2018-2019學(xué)年高中物理 第七章 機(jī)械能守恒定律 10 能量守恒定律與能源課件 新人教版必修2.ppt
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10能量守恒定律與能源,,1.了解各種不同形式的能,知道能量是一個(gè)重要的物理量,知道確立能量守恒定律的兩類(lèi)重要事實(shí).2.能夠敘述能量守恒定律的內(nèi)容,會(huì)用能量守恒的觀點(diǎn)分析、解釋一些實(shí)際問(wèn)題,認(rèn)識(shí)建立能量守恒定律的重大意義.3.了解能量耗散,了解自然界宏觀過(guò)程中能量守恒以及能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性,認(rèn)識(shí)提高能量利用效率的重要性;知道能源短缺和環(huán)境惡化是關(guān)系到人類(lèi)社會(huì)能否持續(xù)發(fā)展的大問(wèn)題,增強(qiáng)節(jié)能和環(huán)保的意識(shí).,教學(xué)目標(biāo),,,【重點(diǎn)】能量守恒定律的內(nèi)容.【難點(diǎn)】理解能量守恒定律的確切含義,知道既然能量守恒為什么還要節(jié)約能源.,重點(diǎn)難點(diǎn),,,本節(jié)從能量守恒定律入手,從機(jī)械能守恒定律向普遍的能量守恒定律拓展,闡述了能量守恒定律推出的艱辛歷程,建議本節(jié)采取開(kāi)放式的教學(xué)形式,讓學(xué)生通過(guò)預(yù)習(xí)查找資料,談?wù)勛约簩?duì)能量的認(rèn)識(shí).特別應(yīng)該對(duì)教材中“思考與討論”欄目中所說(shuō)的“既然能量是守恒的,不可消滅,為什么我們還要節(jié)約能源?”的話題進(jìn)行討論.在討論中逐漸使學(xué)生認(rèn)識(shí)到,能量從更深的層次上反映了物質(zhì)運(yùn)動(dòng)和相互作用的本質(zhì).,教學(xué)建議,,,【導(dǎo)入一】2003年12月8日國(guó)內(nèi)某媒體報(bào)道了下面的這則消息:這個(gè)冬天,對(duì)于湖南長(zhǎng)沙市的150多萬(wàn)市民來(lái)說(shuō),將格外漫長(zhǎng),因?yàn)閺慕衲?1月30日起,可能一直要持續(xù)到明年三月份,這里的市民,將分區(qū)分片“享受”每連續(xù)供電三天后,停電24小時(shí)的“待遇”.《某某晚報(bào)》11月27日的報(bào)道中,已經(jīng)赫然出現(xiàn)了商店秉燭營(yíng)業(yè)的景觀.僅僅是電力嗎?似乎沒(méi)有這么簡(jiǎn)單,入秋之后,柴油的緊張狀況,從珠江三角洲到長(zhǎng)江三角洲,從福建到浙江,已經(jīng)形成了一種新的“流行病”,即使在北京地區(qū),限量供應(yīng)的情況也再次出現(xiàn),就差沒(méi)有“憑票供應(yīng)”了.,新課導(dǎo)入,,,同學(xué)們思考,為什么會(huì)出現(xiàn)能源危機(jī)?如何應(yīng)對(duì)?【導(dǎo)入二】新華社2000年12月31日和中央電視臺(tái)2001年元月6日先后報(bào)道:在20世紀(jì)的最后幾分鐘里,一項(xiàng)新的多米諾骨牌吉尼斯世界紀(jì)錄,在北京頤和園體育健康城綜合館和網(wǎng)球館誕生.中國(guó)、日本和韓國(guó)的62名青年學(xué)生成功推倒340多萬(wàn)張骨牌,一舉打破了此前由荷蘭人保持的297萬(wàn)張的世界紀(jì)錄.這就是“多米諾骨牌效應(yīng)”,該效應(yīng)產(chǎn)生的能量是十分巨大的.大不列顛哥倫比亞大學(xué)物理學(xué)家A.懷特海德曾經(jīng)制作了一組骨牌,共13張,第1張最,新課導(dǎo)入,,,小,長(zhǎng)9.53mm,寬4.76mm,厚1.19mm,還不如小手指甲大.以后每張?bào)w積擴(kuò)大1.5倍,這個(gè)數(shù)據(jù)是按照一張骨牌倒下的時(shí)候能推倒一張1.5倍體積的骨牌而選定的.最大的第13張長(zhǎng)61mm,寬30.5mm,厚7.6mm,把這套骨牌按適當(dāng)間距排好,輕輕推倒第1張,必然會(huì)波及第13張,第13張骨牌倒下時(shí)釋放的能量比第1張牌倒下時(shí)整整要擴(kuò)大20多億倍.而按同樣比例制作的第32張骨牌倒下時(shí)釋放的能量將高達(dá)1.241015J,又?jǐn)U大了20多億倍.不過(guò),A.懷特海德畢竟未能制作第32張骨牌,因?yàn)樗鼘⒏哌_(dá)415m,兩倍于紐約帝國(guó)大廈.如果真有人制作了這樣一套骨牌,那摩天大廈就會(huì)在一指之力下被轟然推倒!這種巨大的能量從何而來(lái)?能量之間又是如何轉(zhuǎn)化的?,新課導(dǎo)入,,1.能量守恒定律的內(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,在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程中,能量的________保持不變.2.能量守恒定律的意義(1)它是最普遍、最重要、最可靠的自然規(guī)律之一.(2)它是大自然普遍和諧性的一種表現(xiàn)形式.,,知識(shí)必備,能量守恒定律,知識(shí)點(diǎn)一,,,,轉(zhuǎn)化,轉(zhuǎn)移,總量,1.人類(lèi)利用能源的三個(gè)時(shí)期(1)________時(shí)期——工業(yè)革命以前;(2)________時(shí)期——工業(yè)革命以來(lái);(3)________時(shí)期——20世紀(jì)50年代以后.2.能源的短缺與環(huán)境的惡化煤炭和石油資源有限,同時(shí),大量煤炭和石油產(chǎn)品在燃燒時(shí)排出的有害氣體污染空氣,改變了大氣成分,能源短缺和環(huán)境惡化已經(jīng)成為關(guān)系到人類(lèi)社會(huì)能否持續(xù)發(fā)展的大問(wèn)題.,,知識(shí)必備,能源和能量耗散,知識(shí)點(diǎn)二,,,,柴薪,煤炭,石油,3.能量耗散燃料燃燒時(shí)把自己的熱量釋放出去,電池中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,它又通過(guò)燈泡轉(zhuǎn)化成________和________,熱和光被其他物體吸收之后變成周?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,這種現(xiàn)象叫作能量的耗散.4.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)量上雖并未減少,但在可利用的品質(zhì)上降低了,從便于利用的變成不便于利用的了.5.節(jié)約能源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守恒,但還是要節(jié)約能源.,,知識(shí)必備,,,,內(nèi)能,光能,內(nèi)能,[想一想]在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中,重物帶著紙帶下落時(shí),計(jì)算結(jié)果發(fā)現(xiàn),減少的重力勢(shì)能的值大于增加的動(dòng)能的值,即機(jī)械能的總量在減少.其原因就是存在紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間的摩擦力和空氣阻力等.是不是考慮了各種阻力后這部分能量就消失了呢?[要點(diǎn)總結(jié)]1.機(jī)械能守恒定律是普遍的能量守恒定律的一種特殊形式.2.能量守恒定律的建立確立了能量守恒定律的兩類(lèi)重要事實(shí):(1)確認(rèn)了永動(dòng)機(jī)的____________;(2)發(fā)現(xiàn)了各種自然現(xiàn)象之間的相互________與________.,,學(xué)習(xí)互動(dòng),對(duì)能量守恒定律的理解,考點(diǎn)一,,,,不可能性,聯(lián)系,轉(zhuǎn)化,學(xué)習(xí)互動(dòng),,例1試說(shuō)明下列現(xiàn)象中能量是怎樣轉(zhuǎn)化的:(1)在水平公路上行駛的汽車(chē),發(fā)動(dòng)機(jī)熄火之后,速度越來(lái)越小,最后停止.(2)電風(fēng)扇通電后開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng),斷電后轉(zhuǎn)動(dòng)著的風(fēng)扇又慢慢停下來(lái).(3)火藥爆炸產(chǎn)生燃?xì)?,子彈在燃?xì)獾耐苿?dòng)下從槍膛發(fā)射出去,射穿一塊鋼板,速度減?。?4)用柴油機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電,供給電動(dòng)水泵抽水,把水從低處抽到高處.,,,學(xué)習(xí)互動(dòng),,,,[答案](1)在水平公路上行駛的汽車(chē),發(fā)動(dòng)機(jī)熄火之后,速度越來(lái)越小,最后停止.這一過(guò)程中,汽車(chē)所受的阻力做負(fù)功,機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.(2)電風(fēng)扇通電后開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng),電流做功,電能一部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能;斷電后轉(zhuǎn)動(dòng)著的風(fēng)扇又慢慢停下來(lái),阻力做負(fù)功,機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.(3)火藥爆炸產(chǎn)生燃?xì)?,化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能;子彈在燃?xì)獾耐苿?dòng)下從槍膛發(fā)射出去,推力做功,內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能;子彈射穿一塊鋼板,速度減小,阻力做負(fù)功,機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.(4)用柴油機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電,化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,又轉(zhuǎn)化為電能;發(fā)電機(jī)發(fā)電后供給電動(dòng)水泵抽水,電流做功,電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能;電動(dòng)水泵把水從低處抽到高處,水泵對(duì)水做功,使水泵的機(jī)械能傳遞給水.,,,,,學(xué)習(xí)互動(dòng),,,,[點(diǎn)評(píng)]一種形式的能量減少時(shí),一定有另外形式的能量增加,一個(gè)物體的能量減少時(shí),一定有其他物體的能量增加,不管能量如何轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化,能量的總和保持不變.,,,,學(xué)習(xí)互動(dòng),能量守恒定律的綜合應(yīng)用,考點(diǎn)二,,,[想一想]試說(shuō)明下列現(xiàn)象中,分別是什么能向什么能轉(zhuǎn)化:(1)汽車(chē)由靜止啟動(dòng);(2)汽車(chē)剎車(chē)時(shí)由運(yùn)動(dòng)變?yōu)殪o止;(3)水力發(fā)電;(4)太陽(yáng)能熱水器工作時(shí).[要點(diǎn)總結(jié)]能量守恒定律的兩種表述形式:1.初態(tài)總能量等于末態(tài)總能量,即____________;2.增加的總能量等于減少的總能量,即________________.,,E初=E末,ΔE減=ΔE增,,學(xué)習(xí)互動(dòng),,,,例2(多選)如圖7-10-1所示,在2008年奧運(yùn)會(huì)上,跳水項(xiàng)目是我國(guó)運(yùn)動(dòng)員的強(qiáng)項(xiàng).質(zhì)量為m的跳水運(yùn)動(dòng)員進(jìn)入水中后受到水的阻力而做減速運(yùn)動(dòng),設(shè)水對(duì)他的阻力大小恒為F,那么在他減速下降高度為h的過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是(g為當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?()A.他的動(dòng)能減少了FhB.他的重力勢(shì)能減少了mghC.他的機(jī)械能減少了(F-mg)hD.他的機(jī)械能減少了Fh,,,,圖7-10-1,,,學(xué)習(xí)互動(dòng),,,,[解析]W合=-(F-mg)h,所以動(dòng)能減少(F-mg)h;WG=mgh,重力勢(shì)能減少mgh,除重力以外其他力做功W=-Fh,所以機(jī)械能減少Fh,故B、D正確.,,,[答案]BD,[想一想]功和能之間有什么對(duì)應(yīng)關(guān)系?[要點(diǎn)總結(jié)]1.功和能(1)功是____________的量度,即做了多少功,就有多少__________發(fā)生了轉(zhuǎn)化.(2)做功的過(guò)程一定伴隨有____________,而且_____________必須通過(guò)做功來(lái)實(shí)現(xiàn).(5)因摩擦而產(chǎn)生的熱量等于摩擦力乘以相對(duì)路程,即_____________.,,學(xué)習(xí)互動(dòng),力學(xué)中功能關(guān)系的應(yīng)用,考點(diǎn)三,,,,能量轉(zhuǎn)化,能量,能量的轉(zhuǎn)化,能量的轉(zhuǎn)化,能量的轉(zhuǎn)化,2.力學(xué)中常用的四種功能對(duì)應(yīng)關(guān)系(1)合外力做功等于物體動(dòng)能的改變量,即________________________.(動(dòng)能定理)(2)重力做功等于物體重力勢(shì)能的減少量,即________________________.(3)彈簧彈力做功等于彈性勢(shì)能的減少量,即__________________________.(4)除了重力和彈簧彈力之外的其他力所做的總功,等于物體機(jī)械能的改變量,即______________________.(5)因摩擦而產(chǎn)生的熱量等于摩擦力乘以相對(duì)路程,即_________________.,,學(xué)習(xí)互動(dòng),,,,W合=Ek2-Ek1=ΔEk,WG=Ep1-Ep2=-ΔEp,W彈=Ep1-Ep2=-ΔEp,W其他力=E2-E1=ΔE,Q熱=fs相對(duì)路程,,學(xué)習(xí)互動(dòng),,,,,,,圖7-10-2,,,學(xué)習(xí)互動(dòng),,,,,,[答案]D,,學(xué)習(xí)互動(dòng),,,,,,,例4如圖7-10-3所示,質(zhì)量為M、長(zhǎng)為l的木板B置于光滑的水平地面C上,質(zhì)量為m的小鐵塊A以水平速度v0沖上木板B,小鐵塊正好不從木板上掉下.已知A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,這一過(guò)程中木板對(duì)地的位移為x,重力加速度為g,求:(1)木板增加的動(dòng)能;(2)小鐵塊減少的動(dòng)能;(3)系統(tǒng)機(jī)械能的減少量;(4)系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量.,,圖7-10-3,,,學(xué)習(xí)互動(dòng),,,,,,[答案](1)μmgx(2)μmg(x+l)(3)μmgl(4)μmgl,[解析](1)對(duì)木板B,根據(jù)動(dòng)能定理得μmgx=ΔEkB即木板增加的動(dòng)能為ΔEkB=μmgx.(2)滑動(dòng)摩擦力對(duì)小鐵塊A做負(fù)功,根據(jù)功能關(guān)系可知小鐵塊減少的動(dòng)能為ΔEkA=μmg(x+l).(3)系統(tǒng)機(jī)械能的減少量為ΔE=ΔEkA-ΔEkB=μmgl.(4)小鐵塊和木板的相對(duì)位移為l,故Q=μmgl.,,,學(xué)習(xí)互動(dòng),,,,,,[點(diǎn)評(píng)]摩擦生熱問(wèn)題是學(xué)習(xí)上的難點(diǎn),為此我們有必要對(duì)此做一系統(tǒng)總結(jié)(見(jiàn)下表).,,自我檢測(cè),,,,1.(對(duì)能量守恒定律的理解)(多選)下列關(guān)于能量轉(zhuǎn)化的說(shuō)法中正確的是()A.舉重運(yùn)動(dòng)員把重物舉起來(lái),體內(nèi)一部分化學(xué)能轉(zhuǎn)化成重物的機(jī)械能B.電流通過(guò)電阻絲時(shí),電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能C.內(nèi)燃機(jī)做功過(guò)程實(shí)現(xiàn)了燃料的化學(xué)能和機(jī)械能的轉(zhuǎn)化D.水流沖擊水輪發(fā)電機(jī),水流的動(dòng)能轉(zhuǎn)化成電能,,,[答案]ABCD,[解析]重物被舉高時(shí),機(jī)械能增加,增加的機(jī)械能由人體內(nèi)化學(xué)能轉(zhuǎn)化而來(lái),選項(xiàng)A正確;電流通過(guò)電阻絲時(shí),電阻絲內(nèi)能增加,內(nèi)能由電能轉(zhuǎn)化而來(lái),選項(xiàng)B正確;內(nèi)燃機(jī)中燃料燃燒,將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,再進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,選項(xiàng)C正確;水力發(fā)電的原理就是將水的動(dòng)能轉(zhuǎn)化成電能,選項(xiàng)D正確.,,自我檢測(cè),,,2.(能量守恒定律的綜合應(yīng)用)(多選)質(zhì)量為m的物體在豎直向上拉力F的作用下從靜止出發(fā)以2g的加速度勻加速上升h,則()A.物體的機(jī)械能增加3mghB.物體的重力勢(shì)能增加mghC.物體的動(dòng)能增加FhD.物體在上升過(guò)程中機(jī)械能守恒,,[答案]AB,,,,自我檢測(cè),,,3.(能量守恒定律的綜合應(yīng)用)指出下列物理現(xiàn)象中能量轉(zhuǎn)化的情況:(1)給盛水的容器內(nèi)的電阻絲通電,水溫升高,是________能轉(zhuǎn)化為_(kāi)_______能.(2)汽車(chē)緊急制動(dòng)后在地面上滑行直到靜止的過(guò)程,是________能轉(zhuǎn)化為_(kāi)_______能.(3)跳傘運(yùn)動(dòng)員打開(kāi)降落傘后勻速下降階段,是________能轉(zhuǎn)化為_(kāi)_______能.,,,,,,[答案](1)電內(nèi)(2)機(jī)械內(nèi)(3)機(jī)械內(nèi),- 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