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高中物理10.能量守恒定律与能源多媒体教学ppt课件
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这是一份高中物理10.能量守恒定律与能源多媒体教学ppt课件，共59页。PPT课件主要包含了能量转化，保持不变，答案C，答案D，答案A，答案B等内容，欢迎下载使用。
一、功能关系1．内容(1)功是 的量度，即做了多少功，就有多少能量发生了转化．(2)做功的过程一定伴随有能量的转化，而且能量的转化必须通过做功来实现．
2．常见的几种功能关系(1)合外力对物体做的功等于物体动能的改变．W合＝Ek2－Ek1，即动能定理．(2)重力做的功对应重力势能的改变．WG＝－ΔEp＝Ep1－Ep2重力做多少正功，重力势能就减少多少；重力做多少负功，重力势能就增加多少．
(3)弹簧弹力做功与弹性势能的改变相对应．WF＝－ΔEp＝Ep1－Ep2弹力做多少正功，弹性势能就减少多少；弹力做多少负功，弹性势能就增加多少．(4)除重力或弹簧弹力以外的其他力做的功与物体机械能的增量相对应，即W其他＝ΔE.
二、能量守恒的定律1．内容：能量既不会消灭，也不会 ，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，能量的总量 ．
2．表达式：ΔE减＝ΔE增．
[特别提醒] ΔE减表示某个物体或某种形式的能量的减少量，等于初状态能量减去末状态能量；ΔE增表示其他物体或其他形式的能量的增加量，等于末状态能量减去初状态能量．
1．有一滑块以速率v1靠惯性沿固定斜面由底部向上运动，当它回到出发点时速率变为v2，且v2
2．一物体静止在升降机的地板上，在升降机加速上升的过程中，地板对物体的支持力所做的功等于 ( )A．物体势能的增加量B．物体动能的增加量C．物体动能的增加量减去物体势能的增加量D．物体动能的增加量加上克服重力所做的功
解析：设物体上升的高度为h，末动能为Ek，由动能定理可得：WFN－mgh＝Ek－0，WFN＝Ek＋mgh，故地板对物体的支持力所做的功等于物体动能的增加量与重力势能的增加量之和，也等于动能的增加量与克服重力做的功之和，故A、B、C错误，D正确．
3．下列说法正确的是 ( )A．随着科技的发展，第一类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：第一类永动机违背了能量守恒定律，所以不可能制成，A错误；根据能量守恒定律，太阳照射到宇宙空间的能量也不会凭空消失，B错误；要让马儿跑，必须要给马儿吃草，否则就违背能量守恒定律，C正确；所谓“全自动”手表内部还是有能量转化装置的，一般是一个摆锤，当人戴着手表活动时，摆锤不停地摆动，给游丝弹簧补充能量，才会维持手表的走动，D错．
4．如图5－4－1所示，在足球赛中，红队球员在白队禁区附近主罚定位球，并将球从球门右上角擦着横梁踢进球门，球门高度为h，足球飞入球门的速度为v，足球 图5－4－1的质量m，则红队球员将足球踢出时对足球做功W为(不计空气阻力) ( )
[典例启迪][例1] 一小滑块放在如图5－4－2所示的凹形斜面上，用力F沿斜面向下拉小滑块，小滑块沿斜面运动了一段距离，若已知在这一过程中，拉力F 图5－4－2所做的功的大小(绝对值)为A，斜面对小滑块的作用力所做的功的大小为B，重力做功的大小为C，空气阻力做功的大小为D.当用这些量表达时，求：
(1)小滑块的动能的改变量(指末态动能减去初态动能)；(2)小滑块的重力势能的改变量；(3)小滑块机械能(指动能与重力势能之和)的改变量．
[思路点拨] 解答本题时注意以下三个方面：(1)小滑块动能的改变量对应合外力做的功；(2)小滑块重力势能的改变量对应重力做的功；(3)小滑块机械能的改变量对应除重力以外的力做的功．
[解析] (1)据动能定理，动能的改变量等于外力做功的代数和，其中做负功的有空气阻力、斜面对滑块的作用力(因弹力不做功，实际上为摩擦阻力做的功)．因此ΔEk＝A－B＋C－D.(2)滑块重力势能的减少等于重力做的功，因此ΔEp＝－C.(3)滑块机械能的改变量等于重力之外的其他力做的功，因此ΔE＝A－B－D.
[答案] (1)A－B＋C－D (2)－C (3)A－B－D
[归纳领悟](1)动能的改变量、机械能的改变量分别与对应的功相等．(2)重力势能、弹性势能、电势能的改变量与对应的力做的功数值相等，但符号相反．(3)摩擦力做功特点及其与能量的关系
[题组突破] 1. 如图5－4－3所示，一块长木板B放在光滑的水平面上，在B上放一物体A，现以恒定的外力拉B，由于A、B间摩 图5－4－3擦力的作用，A将在B上滑动，以地面为参考系，A、B都向前移动一段距离．在此过程中 ( )
A．外力F做的功等于A和B动能的增量B．B对A的摩擦力所做的功，大于A的动能增量C．A对B的摩擦力所做的功，等于B对A的摩擦力所做的功D．外力F对B做的功等于B的动能的增量与B克服摩擦力所做的功之和
解析：A物体所受的合外力等于B对A的摩擦力，对A物体运用动能定理，则有B对A的摩擦力所做的功等于A的动能的增量，即B错．A对B的摩擦力与B对A的摩擦力是一对作用力与反作用力，大小相等，方向相反，但是由于A在B上滑动，A、B对地的位移不等，故二者做功不等，C错．对B应用动能定理，WF－WFf＝ΔEkB，即WF＝ΔEkB＋WFf就是外力F对B做的功，等于B的动能增量与B克服摩擦力所做的功之和，D对．由前述讨论知B克服摩擦力所做的功与A的动能增量(等于B对A的摩擦力所做的功)不等，故A错．
2．从地面上将一小球竖直上抛，经一定时间小球回到抛出点．若小球运动过程中所受的空气阻力大小不变，关于小球上升过程和下降过程的说法中正确的是( )A．回到抛出点时的速度大小与抛出时的速度大小相等B．上升过程重力和阻力均做负功，下降过程重力做正功，阻力做负功C．上升时间大于下降时间，上升损失的机械能小于下 降损失的机械能D．上升时间小于下降时间，上升损失的机械能大于下降损失的机械能
[典例启迪][例2] 小物块A的质量为m，物块与坡道间的动摩擦因数为μ，水平面光滑；坡道顶端距水平面高度为h，倾角为θ；物 图5－4－4块从坡道进入水平滑道时，在底端O点处无机械能损失，重力加速度为g.将轻弹簧的一端连接在水平滑道M处并固定在墙上，另一自由端恰位于坡道的底端O点，如图5－4－4所示．物块A从坡道顶端由静止滑下，求：
(1)物块滑到O点时的速度大小；(2)弹簧为最大压缩量d时的弹性势能；(3)物块A被弹回到坡道时上升的最大高度．
[思路点拨] 解答本题时应注意以下三个方面：(1)物块下滑时，有滑动摩擦力做功；(2)物块压缩弹簧过程中的能量转化关系；(3)物块被弹回时在坡道上要克服摩擦力做功．
[归纳领悟]应用能量守恒定律解题的步骤(1)分清有多少形式的能[如动能、势能(包括重力势能、弹性势能、电势能)、内能等]在变化．(2)明确哪种形式的能量增加，哪种形式的能量减少，并且列出减少的能量ΔE减和增加的能量ΔE增的表达式．(3)列出能量守恒关系式：ΔE减＝ΔE增．
[题组突破]3．下列对能量守恒定律的认识，错误的是 ( )A．某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加B．某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加C．散失到周围环境中的内能不能全部回收重新利用D．石子从空中落下，最后停止在地面上，说明机械能消失了
解析：根据对能量守恒定律的理解，A、B、C均对；机械能只存在变化多少的问题，不存在消失的问题，D错．
4.如图5－4－5所示，水平面上的轻弹簧一端与物体相连，另一端固定在墙上P点，已知物体的 图5－4－5质量为m＝2.0 kg，物体与水平面间的动摩擦因数μ＝0.4，弹簧的劲度系数k＝200 N/m.现用力F拉物体，使弹簧从处于自然状态的O点由静止开始向左移动10 cm，这时弹簧具有弹性势能Ep＝1.0 J，物体处于静止状态，若取g＝10 m/s2，则撤去外力F后 ( )
A．物体向右滑动的距离可以达到12.5 cmB．物体向右滑动的距离一定小于12.5 cm C．物体回到O点时速度最大D．物体到达最右端时动能为0，系统机械能为0
[典例启迪][例3] 工厂流水线上采用弹射装置把物品转运，现简化其模型分析：如图5－4－6所示，质量为m的滑块，放在光滑的水平平 图5－4－6台上，平台右端B与水平传送带相接，传送带的运行速度为v0 ，长为L；现将滑块向左压缩固定在平台上的轻弹簧，到达某处时由静止释放，若滑块离开弹簧时的速度小于
传送带的速度，当滑块滑到传送带右端C时，恰好与传送带速度相同，滑块与传送带间的动摩擦因数为μ.求：(1)释放滑块时，弹簧具有的弹性势能；(2)滑块在传送带上滑行的整个过程中产生的热量．
[思路点拨] 解答本题时可按以下思路进行：
[归纳领悟] 求解物体在传送带上运动的问题，首先要正确分析物体的运动过程，做好受力情况分析，然后利用运动学公式结合牛顿第二定律，求物体及传送带在相应时间内的位移，找出物体和传送带之间的位移关系．再利用Q＝Ffl相对求摩擦热，利用功能关系求功．
[题组突破]5. 如图5－4－7所示，质量为m的物体在水平传送带上由静止释放，传送带由电动机带动，始终保持 图5－4－7以速度v匀速运动，物体与传送带间的动摩擦因数为μ，物体最后能与传送带保持相对静止．对于物体从开始释放到与传送带相对静止这一过程，下列说法正确的是 ( )
解析：由能量守恒，电动机多做的功等于物体获得的动能和由于摩擦而产生的热量，故A错；对物体受力分析知，仅有摩擦力对物体做功，由动能定理知，B错；传送带克服摩擦力做的功等于物体对传送带的摩擦力的大小与传送带对地位移的大小的乘积，而易知这个位移是木块对地位移的两倍，即W＝mv2，故C错；由功率公式易知电动机增加的功率为μmgv，故D对．
6. (2011·宣城模拟)电机带动水平传送 带以速度v匀速转动，一质量为m的 小木块由静止轻放在传送带上(传送 带足够长)，若小木块与传送带之间 图5－4－8 的动摩擦因数为μ，如图5－4－8所示，当小木块与 传送带相对静止时，求：(1)小木块的位移；(2)传送带转过的路程；(3)小木块获得的动能；(4)摩擦过程产生的摩擦热．
(12分)如图5－4－9所示，若将小球拉到绳与水平方向成30°角的位置A处由静止释放，求小球到达最低点C时绳对小球的拉力是多大？ 图5－4－9
[自主尝试] (试一试，能否做到正确解答)
一、功能关系1．内容(1)功是 的量度，即做了多少功，就有多少能量发生了转化．(2)做功的过程一定伴随有能量的转化，而且能量的转化必须通过做功来实现．
2．常见的几种功能关系(1)合外力对物体做的功等于物体动能的改变．W合＝Ek2－Ek1，即动能定理．(2)重力做的功对应重力势能的改变．WG＝－ΔEp＝Ep1－Ep2重力做多少正功，重力势能就减少多少；重力做多少负功，重力势能就增加多少．
(3)弹簧弹力做功与弹性势能的改变相对应．WF＝－ΔEp＝Ep1－Ep2弹力做多少正功，弹性势能就减少多少；弹力做多少负功，弹性势能就增加多少．(4)除重力或弹簧弹力以外的其他力做的功与物体机械能的增量相对应，即W其他＝ΔE.
二、能量守恒的定律1．内容：能量既不会消灭，也不会 ，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，能量的总量 ．
2．表达式：ΔE减＝ΔE增．
[特别提醒] ΔE减表示某个物体或某种形式的能量的减少量，等于初状态能量减去末状态能量；ΔE增表示其他物体或其他形式的能量的增加量，等于末状态能量减去初状态能量．
1．有一滑块以速率v1靠惯性沿固定斜面由底部向上运动，当它回到出发点时速率变为v2，且v2
2．一物体静止在升降机的地板上，在升降机加速上升的过程中，地板对物体的支持力所做的功等于 ( )A．物体势能的增加量B．物体动能的增加量C．物体动能的增加量减去物体势能的增加量D．物体动能的增加量加上克服重力所做的功
解析：设物体上升的高度为h，末动能为Ek，由动能定理可得：WFN－mgh＝Ek－0，WFN＝Ek＋mgh，故地板对物体的支持力所做的功等于物体动能的增加量与重力势能的增加量之和，也等于动能的增加量与克服重力做的功之和，故A、B、C错误，D正确．
3．下列说法正确的是 ( )A．随着科技的发展，第一类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：第一类永动机违背了能量守恒定律，所以不可能制成，A错误；根据能量守恒定律，太阳照射到宇宙空间的能量也不会凭空消失，B错误；要让马儿跑，必须要给马儿吃草，否则就违背能量守恒定律，C正确；所谓“全自动”手表内部还是有能量转化装置的，一般是一个摆锤，当人戴着手表活动时，摆锤不停地摆动，给游丝弹簧补充能量，才会维持手表的走动，D错．
4．如图5－4－1所示，在足球赛中，红队球员在白队禁区附近主罚定位球，并将球从球门右上角擦着横梁踢进球门，球门高度为h，足球飞入球门的速度为v，足球 图5－4－1的质量m，则红队球员将足球踢出时对足球做功W为(不计空气阻力) ( )
[典例启迪][例1] 一小滑块放在如图5－4－2所示的凹形斜面上，用力F沿斜面向下拉小滑块，小滑块沿斜面运动了一段距离，若已知在这一过程中，拉力F 图5－4－2所做的功的大小(绝对值)为A，斜面对小滑块的作用力所做的功的大小为B，重力做功的大小为C，空气阻力做功的大小为D.当用这些量表达时，求：
(1)小滑块的动能的改变量(指末态动能减去初态动能)；(2)小滑块的重力势能的改变量；(3)小滑块机械能(指动能与重力势能之和)的改变量．
[思路点拨] 解答本题时注意以下三个方面：(1)小滑块动能的改变量对应合外力做的功；(2)小滑块重力势能的改变量对应重力做的功；(3)小滑块机械能的改变量对应除重力以外的力做的功．
[解析] (1)据动能定理，动能的改变量等于外力做功的代数和，其中做负功的有空气阻力、斜面对滑块的作用力(因弹力不做功，实际上为摩擦阻力做的功)．因此ΔEk＝A－B＋C－D.(2)滑块重力势能的减少等于重力做的功，因此ΔEp＝－C.(3)滑块机械能的改变量等于重力之外的其他力做的功，因此ΔE＝A－B－D.
[答案] (1)A－B＋C－D (2)－C (3)A－B－D
[归纳领悟](1)动能的改变量、机械能的改变量分别与对应的功相等．(2)重力势能、弹性势能、电势能的改变量与对应的力做的功数值相等，但符号相反．(3)摩擦力做功特点及其与能量的关系
[题组突破] 1. 如图5－4－3所示，一块长木板B放在光滑的水平面上，在B上放一物体A，现以恒定的外力拉B，由于A、B间摩 图5－4－3擦力的作用，A将在B上滑动，以地面为参考系，A、B都向前移动一段距离．在此过程中 ( )
A．外力F做的功等于A和B动能的增量B．B对A的摩擦力所做的功，大于A的动能增量C．A对B的摩擦力所做的功，等于B对A的摩擦力所做的功D．外力F对B做的功等于B的动能的增量与B克服摩擦力所做的功之和
解析：A物体所受的合外力等于B对A的摩擦力，对A物体运用动能定理，则有B对A的摩擦力所做的功等于A的动能的增量，即B错．A对B的摩擦力与B对A的摩擦力是一对作用力与反作用力，大小相等，方向相反，但是由于A在B上滑动，A、B对地的位移不等，故二者做功不等，C错．对B应用动能定理，WF－WFf＝ΔEkB，即WF＝ΔEkB＋WFf就是外力F对B做的功，等于B的动能增量与B克服摩擦力所做的功之和，D对．由前述讨论知B克服摩擦力所做的功与A的动能增量(等于B对A的摩擦力所做的功)不等，故A错．
2．从地面上将一小球竖直上抛，经一定时间小球回到抛出点．若小球运动过程中所受的空气阻力大小不变，关于小球上升过程和下降过程的说法中正确的是( )A．回到抛出点时的速度大小与抛出时的速度大小相等B．上升过程重力和阻力均做负功，下降过程重力做正功，阻力做负功C．上升时间大于下降时间，上升损失的机械能小于下 降损失的机械能D．上升时间小于下降时间，上升损失的机械能大于下降损失的机械能
[典例启迪][例2] 小物块A的质量为m，物块与坡道间的动摩擦因数为μ，水平面光滑；坡道顶端距水平面高度为h，倾角为θ；物 图5－4－4块从坡道进入水平滑道时，在底端O点处无机械能损失，重力加速度为g.将轻弹簧的一端连接在水平滑道M处并固定在墙上，另一自由端恰位于坡道的底端O点，如图5－4－4所示．物块A从坡道顶端由静止滑下，求：
(1)物块滑到O点时的速度大小；(2)弹簧为最大压缩量d时的弹性势能；(3)物块A被弹回到坡道时上升的最大高度．
[思路点拨] 解答本题时应注意以下三个方面：(1)物块下滑时，有滑动摩擦力做功；(2)物块压缩弹簧过程中的能量转化关系；(3)物块被弹回时在坡道上要克服摩擦力做功．
[归纳领悟]应用能量守恒定律解题的步骤(1)分清有多少形式的能[如动能、势能(包括重力势能、弹性势能、电势能)、内能等]在变化．(2)明确哪种形式的能量增加，哪种形式的能量减少，并且列出减少的能量ΔE减和增加的能量ΔE增的表达式．(3)列出能量守恒关系式：ΔE减＝ΔE增．
[题组突破]3．下列对能量守恒定律的认识，错误的是 ( )A．某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加B．某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加C．散失到周围环境中的内能不能全部回收重新利用D．石子从空中落下，最后停止在地面上，说明机械能消失了
解析：根据对能量守恒定律的理解，A、B、C均对；机械能只存在变化多少的问题，不存在消失的问题，D错．
4.如图5－4－5所示，水平面上的轻弹簧一端与物体相连，另一端固定在墙上P点，已知物体的 图5－4－5质量为m＝2.0 kg，物体与水平面间的动摩擦因数μ＝0.4，弹簧的劲度系数k＝200 N/m.现用力F拉物体，使弹簧从处于自然状态的O点由静止开始向左移动10 cm，这时弹簧具有弹性势能Ep＝1.0 J，物体处于静止状态，若取g＝10 m/s2，则撤去外力F后 ( )
A．物体向右滑动的距离可以达到12.5 cmB．物体向右滑动的距离一定小于12.5 cm C．物体回到O点时速度最大D．物体到达最右端时动能为0，系统机械能为0
[典例启迪][例3] 工厂流水线上采用弹射装置把物品转运，现简化其模型分析：如图5－4－6所示，质量为m的滑块，放在光滑的水平平 图5－4－6台上，平台右端B与水平传送带相接，传送带的运行速度为v0 ，长为L；现将滑块向左压缩固定在平台上的轻弹簧，到达某处时由静止释放，若滑块离开弹簧时的速度小于
传送带的速度，当滑块滑到传送带右端C时，恰好与传送带速度相同，滑块与传送带间的动摩擦因数为μ.求：(1)释放滑块时，弹簧具有的弹性势能；(2)滑块在传送带上滑行的整个过程中产生的热量．
[思路点拨] 解答本题时可按以下思路进行：
[归纳领悟] 求解物体在传送带上运动的问题，首先要正确分析物体的运动过程，做好受力情况分析，然后利用运动学公式结合牛顿第二定律，求物体及传送带在相应时间内的位移，找出物体和传送带之间的位移关系．再利用Q＝Ffl相对求摩擦热，利用功能关系求功．
[题组突破]5. 如图5－4－7所示，质量为m的物体在水平传送带上由静止释放，传送带由电动机带动，始终保持 图5－4－7以速度v匀速运动，物体与传送带间的动摩擦因数为μ，物体最后能与传送带保持相对静止．对于物体从开始释放到与传送带相对静止这一过程，下列说法正确的是 ( )
解析：由能量守恒，电动机多做的功等于物体获得的动能和由于摩擦而产生的热量，故A错；对物体受力分析知，仅有摩擦力对物体做功，由动能定理知，B错；传送带克服摩擦力做的功等于物体对传送带的摩擦力的大小与传送带对地位移的大小的乘积，而易知这个位移是木块对地位移的两倍，即W＝mv2，故C错；由功率公式易知电动机增加的功率为μmgv，故D对．
6. (2011·宣城模拟)电机带动水平传送 带以速度v匀速转动，一质量为m的 小木块由静止轻放在传送带上(传送 带足够长)，若小木块与传送带之间 图5－4－8 的动摩擦因数为μ，如图5－4－8所示，当小木块与 传送带相对静止时，求：(1)小木块的位移；(2)传送带转过的路程；(3)小木块获得的动能；(4)摩擦过程产生的摩擦热．
(12分)如图5－4－9所示，若将小球拉到绳与水平方向成30°角的位置A处由静止释放，求小球到达最低点C时绳对小球的拉力是多大？ 图5－4－9
[自主尝试] (试一试，能否做到正确解答)
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