高中物理人教版必修2课件第7章 10能量守恒定律与能源 19页

10．能量守恒定律与能源 1．能量守恒定律： 转化 转移 不变 (1)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 ________ 到另一个物体，在转化或转移的过程中，能的总量 ________. (2)建立定律的两个重要事实： 永动机 联系 转化 ①确认了__________的不可能性. ②各种自然现象中能量的相互________与________． 2．能源和能量耗散： 自动聚集起来 电能 (1)能量耗散：燃料燃烧时把自己的热量释放出去，就不会 再次_____________供人类重新利用；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. 内能 光能 内能 (2)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，能量在数量上虽然没有______，但在可利用的品质 上_____了，从便于利用变成___________的了. 减少 降低 不便于利用 (3)能量转化的方向性与节约能源的必要性：能量的耗散反 映了能量转化的宏观过程具有____________，所以能源的利用 是有条件的，也是有代价的，尽管自然界的能量________，但 还是很有必要节约能源. 方向性 守恒 3．自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，下列说法正确的是 ( ) A．机械能守恒 D B．能量正在消失 C．只有动能和重力势能相互转化 D．减少的机械能转化为内能，但总能量守恒 知识点1 能量守恒定律 图 7－10－1 是牛顿所发明的仪器，叫牛顿摆，我们用它来 演示如下内容： (1)把最右边的小球拉高释放，撞向其余静止的五个小球， 将会观察到落下的小球碰撞后立即静止，最左边的____个小球 弹起，弹起小球的高度________释放小球时的高度． 一 等于 (2)改变拉起的小球个数，发现弹起的小球个数______拉起 释放的小球个数，小球弹起的高度________释放小球时的高度． 如果忽略空气阻力与摩擦力，上述现象可以一直持续下去．从 能量转化的角度看，是________与________发生相互转化． 图 7－10－1 等于 等于 动能 重力势能 1．能量守恒定律的理解： (1)某种形式的能量减少，一定存在另一种形式能量的增 加，且减少量和增加量相等． (2)某个物体的能量减少，一定存在别的物体的能量增加， 且减少量和增加量相等． 2．能量守恒定律的意义： (1)能量守恒定律是普遍适用的，对宏观世界、微观世界、 高速运动和低速运动都成立． (2)能量守恒定律反映了自然现象的普遍联系，揭示了自然 科学是相互联系、相互统一的． (3)能量守恒定律的建立，揭示了自然界各种运动形式不仅 具有多样性，而且具有统一性，宣布“第一类永动机”是不可 能制成的．3．应用能量转化与守恒定律的方法： (1)明确研究对象，分析受力情况，分清有多少种形式的能； (2)确定初、末状态，分析做功情况； (3)明确能的形式及转化方向，分别列出减少的能量ΔE减和 增加的能量ΔE增； (4)列出方程ΔE减＝ΔE增，代入数据计算． 【例 1】(双选)一颗子弹以某一水平速度击中了静止在光滑 水平面上的木块，并从中穿出．对于这一过程，下列说法正确 的是( ) A．子弹减少的机械能等于木块增加的机械能 B．子弹和木块组成的系统损失的机械能等于系统产生的 热量 C．子弹减少的机械能等于木块增加的动能与木块增加的 内能之和 D．子弹减少的动能等于木块增加的动能与子弹和木块共 同增加的内能 解析：子弹射穿木块的过程中，由于摩擦力的作用使得子 弹的动能减少，木块获得动能，同时产生热量，且系统产生的 热量在数值上等于系统机械能的损失量，A 选项漏了考虑系统 内能的增加，C 选项应考虑系统(子弹、木块)内能的增加，故选 B、D. 答案：BD 【触类旁通】 1．下列说法正确的是( )C A．随着科技的发展，永动机是可以制成的 B．太阳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”不可能实现 D．有种“全自动”手表，不用上发条，也不用电源，却 能一直走动，说明能量能凭空产生 知识点2 功能关系的理解与运用 重力势能 动能 (1)如图 7－10－2 所示，撑竿跳包括三个阶段：助跑、撑 竿起跳、越横竿．运动员的助跑阶段，身体中的化学能转化为 人和竿的______；起跳阶段，运动员的______和身体中的化学 能转化为人的________、_____和竿的__________，使人体上升 至横竿以上；越过横竿后，运动员的________转化为______． 动能 动能 重力势能 动能 弹性势能 图 7－10－2 (2)自然界中有许多不同形式的能量，如机械能、内能、光 能、化学能、原子能等，各种形式的能量之间是可以相互转化 的，各种能量的相互转化是通过________来实现的，并且能量 转化的多少通过______________来量度，物体对外做多少功， 它就等量地转化多少能量，即W＝ΔE.能量在转化和转移的过程 中其总量________． 做功 做功的多少 守恒 1．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来实现的．做功的 过程就是各种形式的能量之间转化的过程，做了多少功，就有 多少能量发生了转化，因此功是能量转化的量度．2．功对能量的改变：物体做功时，必然伴随着能量的转化， 而且功与能量转化的量值是相等的． (1)合外力对物体做功，使其他形式的能与动能之间相互转 化，表达式为 W＝ΔEk. (2)重力或弹力做功，使动能和势能相互转化，表达式为 W ＝ΔEp减＝ΔEk增． (3)除重力和弹力以外的力做功，使其他形式的能与机械能 之间相互转化，表达式为 W外＝ΔE. (4)一对滑动摩擦力做功使机械能向内能转化，表达式为 ＝ΔE内增＝ΔE机减． fs相对 【例 2】如图 7－10－3 所示，质量为 m 的物体，从半径为 R 的竖直半圆形轨道的边缘，由静止开始下滑，滑至最低点时 速度为 v，则物体沿轨道下滑的过程中，产生的热能是多少？ 若摩擦力大小不变，则摩擦力是多大？ 图 7－10－3 【触类旁通】 2．(双选)在奥运比赛项目中，高台跳水是我国运动员的强 项．质量为 m 的跳水运动员进入水中后受到水的阻力而做减速 运动，设水对他的阻力大小恒为 F，那么在他减速下降高度 h 的过程中，下列说法正确的是( ) A．他的动能减少了 Fh B．他的重力势能减少了 mgh C．他的机械能减少了(F－mg)h D．他的机械能减少了 Fh 解析：动能的减少量对应合外力做的功，为(F－mg)h，A 错；重力势能的减少量对应过程中重力做的功，为 mgh，B 对； 机械能的减少量对应重力以外其他力做的功，即阻力做的功， 大小为 Fh，C 错，D 对． 答案：BD