高一物理教課件：第六節(jié)《能量的轉(zhuǎn)化與守恒》（粵教版必修2）

歡迎進(jìn)入物理課堂 第六節(jié)能量的轉(zhuǎn)化與守恒 1 了解自然界中存在多種形式的能量 2 知道能量守恒定律是最基本最普遍的自然規(guī)律 3 通過能量守恒以及能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性 認(rèn)識(shí)提高效率的重要性 4 通過第一類永動(dòng)機(jī)研制的失敗 體會(huì)能量守恒定律建立的重要性 我們生活在一個(gè)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(shí)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(shí)現(xiàn)的 能量轉(zhuǎn)化遵循什么規(guī)律呢 能量會(huì)被永久地利用嗎 一能量的多樣性 對(duì)應(yīng)于不同的運(yùn)動(dòng)形式 能的形式也是多種多樣的 例如我們剛學(xué)過動(dòng)能 重力勢(shì)能 彈性勢(shì)能 常見的能量形式 機(jī)械能 內(nèi)能 電能 太陽能 化學(xué)能 生物能 原子能等 太陽能的利用 太陽能轉(zhuǎn)化為電能 內(nèi)燃機(jī)車 內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 水電站 水的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能 水果電池 化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 二能的轉(zhuǎn)化 1 不同形式的能之間可以在一定條件下相互轉(zhuǎn)化 2 做功的過程是能的轉(zhuǎn)化的過程 仔細(xì)觀察下面的圖片 說明它們具有哪種形式的能 涉及哪些形式能量之間的轉(zhuǎn)化 化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 電能轉(zhuǎn)化為光能 化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和光能 核能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 我們所消耗的能量 無論是食物還是電 大部分是太陽能輻射到地球后轉(zhuǎn)化而來的 太陽能與其他形式的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系圖 同種形式能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體 不同形式能之間 大量的事實(shí)證明 自然界中各種形式的能量都不是孤立的 不同形式的能量會(huì)發(fā)生相互轉(zhuǎn)化 能量也會(huì)在不同的物體間相互轉(zhuǎn)移 三能量守恒定律 1 內(nèi)容 能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生 也不會(huì)憑空消失 它只會(huì)從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式 或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體 在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中其總量保持不變 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(shí)際問題時(shí) 對(duì)減少的某種能量 要追蹤它的去向 對(duì)增加的能量 要查尋它的來源 可以按照 總的減少量 總的增加量 列出數(shù)學(xué)方程 3 能源利用實(shí)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 歷史上曾有人設(shè)想制造一種不需要消耗任何能源就可以不斷做功的機(jī)器 即第一類永動(dòng)機(jī) 這樣的機(jī)器能不能制成 為什么 討論與交流 第一類永動(dòng)機(jī)不可能實(shí)現(xiàn)的原因是違反了能量守恒定律 第一類 永動(dòng)機(jī) 不可能成功的事實(shí)告訴我們 違反能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律的事情是不可能發(fā)生的 那么 遵循能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律的事件是否就一定會(huì)發(fā)生呢 事例1 當(dāng)一根炙熱的的鐵釘投入水中 將有熱量從鐵釘傳遞給水 從而使鐵塊的溫度降低 水的溫度升高 最后達(dá)到相同的溫度 鐵釘不可能自發(fā)地從同溫度的水中吸收熱量 使自己變得炙熱 盡管這一過程并不違背能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律 但是 相反的事件并不會(huì)自發(fā)的發(fā)生 事例2 當(dāng)雜技演員沿竹竿下滑時(shí) 演員的重力勢(shì)能有一部分轉(zhuǎn)化為手和竹竿的內(nèi)能 使手和竹竿的溫度升高 那么相反的現(xiàn)象會(huì)不會(huì)自發(fā)的發(fā)生呢 即手和竹竿自發(fā)地降低溫度 而使人的位置升高 結(jié)論能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移有一定的方向性 這種方向性有著怎樣的實(shí)際意義 節(jié)約能源 合理開發(fā)能源 1 下列說法中錯(cuò)誤的是 A 能的轉(zhuǎn)化和守恒定律只適用于物體內(nèi)能的變化B 只要有能的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移 就一定遵循能量守恒定律C 能的轉(zhuǎn)化和守恒定律是人們認(rèn)識(shí)自然和利用自然的有力武器D 任何一種形式的能在轉(zhuǎn)化為其他形式的能的過程中 消耗多少某種形式的能量 就能得到多少其他形式的能量 而能的總量保持不變 A 2 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(shí) 身體發(fā)熱 2 風(fēng)吹動(dòng)帆船前進(jìn) 3 放在火爐旁的冷水變熱 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(jī)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 3 質(zhì)量為m 2kg的物體下落過程中 經(jīng)過高度h1 2 3m處速度為v1 1m s 下落至高度h2 2 0m處速度為v2 2m s 求物體由h1下落到h2過程中由于空氣阻力產(chǎn)生的內(nèi)能 解 設(shè)產(chǎn)生的內(nèi)能為Q 根據(jù)能量守恒定律 有 解得 4 NBA籃球賽非常精彩 吸引了眾多觀眾 經(jīng)常有這樣的場(chǎng)面 在終場(chǎng)前0 1s 運(yùn)動(dòng)員把球投出且準(zhǔn)確命中 獲得比賽的勝利 如果運(yùn)動(dòng)員投籃過程中對(duì)籃球做功為W 出手高度 相對(duì)地面 為h1 籃筐距地面高度為h2 球的質(zhì)量為m 空氣阻力不計(jì) 則籃球進(jìn)筐時(shí)的動(dòng)能表達(dá)式是 A W mgh1 mgh2B W mgh2 mgh1C mgh1 mgh2 WD mgh2 mgh1 W 解析 由能量守恒 人做的功 W 轉(zhuǎn)化為球進(jìn)筐時(shí)的動(dòng)能和勢(shì)能 設(shè)進(jìn)筐時(shí)球的動(dòng)能為Ek 則有 W Ek mgh2 mgh1故Ek W mgh1 mgh2 A項(xiàng)正確 答案 A 5 如圖所示 一質(zhì)量為m的滑塊從高為h的光滑圓弧形槽的頂端A處無初速度地滑下 槽的底端B與水平傳送帶相接 傳送帶的運(yùn)行速度恒為v0 兩輪軸心間距為l 滑塊滑到傳送帶上后做勻加速運(yùn)動(dòng) 滑到傳送帶右端C時(shí) 恰好加速到與傳送帶的速度相同 求 1 滑塊到達(dá)底端B時(shí)的速度大小vB 2 滑塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù) 3 此過程中 由于克服摩擦力做功而產(chǎn)生的熱量Q 1 滑塊在由A到B的過程中機(jī)械能守恒 可得 mgh mvB2 解得 vB 2 滑塊在由B到C的過程中 應(yīng)用動(dòng)能定理得 mgl mv02 mvB2解得 3 Q Ff l相對(duì) mgl相對(duì)由l相對(duì) 和v0 vB gt可得 l相對(duì) 故Q 1 能量的形式多種多樣 不同形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化2 能量轉(zhuǎn)化與守恒定律能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生 也不能憑空消失 它只會(huì)從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式 或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體 而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中 能量的總量保持不變 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全