2019届二轮复习　能源的开发与利用课件（36张） 36页

　能源的开发与利用 [ 考纲下载 ] 1. 了解各种不同形式的能，知道不同形式能量之间的相互转化 . 2 . 理解能量守恒定律，会用能量守恒的观点分析解释一些实际问题 . 3 . 了解能源的开发和利用，知道能源短缺和环境恶化问题，增强节约能源和保护环境的意识 . 4 . 理解功能关系及其应用 . 一、能量守恒定律 1. 能量守恒定律 ：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 另一个物体， 在 或 的 过程中其 总量 . 2. 意义：能量守恒定律是 最 、最 的 自然规律之一，是大自然普遍和谐性的一种表现形式 . 转化 转化 转移 转移 保持不变 重要 普遍 二、能源的利用 1. 人类对能源的利用大致经历了三个时期， 即 时期、 时期、 时期 . 自工业革命以来，煤和石油成为人类的主要能源 . 2. 能源利用方式的改进极大地提高了劳动生产率，给人类的生活带来了极大的改善 ， 的 利用 和 的 诞生引起了产业革命 . 但能源的大量使用引起了环境问题 . 柴草 煤炭 煤炭 石油 蒸汽机 三、新能源的开发 1. 在合理开发和节约使用煤、石油、天然气等常规能源的同时，要大力开发核聚变能、太阳能、风能、地热能、海洋能等新能源 . 2. 正在开发的新能源有风能、海洋能、太阳能、地热能、氢能、生物质能及核聚变能等 . 3. 新能源的优点：新能源多为 能源，且 较小 . 污染 可再生 1. 判断下列说法的正误 . (1) 机械能守恒定律是能量守恒定律的一种特殊形式 .( ) (2) 化石燃料的利用，会引起环境问题 .( ) (3) 在利用能源的过程中，能量在数量上并未减少 .( ) (4) 世上总能量不变，所以我们不需要节约能源 .( ) (5) 人类不断地开发和利用新能源，所以能量可以被创造 .( ) 即 学即 用 　 √ √ √ 答案 × × 2. 质量为 0.4 kg 的皮球，从离地面高 0.5 m 处自由落下，与地面碰撞后 以 2 m /s 的速度反弹， g 取 10 m/s 2 ，不计空气阻力，碰撞时损失的机械能为 _____ ，损失的机械能转化为 ____ 能 . 答案 1.2 J 内 重点探究 答案 一、能量守恒定律的理解 如图 1 所示， “ 神舟十号 ” 飞船返回舱进入地球大气层以后，由于它的高速下落，而与空气发生剧烈摩擦，返回舱的表面温度达到 1 000 摄氏度 . (1) 进入大气层很长一段时间，返回舱加速下落， 返 回 舱表面温度逐渐升高 . 该过程动能和势能怎么变化 ？ 机械能 守恒吗？ 图 1 答案 　 返回舱动能增加，势能减少，由于与大气层的摩擦，机械能逐渐转化为内能，故机械能不守恒 . 导学探究 (2) 返回舱表面温度越高，内能越大，该过程中什么能向什么能转化？机械能和内能的总量变化吗？ 答案 答案 　 减少的势能一部分转化为动能，一部分转化为内能 . 或者说一部分机械能转化成了内能 . 机械能和内能的总量不变，即能量守恒 . 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. 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 . 知识深化 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 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. √ 解析 答案 √ 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， Δ E 增 ＝ Δ E 减 . (3) 从能的转移角度看， Δ E A 增 ＝ Δ E B 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 . 二、能量守恒定律的应用 例 2 　如图 2 所示，皮带的速度是 3 m /s ，两圆心的距离 s ＝ 4.5 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 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 取 10 m/s 2 ) (1) 小物体获得的动能 E k ； 答案 解析 图 2 答案 　 4.5 J 解析 　 设 小物体与皮带达到共同速度时，物体相对地面的位移为 x . 即物体可与皮带达到共同速度，此时 (2) 这一过程摩擦产生的热量 Q ； 答案 解析 答案 　 4.5 J 解析 　 由 μmg ＝ ma 得 a ＝ 1.5 m/s 2 ， 由 v ＝ at 得 t ＝ 2 s ， 则 Q ＝ μmg ( v t － x ) ＝ 0.15 × 1 × 10 × (6 － 3) J ＝ 4.5 J. (3) 这一过程电动机消耗的电能 E . 答案 　 9 J 解析 　 由能量守恒知 E ＝ E k ＋ Q ＝ 4.5 J ＋ 4.5 J ＝ 9 J. 针对训练 1 　一弹珠弹射玩具模型如图 3 所示，水平粗糙管 AB 内装有一轻弹簧，左端固定 . 竖直放置光滑管道 BCD ，其中 CD 为半径 R ＝ 0.1 m 的四分之一圆周， C 点与地面间的 高度 H ＝ 0.1 m ，用质量 m 1 ＝ 0.2 kg 的弹 珠 ( 可看成质点 ) 将弹簧缓慢压缩到某一确定位置 M ，弹珠与弹簧不固连 . 由静止释放后弹珠恰能停在 D 点 . 用 同 种材料 、质量 m 2 ＝ 0.1 kg 的弹珠仍 将弹 簧缓慢 压缩到 M 点再由静止释放 ，弹 珠由 D 点飞出后落在与 D 点正下方 D ′ 点相距 x ＝ 0.8 m 处 . g 取 10 m/s 2 . 求： 图 3 (1) 弹珠 m 2 从 D 点飞出时的速度大小； 答案 解析 答案 　 4 m/s 解析 　 弹珠 m 2 由 D 点飞出后做平抛运动，有 得 t ＝ 0.2 s (2) 弹簧被缓慢压缩到 M 点时储存的弹性势能； 答案 解析 答案 　 1.6 J 解析 　 研究 弹珠从释放到 D 点的过程，由能量守恒定律得： 释放 m 1 的过程，有 E p ＝ μm 1 gx MB ＋ m 1 g ( H ＋ R ) 解得 E p ＝ 1.6 J (3) 保持弹珠 m 2 仍将弹簧缓慢压缩到 M 点，改变 H 的高度，从 D 点飞出后落在与 D 点正下方 D ′ 点距离 x 是不同的，求 x 的最大值 . 答案 解析 答案 　 1 m 当 H ＝ 0.4 m 时， x 有最大值，得 x m ＝ 1 m 1. 功能关系概述 (1) 不同形式的能量之间的转化是通过做功实现的，做功的过程就是能量之间转化的过程 . (2) 功是能量转化的量度 . 做了多少功，就有多少能量发生转化 . 2. 功与能的关系： 由于功是能量转化的量度，某种力做功往往与某一种具体形式的能量转化相联系，具体功能关系如下表： 三、功能关系的理解与应用 功 能量转化 关系式 重力做功 重力势能的改变 W G ＝－ Δ E p 弹力做功 弹性势能的改变 W F ＝－ Δ E p 合外力做功 动能的改变 W 合 ＝ Δ E k 除重力、系统内弹力以外的其他力做功 机械能的改变 W ＝ Δ E 机 两物体间滑动摩擦力对物体系统做功 内能的改变 f · x 相对 ＝ Q 例 3 　如图 4 所示，在竖直平面内有一半径为 R 的圆弧轨道，半径 OA 水平、 OB 竖直，一个质量为 m 的小球自 A 的正上方 P 点由静止开始自由下落，小球沿轨道到达最高点 B 时恰好对轨道没有压力 . 已知 AP ＝ 2 R ，重力加速度为 g ，则小球从 P 到 B 的运动过程 中 A. 重力做功 2 mgR B. 机械能减少 mgR C. 合外力做功 mgR 答案 解析 图 4 √ 解析 　 重力做功与路径无关，所以 W G ＝ mgR ，选项 A 错； 克服摩擦力做的功等于机械能的减少量，故选项 D 对 . 应用功能关系解题的关键 应用功能关系解题的关键是深刻理解不同功能关系的含义： (1) 重力做功是物体重力势能变化的原因，重力做多少功，重力势能就减少多少； (2) 弹力做功是弹簧弹性势能变化的原因，弹力做多少功，弹性势能就减少多少； (3) 合力做功是物体动能变化的原因，合力做多少功，动能就增加多少； (4) 除重力和系统内弹力之外的其他力做功是机械能变化的原因，其他力做多少功，机械能就增加多少 . 规律总结 针对训练 2 　 ( 多选 ) 如图 5 所示，质量为 m 的物体 ( 可视为质点 ) 以某一速度从 A 点冲上倾角为 30° 的固定斜面，其运动的加速度大小 为 ， 此物体在斜面上上升的最大高度为 h ，则在这个过程中物体 答案 解析 图 5 √ √ 解析 　 过程中重力势能增加了 mgh ，故 A 错误； 达标检测 1. ( 能源的利用 ) 关于能源的开发和应用，下列说法中正确的是 A. 能源应用的过程就是内能转化为机械能的过程 B. 化石能源的能量归根结底来自于太阳能，因此化石能源永远不会枯竭 C. 在广大的农村推广沼气意义重大，既变废为宝，减少污染，又大量 节 约 能源 D. 随着科学技术的发展，煤炭资源将取之不尽、用之不竭 √ 答案 解析 1 2 3 4 解析 　 能源应用过程并不单纯是将内能转化为机械能的过程，各种转化形式均可为人类服务， A 错误； 化石能源的能量虽然来自太阳能，但要经过数亿年的地质演变才能形成，且储量有限，为不可再生能源， B 错误； 在广大农村推广沼气对改善农村环境、节约能源意义重大，功在当代，利在千秋， C 正确； 无论技术先进与否，煤炭资源不可能取之不尽、用之不竭， D 错误 . 1 2 3 4 2. ( 功能关系 ) ( 多选 ) 如图 6 为我国交通运输部北海救助飞行队直升机在执行救助任务 . 直升机通过绳索用恒力 F 竖直向上拉起救助官兵和被困人员，使其由水面开始加速上升到某一高度，若考虑空气阻力而不考虑空气浮力，则在此过程中，以下说法正确的有 A. 力 F 和阻力的合力所做的功等于两人机械能的增量 B. 两人克服重力所做的功等于两人重力势能的增量 C. 力 F 、重力、阻力三者合力所做的功等于两人动能的增量 D. 力 F 所做的功减去克服阻力所做的功等于两人重力势能的增量 √ 答案 1 2 3 4 图 6 √ √ 解析 解析 　 根据除重力外其他力做的功等于物体机械能的增量知，选项 A 正确， D 错误 . 根据重力做功与重力势能的关系知，选项 B 正确 . 根据动能定理知，选项 C 正确 . 1 2 3 4 3. ( 功能关系 ) ( 多选 ) 如图 7 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 ( 可视为质点 ) 以速度 v 0 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 f 视为恒定，则下列关系式中正确的是 答案 √ 1 2 3 4 解析 图 7 √ √ 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 f . 子弹对木块 的作用力对木块做正功，由 动能定理得 木块对子弹的作用力对子弹做负功，由动能定理得 所以，选项 A 、 C 、 D 正确 . 1 2 3 4 D. 与不放物块时相比，电动机多做的功为 m v 2 4. ( 功能关系 ) ( 多选 ) 如图 8 所示，水平传送带由电动机带动，并始终保持以速度 v 匀速运动 . 现将质量为 m 的物块无初速度地放在传送带的左端，经过时间 t 物块恰好与传送带相对静止 . 设物块与传送带间的动摩擦因数为 μ ，对于这一过程，下列说法正确的是 答案 解析 1 2 3 4 图 8 √ √ √ 1 2 3 4 传送带克服摩擦力做的功 W f ′ ＝ fx 2 ＝ 2 fx 1 ＝ m v 2 ， B 错误 . 根据能量守恒定律，与不放物块时相比电动机多做的功等于物块增加的动能和系统增加的内能之和，即为 m v 2 ， D 正确 .