高中物理 7_10 能量守恒定律與能源課件 新人教版必修21

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1、10 能 量 守 恒 定 律 與 能 源 我 們 生 活 在 一 個 復(fù) 雜 而 多 變 的 世 界 中 ， 物 質(zhì) 、 能 量 、信 息 是 構(gòu) 成 世 界 的 基 本 要 素 。 能 量 無 處 不 在 ， 能 量 轉(zhuǎn) 化 無時 不 有 。 那 么 ： 常 見 的 能 量 有 哪 些 形 式 呢 ？ 能 量 的 轉(zhuǎn) 化 是 如 何 實 現(xiàn) 的 ？ 能 量 轉(zhuǎn) 化 遵 循 什 么 規(guī) 律 呢 ？ 能 量 會 被 永 久 地 利 用 嗎 ？ 一 、 能 量 守 恒 定 律 確 立 的 依 據(jù)2.能 量 的 多 樣 性對 應(yīng) 于 不 同 的 運 動 形 式 ， 能 量 的 形 式 也 是 多 種

2、 多 樣 的 。 機械 能 對 應(yīng) 機 械 運 動 ， 內(nèi) 能 對 應(yīng) 大 量 微 觀 粒 子 的 熱 運 動 我 們 所 知 道 的 能 量 的 形 式 ： 機 械 能 、 內(nèi) 能 、 電 能 、 太 陽 能 、 化 學(xué) 能 、 生 物 能 、 原子 能 等 一 個 物 體 能 夠 對 外 做 功 ， 我 們 就 說 這 個 物 體 具 有 能 量 。1.能 量 的 概 念 能 量 形 式 含 義 實 例機 械 能 機 械 能 是 與 物 體 的 運 動 或位 置 的 高 度 、 形 變 相 關(guān) 的能 量 ， 表 現(xiàn) 為 動 能 和 勢 能 。 流 動 的 河 水 、 被拉 開 的 弓 、

3、聲 音等內(nèi) 能 內(nèi) 能 是 組 成 物 體 的 分 子 的無 規(guī) 則 運 動 所 具 有 的 動 能和 勢 能 的 總 和 一 切 由 分 子 構(gòu) 成的 物 質(zhì)電 能 電 能 是 與 電 有 關(guān) 的 能 量 電 器 設(shè) 備 所 消 耗的 能 量 都 是 電 能 能 量 形 式 含 義 實 例電 磁 能 電 磁 能 是 以 各 種 各 樣 的 電 磁波 的 形 式 傳 播 的 能 量 可 見 光 、 紫 外 線 、微 波 和 紅 外 線 等核 能 核 能 是 一 種 儲 存 在 原 子 核 內(nèi)部 的 能 量 ， 原 子 核 發(fā) 生 核 反應(yīng) 時 ， 會 釋 放 出 巨 大 的 能 量 核 潛 艇

4、 、 核 電 站 、核 武 器 等化 學(xué) 能 化 學(xué) 能 是 指 儲 存 在 化 合 物 的化 學(xué) 鍵 里 的 能 量 巧 克 力 、 燃 料 等都 儲 存 有 化 學(xué) 能 3.能 量 的 轉(zhuǎn) 化太 陽 能 的 利 用 ： 太 陽 能 轉(zhuǎn) 化 為 電 能 內(nèi) 燃 機 車 ： 內(nèi) 能 轉(zhuǎn) 化 為 機 械 能 食 物 的 化 學(xué) 能 轉(zhuǎn) 化 成 為 維 持生 命 所 必 須 的 內(nèi) 能 和 機 械 能 。 水 電 站 ： 水 的 機 械 能 轉(zhuǎn) 化為 電 能水 果 電 池 ： 化 學(xué)能 轉(zhuǎn) 化 為 電 能 電 能 轉(zhuǎn) 化 為 內(nèi) 能 電 能 轉(zhuǎn) 化 為 機 械 能 在 一 定 條 件 下 ， 各

5、種 形 式 的 能 量 可 以 相 互 轉(zhuǎn) 化 和 轉(zhuǎn) 移能 量 轉(zhuǎn) 移 ： 例 如 運 動 的 甲 鋼 球 碰 擊 靜 止 的 乙 鋼 球 、在 熱 傳 遞 過 程 中 等 。能 量 轉(zhuǎn) 化 ： 例 如 小 朋 友 滑 滑 梯 、 水 力 發(fā) 電 、 火 力發(fā) 電 、 電 流 通 過 電 熱 器 時 等 等 。特 點 ： 能 量 的 形 式 沒 有 變特 點 ： 能 量 的 形 式 發(fā) 生 變 化 例 1.指 出 下 列 現(xiàn) 象 中 能 量 的 轉(zhuǎn) 化 或 轉(zhuǎn) 移 情 況 ：（ 1） 人 在 跑 步 時 ， 身 體 發(fā) 熱 （ ）（ 2） 風(fēng) 吹 動 帆 船 前 進(jìn) （ ）（ 3） 放 在

6、火 爐 旁 的 冷 水 變 熱 （ ）（ 4） 電 流 通 過 燈 泡 ， 燈 泡 發(fā) 光 （ ）（ 5） 植 物 進(jìn) 行 光 合 作 用 （ ）化 學(xué) 能 轉(zhuǎn) 化 為 內(nèi) 能風(fēng) 的 機 械 能 轉(zhuǎn) 移 到 帆 船 上內(nèi) 能 由 火 爐 轉(zhuǎn) 移 給 水電 能 轉(zhuǎn) 化 為 光 能光 能 轉(zhuǎn) 化 為 化 學(xué) 能 二 、 能 量 守 恒 定 律1.內(nèi) 容 ： 能 量 既 不 會 消 失 ， 也 不 會 產(chǎn) 生 ， 它 只 能 從 一 種 形 式 轉(zhuǎn)化 為 其 他 形 式 ， 或 者 從 一 個 物 體 轉(zhuǎn) 移 到 另 一 個 物 體 ， 而在 轉(zhuǎn) 化 和 轉(zhuǎn) 移 過 程 中 ， 能 量 的 總 量

7、保 持 不 變 2.定 律 的 表 達(dá) 式 E初 E終 ； E增 E減 3.說 明（ 1） 能 量 守 恒 定 律 是 最 基 本 、 最 普 遍 、 最 重 要 的 自 然 規(guī) 律之 一 。 任 何 形 式 的 能 量 之 間 都 可 以 轉(zhuǎn) 化 ， 但 轉(zhuǎn) 化 過 程 并 不減 少 它 們 的 總 量 。（ 2） 分 析 物 理 過 程 、 求 解 實 際 問 題 時 ， 對 減 少 的 某 種 能 量 ，要 追 蹤 它 的 去 向 ； 對 增 加 的 能 量 ， 要 能 查 尋 它 的 來 源 。 可以 按 照 “ 總 的 減 少 量 =總 的 增 加 量 ” 列 出 數(shù) 學(xué) 方 程 。

8、（ 3） 能 源 利 用 實 際 就 是 不 同 形 式 能 量 之 間 的 轉(zhuǎn) 換 ， 把 不 便于 人 們 利 用 的 能 量 形 式 轉(zhuǎn) 變 成 便 于 利 用 的 形 式 。 三 、 能 源 和 能 量 耗 散1.人 類 利 用 能 源 大 致 經(jīng) 歷 了 三 個 時 期 ， 即 柴 薪 時 期 ， 煤炭 時 期 ， 石 油 時 期 。2.能 量 耗 散 ： 燃 料 燃 燒 時 一 旦把 自 己 的 熱 量 釋 放 出 去 ， 它 就不 會 自 動 聚 集 起 來 供 人 類 重 新利 用 。 (能 量 轉(zhuǎn) 化 的 方 向 性 ）3.為 什 么 要 節(jié) 約 能 源 （ 1） 能 源 短

9、 缺（ 2） 環(huán) 境 惡 化（ 3） 能 量 耗 散 四 、 功 能 關(guān) 系1.重 力 做 功 重 力 勢 能 的 變 化 ：WG= E重2.合 外 力 做 功 動 能 的 變 化 ： W合 = E動3.彈 簧 彈 力 做 功 彈 性 勢 能 的 變 化 ：W 彈 = E彈 不 同 形 式 的 能 量 之 間 的 轉(zhuǎn) 化 是 通 過 做 功 實 現(xiàn) 的 。 當(dāng) WG外 0時 ， E 0， 機 械 能 增 加 當(dāng) WG外 0時 ， E 0， 機 械 能 減 少 G 2 1 k2 p2 k1 p1W E E E E E E E 外4.除 重 力 (彈 力 )外 ， 其 他 外 力 對 物 體 所

10、做 的 總 功 WG外 等 于物 體 機 械 能 的 變 化 量 E 證 明 合 G 彈 其 他 動重 彈 動G 重 彈 彈其 他因 為 W =W +W +W =E又 E=E +E +EW =-E ,W =-E .所 以 W =E 例 2.質(zhì) 量 為 m的 物 體 在 下 落 過 程 中 ， 經(jīng) 過 高 度 h1處 速 度為 v1， 下 落 至 高 度 h2處 速 度 為 v2， 空 氣 阻 力 恒 為 f ， 分析 由 h1下 落 到 h2過 程 中 機 械 能 的 變 化 。解 ： 根 據(jù) 動 能 定 理 ， 有 2 122 2121 mvmvWW fG 取 地 面 為 參 考 平 面 ，

11、 有 ：21 mghmghWG 122122 2121 mghmghmvmvW f 2 22 2 1 11 1( m v m gh ) ( m v m gh )2 2 EEE 12 ABC1.下 列 對 能 的 轉(zhuǎn) 化 和 守 恒 定 律 的 認(rèn) 識 正 確 的 是 ( )A.某 種 形 式 的 能 量 減 少 ， 一 定 存 在 其 他 形 式 的 能 量 增 加B.某 個 物 體 的 能 量 減 少 ， 必 然 有 其 他 物 體 的 能 量 增 加C.不 需 要 任 何 外 界 的 動 力 而 持 續(xù) 對 外 做 功 的 機 器 永 動機 是 不 可 能 制 成 的D.石 子 從 空 中

12、 落 下 ， 最 后 靜 止 在 地 面 上 ， 說 明 機 械 能 消 失了 ABCD2.下 列 說 法 中 正 確 的 是 （ ）A.不 同 形 式 能 量 的 轉(zhuǎn) 化 是 通 過 做 功 來 實 現(xiàn) 的B.做 功 的 過 程 總 是 伴 隨 著 能 量 的 轉(zhuǎn) 化 （ 或 轉(zhuǎn) 移 ）C.某 種 形 式 的 能 量 增 加 10J， 一 定 有 其 他 形 式 的 能 量 減少 10JD.某 個 物 體 的 能 量 減 少 10J， 一 定 有 其 他 物 體 的 能 量 增加 10J A3.在 一 間 隔 熱 很 好 的 密 閉 房 間 中 ， 把 正 在 工 作 的 電 冰箱 門 打

13、開 ， 室 內(nèi) 空 氣 溫 度 將 ( )A 升 高 B 不 變C 降 低 D 不 可 能 升 高 C4.近 年 來 ， 在 公 交 車 和 出 租 車 中 推 行 用 天 然 氣 代 替 汽 油作 燃 料 的 改 革 ， 取 得 了 顯 著 的 進(jìn) 展 ， 走 上 街 頭 你 會 發(fā) 現(xiàn)不 少 公 交 車 和 出 租 車 上 印 有 “ CNG” 的 標(biāo) 記 ， 代 表 它 們 是以 天 然 氣 作 為 燃 料 的 汽 車 ， 則 推 廣 這 一 改 革 的 主 要 目 的是 （ ）A 延 長 發(fā) 動 機 的 壽 命 B 促 進(jìn) 地 方 經(jīng) 濟(jì) 和 西 部 發(fā) 展C 減 少 大 氣 污 染

14、D 節(jié) 約 能 源 D5.一 個 物 體 沿 粗 糙 斜 面 勻 速 滑 下 ， 則 下 列 說 法 正 確 的 是（ ）A.物 體 機 械 能 不 變 ， 內(nèi) 能 也 不 變B.物 體 機 械 能 減 小 ， 內(nèi) 能 不 變C.物 體 機 械 能 減 小 ， 內(nèi) 能 增 大 ， 機 械 能 與 內(nèi) 能 總 量 減 小D.物 體 機 械 能 減 小 ， 內(nèi) 能 增 大 ， 機 械 能 與 內(nèi) 能 總 量 不 變 DA BCA6.一 質(zhì) 量 均 勻 、 不 可 伸 長 的 繩 索 ， 重 為 G， A、 B兩 端 固 定在 天 花 板 上 ， 如 圖 所 示 。 現(xiàn) 在 最 低 點 C處 施 加

15、 一 豎 直 向 下的 力 ， 將 最 低 點 緩 慢 拉 至 D點 。 在 此 過 程 中 ， 繩 的 重 心 位置 （ ） A. 逐 漸 升 高B. 逐 漸 降 低 C. 先 降 低 后 升 高D. 始 終 不 變 7.如 右 圖 所 示 一 質(zhì) 量 為 m的 物 體 ,在 距 地 面 h高 處 以的 加 速 度 由 靜 止 豎 直 下 落 到 地 面 ， 則 ：（ 1） 重 力 勢 能 變 化 了 多 少 ？（ 2） 動 能 變 化 了 多 少 ？（ 3） 機 械 能 變 化 了 多 少 ？ 1g3mghmahhFWE 31)2( 合合動 a=1/3g h(3)以 地 面 為 重 力 勢 能 參 考 平 面 mghmghmvEEE 3221 212 mghWE G 重)1(解 ：故 機 械 能 減 少 了 mgh23 一 、 能 量 守 恒 定 律 1.能 量 守 恒 定 律 的 內(nèi) 容 2.能 量 守 恒 定 律 的 表 達(dá) 式 E初 E終 ； E增 E減二 、 能 源 和 能 量 耗 散 1.人 類 利 用 能 源 大 致 經(jīng) 歷 了 三 個 時 期 ， 即 柴 薪 時 期 ，煤 炭 時 期 ， 石 油 時 期 。 2.能 量 耗 散 (能 量 轉(zhuǎn) 化 的 方 向 性 ）三 、 功 能 關(guān) 系W G= E重 W合 = E動 W彈 = E彈 W其 他 = E機