（通用版）2018-2019版高考物理總復(fù)習(xí) 主題三 機(jī)械能及其守恒定律 3.9能量守恒定律與能源課件 新人教版.ppt

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3 9能量守恒定律與能源 一 能量守恒定律1 建立能量守恒定律的兩個(gè)重要事實(shí) 1 確認(rèn)了永動(dòng)機(jī)的 A 可能B 不可能 性 2 發(fā)現(xiàn)了各種自然現(xiàn)象之間能量的 與 2 內(nèi)容 能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生 也不會(huì)憑空消失 它只能從一種形式 為另一種形式 或者從一個(gè)物體 到別的物體 在 或 的過(guò)程中 能量的總量 3 意義 能量守恒定律的建立 是人類認(rèn)識(shí)自然的一次重大飛躍 它是最 最 最 的自然規(guī)律之一 而且是大自然普遍和諧性的一種表現(xiàn)形式 B 相互聯(lián)系 轉(zhuǎn)化 轉(zhuǎn)化 轉(zhuǎn)移 轉(zhuǎn)化 轉(zhuǎn)移 保持不變 普遍 重要 可靠 思維拓展 神舟十號(hào) 飛船返回艙進(jìn)入地球大氣層以后 由于它的高速下落 而與空氣發(fā)生劇烈摩擦 返回艙的表面溫度達(dá)到1000攝氏度 圖1 1 進(jìn)入大氣層很長(zhǎng)一段時(shí)間 返回艙加速下落 返回艙表面溫度逐漸升高 該過(guò)程動(dòng)能和勢(shì)能怎么變化 機(jī)械能守恒嗎 2 返回艙表面溫度越高 內(nèi)能越大 該過(guò)程中什么能向什么能轉(zhuǎn)化 機(jī)械能和內(nèi)能的總量變化呢 答案 1 勢(shì)能減少動(dòng)能增加機(jī)械能不守恒 2 機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能不變 二 能源和能量耗散1 能源與人類社會(huì) 人類對(duì)能源的利用大致經(jīng)歷了三個(gè)時(shí)期 即柴薪時(shí)期 時(shí)期 時(shí)期 自工業(yè)革命以來(lái) 煤和 成為人類的主要能源 2 能量耗散 燃料燃燒時(shí)一旦把自己的熱量釋放出去 就不會(huì)再次自動(dòng)聚集起來(lái)供人類重新利用 電池中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 電能又通過(guò)燈泡轉(zhuǎn)化成 和 熱和光被其他物質(zhì)吸收之后變成周?chē)h(huán)境的 我們無(wú)法把這些散失的能量收集起來(lái)重新利用 煤炭 石油 石油 內(nèi)能 光能 內(nèi)能 3 能源危機(jī)的含義 在能源的利用過(guò)程中 即在能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程中 能量在數(shù)量上 但在可利用的品質(zhì)上 從便于利用的變成 的了 4 能量轉(zhuǎn)化的方向性與節(jié)約能源的必要性 反映了能量轉(zhuǎn)化的宏觀過(guò)程具有方向性 所以 能源的利用是有條件的 也是有代價(jià)的 所以自然界的能量雖然 但還是很有必要節(jié)約能源 雖未減少 降低了 不便于利用 能量耗散 守恒 思維拓展 情景1 如圖2甲所示 煤炭和石油是常規(guī)能源 盡管我國(guó)的常規(guī)能源資源非常豐富 但由于人口眾多 所以能源的需求量很大 能源的浪費(fèi)很?chē)?yán)重 將來(lái)會(huì)面臨能源危機(jī) 情景2 如圖2乙 丙所示 太陽(yáng)能 風(fēng)能 地?zé)崮?海洋能等是新能源 積極開(kāi)發(fā)利用新能源是實(shí)現(xiàn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇 圖2 1 能量耗散與能量守恒是否矛盾 為什么 2 能量是守恒的 為什么還要節(jié)約能源 答案 1 能量耗散和能量守恒并不矛盾 能量耗散并不是能量消失了 而是在能源利用的過(guò)程中 能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化 使能量的品質(zhì)下降 但能量在數(shù)量上并沒(méi)有減少 2 能量耗散表明 在能源的利用過(guò)程中 即在能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程中 能量在數(shù)量上并未減少 但在可利用品質(zhì)上降低了 從便于利用的能量變成不便于利用的能量了 這是能源危機(jī)更深層次的含義 也是 自然界的能量雖然守恒 但還是要節(jié)約能源 的根本原因 因此我們要節(jié)約能源 同時(shí)積極研究和開(kāi)發(fā)利用新能源和可再生能源 如核能 太陽(yáng)能 風(fēng)能 海洋能 生物質(zhì)能等 能量守恒定律的理解和應(yīng)用 要點(diǎn)歸納 1 適用范圍 能量守恒定律是貫穿物理學(xué)的基本規(guī)律 是各種自然現(xiàn)象中普遍適用的一條規(guī)律 2 表達(dá)式 1 E初 E末 初狀態(tài)各種能量的總和等于末狀態(tài)各種能量的總和 2 E增 E減 能量的增加量等于能量的減少量 3 應(yīng)用步驟 1 明確研究對(duì)象及研究過(guò)程 2 明確該過(guò)程中 哪些形式的能量在變化 3 確定參與轉(zhuǎn)化的能量中 哪些能量增加 哪些能量減少 4 列出增加的能量和減少的能量之間的守恒式 或初 末狀態(tài)能量相等的守恒式 精典示例 例1 下列說(shuō)法正確的是 A 隨著科技的發(fā)展 永動(dòng)機(jī)是可以制成的B 太陽(yáng)照射到地球上的光能轉(zhuǎn)化成其他能量 但照射到宇宙空間的能量都消失了C 既要馬兒跑 又讓馬兒不吃草 違背了能量守恒定律 因而是不可能的D 有種 全自動(dòng) 手表 不用上發(fā)條 也不用任何形式的電源 卻能一直走動(dòng) 說(shuō)明能量可以憑空產(chǎn)生 解析永動(dòng)機(jī)是不消耗或少消耗能量 可以大量對(duì)外做功的裝置 違背能量守恒定律 A錯(cuò)誤 能量不可能憑空消失 B錯(cuò)誤 能量也不可能憑空產(chǎn)生 C正確 D錯(cuò)誤 答案C 方法總結(jié)運(yùn)用能量守恒定律解題的基本思路 針對(duì)訓(xùn)練1 某地平均風(fēng)速為5m s 已知空氣密度是1 2kg m3 有一風(fēng)車(chē) 它的風(fēng)葉轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可形成半徑為12m的圓面 如果這個(gè)風(fēng)車(chē)能將圓面內(nèi)10 的氣流動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?則該風(fēng)車(chē)帶動(dòng)的發(fā)電機(jī)功率是多大 答案3391 2W 摩擦生熱及產(chǎn)生內(nèi)能的有關(guān)計(jì)算 要點(diǎn)歸納 1 系統(tǒng)內(nèi)一對(duì)靜摩擦力即使對(duì)物體做功 但由于相對(duì)位移為零而沒(méi)有內(nèi)能產(chǎn)生 只有物體間機(jī)械能的轉(zhuǎn)移 2 作用于系統(tǒng)的滑動(dòng)摩擦力和物體間相對(duì)滑動(dòng)的距離的乘積 在數(shù)值上等于滑動(dòng)過(guò)程產(chǎn)生的內(nèi)能 即Q F滑x相對(duì) 其中F滑必須是滑動(dòng)摩擦力 x相對(duì)必須是兩個(gè)接觸面的相對(duì)滑動(dòng)距離 或相對(duì)位移 精典示例 例2 電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)水平傳送帶以速度v勻速傳動(dòng) 一質(zhì)量為m的小木塊由靜止輕放在傳送帶上 若小木塊與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 如圖3所示 傳送帶足夠長(zhǎng) 當(dāng)小木塊與傳送帶相對(duì)靜止時(shí) 求 1 小木塊的位移 2 傳送帶轉(zhuǎn)過(guò)的路程 3 小木塊獲得的動(dòng)能 4 摩擦過(guò)程中產(chǎn)生的內(nèi)能 5 因傳送小木塊電動(dòng)機(jī)多消耗的電能 圖3 方法總結(jié)計(jì)算內(nèi)能的兩種方法 1 由公式Q F滑x相對(duì)進(jìn)行計(jì)算 2 由能量守恒定律產(chǎn)生的內(nèi)能Q等于其他能量的減少量 即Q E減 針對(duì)訓(xùn)練2 多選 如圖4所示 質(zhì)量為M 長(zhǎng)度為l的小車(chē)靜止在光滑的水平面上 質(zhì)量為m的小物塊放在小車(chē)的最左端 現(xiàn)有一水平恒力F作用在小物塊上 使 物塊從靜止開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng) 物塊和小車(chē)之間的摩擦力為f 經(jīng)過(guò)時(shí)間t 小車(chē)運(yùn)動(dòng)的位移為s 物塊剛好滑到小車(chē)的最右端 下列說(shuō)法正確的是 A 此時(shí)物塊的動(dòng)能為 F f s l B 這一過(guò)程中 物塊對(duì)小車(chē)所做的功為f s l C 這一過(guò)程中 物塊和小車(chē)增加的機(jī)械能為FsD 這一過(guò)程中 物塊和小車(chē)產(chǎn)生的內(nèi)能為fl 圖4 答案AD 功能關(guān)系的理解和應(yīng)用 要點(diǎn)歸納 1 功能關(guān)系概述 1 不同形式的能量之間的轉(zhuǎn)化是通過(guò)做功實(shí)現(xiàn)的 做功的過(guò)程就是能量之間轉(zhuǎn)化的過(guò)程 2 功是能量轉(zhuǎn)化的量度 做了多少功 就有多少能量發(fā)生轉(zhuǎn)化 2 功與能的關(guān)系 由于功是能量轉(zhuǎn)化的量度 某種力做功往往與某一種具體形式的能量轉(zhuǎn)化相聯(lián)系 具體功能關(guān)系如下表 圖5 答案D 圖6 答案CD 1 下列關(guān)于能源開(kāi)發(fā)和利用的說(shuō)法中 正確的是 A 能源利用的過(guò)程是內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的過(guò)程B 能量是守恒的 因此不需要節(jié)約能源C 能源利用的過(guò)程是一種形式的能向另外一種形式的能轉(zhuǎn)化的過(guò)程D 無(wú)論是節(jié)約能源還是開(kāi)發(fā)能源 我國(guó)都要外國(guó)支援答案C 2 多選 下列關(guān)于能量守恒定律的認(rèn)識(shí)正確的是 A 某種形式的能減少 一定存在其他形式的能增加B 某個(gè)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(dòng)力而持續(xù)對(duì)外做功的機(jī)械 永動(dòng)機(jī)不可能制成D 石子從空中落下 最后靜止在地面上 說(shuō)明機(jī)械能消失了解析根據(jù)能量守恒定律可知 能量既不會(huì)消滅 也不會(huì)創(chuàng)生 能量只能從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式 或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到其他物體 A B正確 D錯(cuò)誤 永動(dòng)機(jī)違背了能量守恒定律 故它不可能制造出來(lái) C正確 答案ABC 3 兩塊完全相同的木塊A B 其中A固定在水平桌面上 B放在光滑水平桌面上 兩顆同樣的子彈以相同的水平速度射入兩木塊 穿透后子彈的速度分別為vA vB 在子彈穿透木塊過(guò)程中因克服摩擦力產(chǎn)生的熱分別為QA QB 設(shè)木塊對(duì)子彈的摩擦力大小一定 則 A vA vB QA QBB vA vB QA QBC vA vB QA QBD vA vB QA QB 答案D 4 多選 如圖7所示 楔形木塊abc固定在水平面上 粗糙斜面ab和光滑斜面bc與水平面的夾角相同 頂角b處安裝一定滑輪 質(zhì)量分別為M m M m 的滑塊 通過(guò)不可伸長(zhǎng)的 輕繩跨過(guò)定滑輪連接 輕繩與斜面平行 兩滑塊由靜止釋放后 沿斜面做勻加速運(yùn)動(dòng) 若不計(jì)滑輪的質(zhì)量和摩擦 在兩滑塊沿斜面運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中 A 兩滑塊組成系統(tǒng)的機(jī)械能守恒B 重力對(duì)M做的功等于M動(dòng)能的增加C 輕繩對(duì)m做的功等于m機(jī)械能的增加D 兩滑塊組成系統(tǒng)的機(jī)械能損失等于M克服摩擦力做的功 圖7 解析因?yàn)镸克服摩擦力做功 所以系統(tǒng)機(jī)械能不守恒 A錯(cuò)誤 由功能關(guān)系知系統(tǒng)減少的機(jī)械能等于M克服摩擦力做的功 D正確 對(duì)M 除重力外還有摩擦力和輕繩拉力對(duì)其做功 由動(dòng)能定理知B錯(cuò)誤 對(duì)m 有拉力和重力對(duì)其做功 由功能關(guān)系知C正確 答案CD