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2022-2023年高考物理一轮复习 能量守恒定律与能源课件
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这是一份2022-2023年高考物理一轮复习 能量守恒定律与能源课件，共33页。PPT课件主要包含了能量守恒定律，不可能，相互联系，保持不变，解析答案，能源和能量耗散，无法重新收集起来，虽未减少，不便于利用，方向性等内容，欢迎下载使用。
(1)在验证机械能守恒定律的实验中,重物带着纸带下落时,计算结果发现,减少的重力势能的值大于增加的动能的值,即机械能的总量在减少.原因就是存在纸带和打点计时器之间的摩擦力和空气的阻力等.是不是由于各种摩擦和阻力的存在部分能量就消失了呢？答案 不是.它转化成了机械能以外的其他形式的能量,除重力或弹力做功外,其他任何力对物体做功使物体的机械能增加或减少的过程,实质上都是其他形式的能与机械能相互转化的过程,在转化的过程中,能的总量是不变的.这是大自然的一条普遍规律,而机械能守恒定律只是这一条普遍规律的一种特殊情况.
(2)请说明下列现象中能量是如何转化的？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
对能量守恒定律的理解1.建立能量守恒定律的两个重要事实(1)确认了永动机的 (选填“可能”或“不可能”)性.(2)发现了各种自然现象之间能量的 和 .2.能量守恒定律内容：能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式 为另一种形式,或者从一个物体到别的物体,在或 的过程中,能量的总量 .
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 、最 、最 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.
世界上最大的太阳能飞机已经实现跨国飞行,它长达63.4 m 的机翼上覆盖着太阳能电池板.下列说法正确的是( )A.太阳能可以转化为电能B.太阳能不可以转化为电能C.太阳能的利用,说明能量可以消灭D.太阳能的利用,说明能量可以创生解析 太阳能电池板工作时,将太阳能转化为电能,为电动机提供能量,能量可以相互转化,但不能创生和消灭,故B、C、D错误.
既然能量是守恒的,不可能消灭,为什么我们还要节约能源(试举例说明)?
答案 在能量的转化和转移过程中,能的总量是守恒的,但能量的品质却降低了,即可被人直接利用的能减少了.比如煤炭和石油资源是有限的,它们在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.
能源和能量耗散(1)能源：指能够提供可利用能量的 ,它是人类社会活动的物质基础.(2)能量耗散：流散的内能加以利用的现象.①能量耗散表明,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 的了.②能量的耗散从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程的 .
“绿色、环保、低碳”是当今世界的关键词,“低碳”要求我们节约及高效利用能源.关于能源与能量,下列说法正确的是( )A.能量被使用后就消失了,所以要节约能源B.自然界中石油、煤炭等能源可供人类长久使用C.人类应多开发与利用风能、太阳能等新型能源D.人类不断地开发和利用新的能源,所以能量可以被创造
解析 能量守恒定律告诉我们,能量是不会减少的,煤炭、石油、天然气等化石能源使用后,化学能转化为内能耗散了,虽然总能量没有减少,但是可以利用的品质降低了,故依然要节约能源,故A错误；自然界中石油、煤炭等能源是有限的,故会不断减少,故B错误；新能源是可以循环利用的,故人类应多开发与利用风能、太阳能等新型能源,故C正确；人类不断地开发和利用新的能源,如风能、太阳能,本质上都来源于太阳,符合能量守恒定律,故D错误.答案 C
例1 从光滑斜面上滚下的物体,最后停止在粗糙的水平面上,说明( )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
一、能量守恒定律的理解
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.答案 AD
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2 如图1所示,是一种升降电梯的示意图,A为载人厢,B为平衡重物,它们的质量均为M,上下均由跨过滑轮的钢索系住,在电动机的牵引下使电梯上下运动.如果电梯中人的总质量为m,匀速上升的速度为v,电梯即将到顶层前关闭电动机,依靠惯性上升h高度后停止,在不计空气阻力和摩擦阻力的情况下,h为( )
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,ΔE增＝ΔE减.(3)从能的转移角度看,ΔEA增＝ΔEB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.
针对训练 如图2所示,物体沿一曲面从A点无初速度滑下,滑至曲面的最低点B时,下滑高度为5 m,若物体的质量为1 kg,到B点时的速度为6 m/s,则在下滑过程中,通过摩擦产生的热量为多少？(g取10 m/s2)
例3 一小滑块放在如图3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.若已知在该过程中,拉力F所做功的大小为W1,斜面对小滑块的作用力所做功的大小为W2,重力做功的大小为W3,空气阻力做功的大小为W4.当用这些量表达时,小滑块动能的改变为多少？小滑块重力势能的改变为多少？小滑块机械能的改变为多少？
三、功能关系的理解与应用
解析 由动能定理知,小滑块动能的改变为ΔEk＝W1－W2＋W3－W4；小滑块重力势能的改变为ΔEk＝－W3；小滑块机械能的改变为ΔE＝W1－W2－W4.
答案 W1－W2＋W3－W4 －W3 W1－W2－W4
例4 如图4所示,在光滑的水平面上,有一质量为M的长木块以一定的初速度向右匀速运动,将质量为m的小铁块无初速度地轻放到长木块右端,小铁块与长木块间的动摩擦因数为μ,当小铁块在长木块上相对长木块滑动L时与长木块保持相对静止,此时长木块对地的位移为l,求这个过程中：
(1)系统产生的热量；(2)小铁块增加的动能；(3)长木块减少的动能；(4)系统机械能的减少量.
解析 画出这一过程两物体位移示意图,如图所示.
(1)m、M间相对滑动的位移为L,根据能量守恒定律,有Q＝μmgL,即摩擦力对系统做的总功等于系统产生的热量.
(2)根据动能定理得μmg(l－L)＝ΔEk即小铁块动能的增加量等于滑动摩擦力对小铁块做的功.
(3)摩擦力对长木块做负功,根据功能关系得ΔEkM＝－μmgl,即长木块减少的动能等于长木块克服摩擦力做的功μmgl.
(4)系统机械能的减少量等于系统克服摩擦力做的功ΔE＝μmgL.
答案 (1)μmgL (2)μmg(l－L) (3)μmgl (4)μmgL
1. (多选)溜溜球是一种流行的健身玩具,具有很浓的趣味性,备受学生的欢迎.溜溜球类似于“滚摆”,对称的左、右两轮通过固定轴连接(两轮均用透明塑料制成),轴上套一个可以自由转动的圆筒,圆筒上系条长约1 m的棉线,玩时手掌向下,用力向正下方掷出溜溜球,当滚到最低处时,轻抖手腕,向上拉一下绳线,溜溜球将返回到你的手上,如图5所示.溜溜球在运动过程中( )
A.一边转动一边向下运动,由于重力做功,溜溜球越转越快,动能不断 增大,溜溜球的势能转化为动能B.在溜溜球上下运动的过程中,由于发生动能和势能的相互转化,因此 机械能守恒C.在溜溜球上下运动的过程中,由于空气阻力和绳子与固定轴之间摩擦 力的作用,会损失一部分机械能D.在溜溜球转到最低点绳子将要开始向上缠绕时,轻抖手腕,向上拉一 下绳子,给溜溜球提供能量
解析 溜溜球向下运动时,由于重力做正功,动能一定增加,势能转化为动能,选项A正确.溜溜球在上下运动的过程中,由于有阻力做功,所以会损失一部分机械能,机械能不守恒,若不及时补充能量则溜溜球上升的高度会越来越低,因此可在溜溜球运动到最低点时轻抖手腕,向上拉一下绳子,给其补充能量,故选项C、D正确,选项B错误.答案 ACD
2.(多选)升降机底板上放一质量为100 kg的物体,物体随升降机由静止开始竖直向上移动5 m时速度达到4 m/s,则此过程中(g取10 m/s2)( )A.升降机对物体做功5 800 JB.合外力对物体做功5 800 JC.物体的重力势能增加5 000 JD.物体的机械能增加800 J
物体重力势能增加mgh＝100×10×5 J＝5 000 J,C正确；物体机械能增加等于拉力做的功ΔE＝Fh＝W升＝5 800 J,D错误.答案 AC
3. (多选)如图6所示,质量为M的木块放在光滑的水平面上,质量为m的子弹以速度v0沿水平方向射中木块,并最终留在木块中与木块一起以速度v运动.已知当子弹相对木块静止时,木块前进距离为l,子弹进入木块的深度为d,若木块对子弹的阻力Ff视为恒定,则下列关系式中正确的是( )
解析 画出运动过程示意图,从图中不难看出,当木块前进距离为l,子弹进入木块的深度为d时,子弹相对于地面发生的位移为l＋d.由牛顿第三定律知,子弹对木块的作用力大小也为Ff.
4.如图7所示,皮带的速度是3 m/s,两圆心距离s＝4.5 m,现将m＝1 kg的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μ＝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＝10 m/s2)
(1)物体获得的动能Ek；
(1)在验证机械能守恒定律的实验中,重物带着纸带下落时,计算结果发现,减少的重力势能的值大于增加的动能的值,即机械能的总量在减少.原因就是存在纸带和打点计时器之间的摩擦力和空气的阻力等.是不是由于各种摩擦和阻力的存在部分能量就消失了呢？答案 不是.它转化成了机械能以外的其他形式的能量,除重力或弹力做功外,其他任何力对物体做功使物体的机械能增加或减少的过程,实质上都是其他形式的能与机械能相互转化的过程,在转化的过程中,能的总量是不变的.这是大自然的一条普遍规律,而机械能守恒定律只是这一条普遍规律的一种特殊情况.
(2)请说明下列现象中能量是如何转化的？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
对能量守恒定律的理解1.建立能量守恒定律的两个重要事实(1)确认了永动机的 (选填“可能”或“不可能”)性.(2)发现了各种自然现象之间能量的 和 .2.能量守恒定律内容：能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式 为另一种形式,或者从一个物体到别的物体,在或 的过程中,能量的总量 .
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 、最 、最 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.
世界上最大的太阳能飞机已经实现跨国飞行,它长达63.4 m 的机翼上覆盖着太阳能电池板.下列说法正确的是( )A.太阳能可以转化为电能B.太阳能不可以转化为电能C.太阳能的利用,说明能量可以消灭D.太阳能的利用,说明能量可以创生解析 太阳能电池板工作时,将太阳能转化为电能,为电动机提供能量,能量可以相互转化,但不能创生和消灭,故B、C、D错误.
既然能量是守恒的,不可能消灭,为什么我们还要节约能源(试举例说明)?
答案 在能量的转化和转移过程中,能的总量是守恒的,但能量的品质却降低了,即可被人直接利用的能减少了.比如煤炭和石油资源是有限的,它们在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.
能源和能量耗散(1)能源：指能够提供可利用能量的 ,它是人类社会活动的物质基础.(2)能量耗散：流散的内能加以利用的现象.①能量耗散表明,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 的了.②能量的耗散从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程的 .
“绿色、环保、低碳”是当今世界的关键词,“低碳”要求我们节约及高效利用能源.关于能源与能量,下列说法正确的是( )A.能量被使用后就消失了,所以要节约能源B.自然界中石油、煤炭等能源可供人类长久使用C.人类应多开发与利用风能、太阳能等新型能源D.人类不断地开发和利用新的能源,所以能量可以被创造
解析 能量守恒定律告诉我们,能量是不会减少的,煤炭、石油、天然气等化石能源使用后,化学能转化为内能耗散了,虽然总能量没有减少,但是可以利用的品质降低了,故依然要节约能源,故A错误；自然界中石油、煤炭等能源是有限的,故会不断减少,故B错误；新能源是可以循环利用的,故人类应多开发与利用风能、太阳能等新型能源,故C正确；人类不断地开发和利用新的能源,如风能、太阳能,本质上都来源于太阳,符合能量守恒定律,故D错误.答案 C
例1 从光滑斜面上滚下的物体,最后停止在粗糙的水平面上,说明( )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
一、能量守恒定律的理解
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.答案 AD
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2 如图1所示,是一种升降电梯的示意图,A为载人厢,B为平衡重物,它们的质量均为M,上下均由跨过滑轮的钢索系住,在电动机的牵引下使电梯上下运动.如果电梯中人的总质量为m,匀速上升的速度为v,电梯即将到顶层前关闭电动机,依靠惯性上升h高度后停止,在不计空气阻力和摩擦阻力的情况下,h为( )
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,ΔE增＝ΔE减.(3)从能的转移角度看,ΔEA增＝ΔEB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.
针对训练 如图2所示,物体沿一曲面从A点无初速度滑下,滑至曲面的最低点B时,下滑高度为5 m,若物体的质量为1 kg,到B点时的速度为6 m/s,则在下滑过程中,通过摩擦产生的热量为多少？(g取10 m/s2)
例3 一小滑块放在如图3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.若已知在该过程中,拉力F所做功的大小为W1,斜面对小滑块的作用力所做功的大小为W2,重力做功的大小为W3,空气阻力做功的大小为W4.当用这些量表达时,小滑块动能的改变为多少？小滑块重力势能的改变为多少？小滑块机械能的改变为多少？
三、功能关系的理解与应用
解析 由动能定理知,小滑块动能的改变为ΔEk＝W1－W2＋W3－W4；小滑块重力势能的改变为ΔEk＝－W3；小滑块机械能的改变为ΔE＝W1－W2－W4.
答案 W1－W2＋W3－W4 －W3 W1－W2－W4
例4 如图4所示,在光滑的水平面上,有一质量为M的长木块以一定的初速度向右匀速运动,将质量为m的小铁块无初速度地轻放到长木块右端,小铁块与长木块间的动摩擦因数为μ,当小铁块在长木块上相对长木块滑动L时与长木块保持相对静止,此时长木块对地的位移为l,求这个过程中：
(1)系统产生的热量；(2)小铁块增加的动能；(3)长木块减少的动能；(4)系统机械能的减少量.
解析 画出这一过程两物体位移示意图,如图所示.
(1)m、M间相对滑动的位移为L,根据能量守恒定律,有Q＝μmgL,即摩擦力对系统做的总功等于系统产生的热量.
(2)根据动能定理得μmg(l－L)＝ΔEk即小铁块动能的增加量等于滑动摩擦力对小铁块做的功.
(3)摩擦力对长木块做负功,根据功能关系得ΔEkM＝－μmgl,即长木块减少的动能等于长木块克服摩擦力做的功μmgl.
(4)系统机械能的减少量等于系统克服摩擦力做的功ΔE＝μmgL.
答案 (1)μmgL (2)μmg(l－L) (3)μmgl (4)μmgL
1. (多选)溜溜球是一种流行的健身玩具,具有很浓的趣味性,备受学生的欢迎.溜溜球类似于“滚摆”,对称的左、右两轮通过固定轴连接(两轮均用透明塑料制成),轴上套一个可以自由转动的圆筒,圆筒上系条长约1 m的棉线,玩时手掌向下,用力向正下方掷出溜溜球,当滚到最低处时,轻抖手腕,向上拉一下绳线,溜溜球将返回到你的手上,如图5所示.溜溜球在运动过程中( )
A.一边转动一边向下运动,由于重力做功,溜溜球越转越快,动能不断 增大,溜溜球的势能转化为动能B.在溜溜球上下运动的过程中,由于发生动能和势能的相互转化,因此 机械能守恒C.在溜溜球上下运动的过程中,由于空气阻力和绳子与固定轴之间摩擦 力的作用,会损失一部分机械能D.在溜溜球转到最低点绳子将要开始向上缠绕时,轻抖手腕,向上拉一 下绳子,给溜溜球提供能量
解析 溜溜球向下运动时,由于重力做正功,动能一定增加,势能转化为动能,选项A正确.溜溜球在上下运动的过程中,由于有阻力做功,所以会损失一部分机械能,机械能不守恒,若不及时补充能量则溜溜球上升的高度会越来越低,因此可在溜溜球运动到最低点时轻抖手腕,向上拉一下绳子,给其补充能量,故选项C、D正确,选项B错误.答案 ACD
2.(多选)升降机底板上放一质量为100 kg的物体,物体随升降机由静止开始竖直向上移动5 m时速度达到4 m/s,则此过程中(g取10 m/s2)( )A.升降机对物体做功5 800 JB.合外力对物体做功5 800 JC.物体的重力势能增加5 000 JD.物体的机械能增加800 J
物体重力势能增加mgh＝100×10×5 J＝5 000 J,C正确；物体机械能增加等于拉力做的功ΔE＝Fh＝W升＝5 800 J,D错误.答案 AC
3. (多选)如图6所示,质量为M的木块放在光滑的水平面上,质量为m的子弹以速度v0沿水平方向射中木块,并最终留在木块中与木块一起以速度v运动.已知当子弹相对木块静止时,木块前进距离为l,子弹进入木块的深度为d,若木块对子弹的阻力Ff视为恒定,则下列关系式中正确的是( )
解析 画出运动过程示意图,从图中不难看出,当木块前进距离为l,子弹进入木块的深度为d时,子弹相对于地面发生的位移为l＋d.由牛顿第三定律知,子弹对木块的作用力大小也为Ff.
4.如图7所示,皮带的速度是3 m/s,两圆心距离s＝4.5 m,现将m＝1 kg的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μ＝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＝10 m/s2)
(1)物体获得的动能Ek；
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