2)mv2×10%所以风车带动发电机的功率为P=(E/t)=(1/2)πr2ρ0v3×10%代入数据得P=3.4 kW
【答案】3.4 kW【点评】构建一个气流圆柱体模型是关键，正是这些气流的动能转化为电能的.
2.照射在每平方米地面上的太阳能的平均功率（昼夜平均值）是200 W，平均每个家庭消耗的电功率为1000 W.若每块光电池的面积为0.5 m2，转化效率为20%，则每户家庭需多少块光电池，才能保证正常的生活使用？
（2010年辽宁联考）图7-10-1所示，质量为m的小铁块A以水平速度v0冲上质量为M、长为l置于光滑水平面C上的木板B，正好不从木板上掉下，已知A、B间的动摩擦因数为μ，此时木板对地位移为x，求这一过程中：
解析：设需要n块光电池，则有n=1000/(200×0.5×20%) =50块.答案：50 块
（1）木板增加的动能；（2）小铁块减少的动能；（3）系统机械能的减少量；（4）系统产生的热量.
【思路点拨】在此过程中摩擦力做功的情况是：A和B所受摩擦力分别为F1、F2，且F1=F2=μmg,A在F1的作用下匀减速运动，B在F2的作用下匀加速运动；当A滑动到B的右端时，A、B达到相同的速度v，正好不掉下.
【解析】（1）对B根据动能定理得：μmgx=(1/2)Mv2-0,从上式可知：ΔEkB=μmgx.（2）滑动摩擦力对小铁块A做负功，根据功能关系可知：ΔEkA=-μmg（x+l）.即小铁块减少的动能为-ΔEkA=(1/2)mv02-(1/2)mv2=μmg（x+l）.
（3）系统机械能的减少量为ΔE=(1/2)mv02-(1/2)mv2-(1/2)Mv2=μmgl.（4）m、M相对位移为l，根据能量守恒得：Q=μmgl.【答案】见解析
【点评】通过本题可以看出摩擦力做功可从以下两个方面理解：（1）相互作用的静摩擦力，如果一个力做正功，另一个力一定做负功，并且量值相等，即一对静摩擦力做功不会产生热量.
（2）相互作用的一对滑动摩擦力做功的代数和一定为负值，即一对滑动摩擦力做功的结果总是使系统的机械能减少，减少的机械能转化为内能：Q=F滑·s相，其中F滑必须是滑动摩擦力，s相必须是两个接触面相对滑动的距离（或相对路程）.
3.物体在地面附近以3 m/s2的加速度匀减速上升，则物体上升的过程中，物体机械能的变化是（ ）A.不变 B.增加C.减少 D.无法判断