（通用版）2018-2019版高考物理總復(fù)習(xí) 主題三 機械能及其守恒定律 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重要事實 1 確認(rèn)了永動機的 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 能量既不會憑空產(chǎn)生 也不會憑空消失 它只能從一種形式 為另一種形式 或者從一個物體 到別的物體 在 或 的過程中 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 飛船返回艙進入地球大氣層以后 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到1000攝氏度 圖1 1 進入大氣層很長一段時間 返回艙加速下落 返回艙表面溫度逐漸升高 該過程動能和勢能怎么變化 機械能守恒嗎 2 返回艙表面溫度越高 內(nèi)能越大 該過程中什么能向什么能轉(zhuǎn)化 機械能和內(nèi)能的總量變化呢 答案 1 勢能減少動能增加機械能不守恒 2 機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能不變 二 能源和能量耗散1 能源與人類社會 人類對能源的利用大致經(jīng)歷了三個時期 即柴薪時期 時期 時期 自工業(yè)革命以來 煤和 成為人類的主要能源 2 能量耗散 燃料燃燒時一旦把自己的熱量釋放出去 就不會再次自動聚集起來供人類重新利用 電池中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 電能又通過燈泡轉(zhuǎn)化成 和 熱和光被其他物質(zhì)吸收之后變成周圍環(huán)境的 我們無法把這些散失的能量收集起來重新利用 煤炭 石油 石油 內(nèi)能 光能 內(nèi)能 3 能源危機的含義 在能源的利用過程中 即在能量的轉(zhuǎn)化過程中 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)化的宏觀過程具有方向性 所以 能源的利用是有條件的 也是有代價的 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 能源的浪費很嚴(yán)重 將來會面臨能源危機 情景2 如圖2乙 丙所示 太陽能 風(fēng)能 地?zé)崮?海洋能等是新能源 積極開發(fā)利用新能源是實現(xiàn)我國經(jīng)濟社會可持續(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)量上并沒有減少 2 能量耗散表明 在能源的利用過程中 即在能量的轉(zhuǎn)化過程中 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 同時積極研究和開發(fā)利用新能源和可再生能源 如核能 太陽能 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 明確研究對象及研究過程 2 明確該過程中 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 下列說法正確的是 A 隨著科技的發(fā)展 永動機是可以制成的B 太陽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 手表 不用上發(fā)條 也不用任何形式的電源 卻能一直走動 說明能量可以憑空產(chǎn)生 解析永動機是不消耗或少消耗能量 可以大量對外做功的裝置 違背能量守恒定律 A錯誤 能量不可能憑空消失 B錯誤 能量也不可能憑空產(chǎn)生 C正確 D錯誤 答案C 方法總結(jié)運用能量守恒定律解題的基本思路 針對訓(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 它的風(fēng)葉轉(zhuǎn)動時可形成半徑為12m的圓面 如果這個風(fēng)車能將圓面內(nèi)10 的氣流動能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?則該風(fēng)車帶動的發(fā)電機功率是多大 答案3391 2W 摩擦生熱及產(chǎn)生內(nèi)能的有關(guān)計算 要點歸納 1 系統(tǒng)內(nèi)一對靜摩擦力即使對物體做功 但由于相對位移為零而沒有內(nèi)能產(chǎn)生 只有物體間機械能的轉(zhuǎn)移 2 作用于系統(tǒng)的滑動摩擦力和物體間相對滑動的距離的乘積 在數(shù)值上等于滑動過程產(chǎn)生的內(nèi)能 即Q F滑x相對 其中F滑必須是滑動摩擦力 x相對必須是兩個接觸面的相對滑動距離 或相對位移 精典示例 例2 電動機帶動水平傳送帶以速度v勻速傳動 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摩擦因數(shù)為 如圖3所示 傳送帶足夠長 當(dāng)小木塊與傳送帶相對靜止時 求 1 小木塊的位移 2 傳送帶轉(zhuǎn)過的路程 3 小木塊獲得的動能 4 摩擦過程中產(chǎn)生的內(nèi)能 5 因傳送小木塊電動機多消耗的電能 圖3 方法總結(jié)計算內(nèi)能的兩種方法 1 由公式Q F滑x相對進行計算 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 針對訓(xùn)練2 多選 如圖4所示 質(zhì)量為M 長度為l的小車靜止在光滑的水平面上 質(zhì)量為m的小物塊放在小車的最左端 現(xiàn)有一水平恒力F作用在小物塊上 使 物塊從靜止開始做勻加速直線運動 物塊和小車之間的摩擦力為f 經(jīng)過時間t 小車運動的位移為s 物塊剛好滑到小車的最右端 下列說法正確的是 A 此時物塊的動能為 F f s l B 這一過程中 物塊對小車所做的功為f s l C 這一過程中 物塊和小車增加的機械能為FsD 這一過程中 物塊和小車產(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)化是通過做功實現(xiàn)的 做功的過程就是能量之間轉(zhuǎn)化的過程 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)于能源開發(fā)和利用的說法中 正確的是 A 能源利用的過程是內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機械能的過程B 能量是守恒的 因此不需要節(jié)約能源C 能源利用的過程是一種形式的能向另外一種形式的能轉(zhuǎn)化的過程D 無論是節(jié)約能源還是開發(fā)能源 我國都要外國支援答案C 2 多選 下列關(guān)于能量守恒定律的認(rèn)識正確的是 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)對外做功的機械 永動機不可能制成D 石子從空中落下 最后靜止在地面上 說明機械能消失了解析根據(jù)能量守恒定律可知 能量既不會消滅 也不會創(chuàng)生 能量只能從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式 或者從一個物體轉(zhuǎn)移到其他物體 A B正確 D錯誤 永動機違背了能量守恒定律 故它不可能制造出來 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 在子彈穿透木塊過程中因克服摩擦力產(chǎn)生的熱分別為QA QB 設(shè)木塊對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 通過不可伸長的 輕繩跨過定滑輪連接 輕繩與斜面平行 兩滑塊由靜止釋放后 沿斜面做勻加速運動 若不計滑輪的質(zhì)量和摩擦 在兩滑塊沿斜面運動的過程中 A 兩滑塊組成系統(tǒng)的機械能守恒B 重力對M做的功等于M動能的增加C 輕繩對m做的功等于m機械能的增加D 兩滑塊組成系統(tǒng)的機械能損失等于M克服摩擦力做的功 圖7 解析因為M克服摩擦力做功 所以系統(tǒng)機械能不守恒 A錯誤 由功能關(guān)系知系統(tǒng)減少的機械能等于M克服摩擦力做的功 D正確 對M 除重力外還有摩擦力和輕繩拉力對其做功 由動能定理知B錯誤 對m 有拉力和重力對其做功 由功能關(guān)系知C正確 答案CD