2018-2019學年高中物理 第七章 機械能守恒定律 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,知道能量是一個重要的物理量,知道確立能量守恒定律的兩類重要事實.2.能夠敘述能量守恒定律的內容,會用能量守恒的觀點分析、解釋一些實際問題,認識建立能量守恒定律的重大意義.3.了解能量耗散,了解自然界宏觀過程中能量守恒以及能量轉化和轉移的方向性,認識提高能量利用效率的重要性;知道能源短缺和環(huán)境惡化是關系到人類社會能否持續(xù)發(fā)展的大問題,增強節(jié)能和環(huán)保的意識.,教學目標,,,【重點】能量守恒定律的內容.【難點】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.,重點難點,,,本節(jié)從能量守恒定律入手,從機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)采取開放式的教學形式,讓學生通過預習查找資料,談談自己對能量的認識.特別應該對教材中“思考與討論”欄目中所說的“既然能量是守恒的,不可消滅,為什么我們還要節(jié)約能源?”的話題進行討論.在討論中逐漸使學生認識到,能量從更深的層次上反映了物質運動和相互作用的本質.,教學建議,,,【導入一】2003年12月8日國內某媒體報道了下面的這則消息:這個冬天,對于湖南長沙市的150多萬市民來說,將格外漫長,因為從今年11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小時的“待遇”.《某某晚報》11月27日的報道中,已經赫然出現(xiàn)了商店秉燭營業(yè)的景觀.僅僅是電力嗎?似乎沒有這么簡單,入秋之后,柴油的緊張狀況,從珠江三角洲到長江三角洲,從福建到浙江,已經形成了一種新的“流行病”,即使在北京地區(qū),限量供應的情況也再次出現(xiàn),就差沒有“憑票供應”了.,新課導入,,,同學們思考,為什么會出現(xiàn)能源危機?如何應對?【導入二】新華社2000年12月31日和中央電視臺2001年元月6日先后報道:在20世紀的最后幾分鐘里,一項新的多米諾骨牌吉尼斯世界紀錄,在北京頤和園體育健康城綜合館和網球館誕生.中國、日本和韓國的62名青年學生成功推倒340多萬張骨牌,一舉打破了此前由荷蘭人保持的297萬張的世界紀錄.這就是“多米諾骨牌效應”,該效應產生的能量是十分巨大的.大不列顛哥倫比亞大學物理學家A.懷特海德曾經制作了一組骨牌,共13張,第1張最,新課導入,,,小,長9.53mm,寬4.76mm,厚1.19mm,還不如小手指甲大.以后每張體積擴大1.5倍,這個數(shù)據(jù)是按照一張骨牌倒下的時候能推倒一張1.5倍體積的骨牌而選定的.最大的第13張長61mm,寬30.5mm,厚7.6mm,把這套骨牌按適當間距排好,輕輕推倒第1張,必然會波及第13張,第13張骨牌倒下時釋放的能量比第1張牌倒下時整整要擴大20多億倍.而按同樣比例制作的第32張骨牌倒下時釋放的能量將高達1.241015J,又擴大了20多億倍.不過,A.懷特海德畢竟未能制作第32張骨牌,因為它將高達415m,兩倍于紐約帝國大廈.如果真有人制作了這樣一套骨牌,那摩天大廈就會在一指之力下被轟然推倒!這種巨大的能量從何而來?能量之間又是如何轉化的?,新課導入,,1.能量守恒定律的內容能量既不會憑空產生,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,在轉化或轉移的過程中,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.,,知識必備,能量守恒定律,知識點一,,,,轉化,轉移,總量,1.人類利用能源的三個時期(1)________時期——工業(yè)革命以前;(2)________時期——工業(yè)革命以來;(3)________時期——20世紀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,大量煤炭和石油產品在燃燒時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)境惡化已經成為關系到人類社會能否持續(xù)發(fā)展的大問題.,,知識必備,能源和能量耗散,知識點二,,,,柴薪,煤炭,石油,3.能量耗散燃料燃燒時把自己的熱量釋放出去,電池中的化學能轉化為電能,它又通過燈泡轉化成________和________,熱和光被其他物體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,這種現(xiàn)象叫作能量的耗散.4.能源危機的含義在能源的利用過程中,即在能量的轉化過程中,能量在數(shù)量上雖并未減少,但在可利用的品質上降低了,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,也是有代價的,所以自然界的能量雖然守恒,但還是要節(jié)約能源.,,知識必備,,,,內能,光能,內能,[想一想]在“驗證機械能守恒定律”的實驗中,重物帶著紙帶下落時,計算結果發(fā)現(xiàn),減少的重力勢能的值大于增加的動能的值,即機械能的總量在減少.其原因就是存在紙帶和打點計時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?[要點總結]1.機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重要事實:(1)確認了永動機的____________;(2)發(fā)現(xiàn)了各種自然現(xiàn)象之間的相互________與________.,,學習互動,對能量守恒定律的理解,考點一,,,,不可能性,聯(lián)系,轉化,學習互動,,例1試說明下列現(xiàn)象中能量是怎樣轉化的:(1)在水平公路上行駛的汽車,發(fā)動機熄火之后,速度越來越小,最后停止.(2)電風扇通電后開始轉動,斷電后轉動著的風扇又慢慢停下來.(3)火藥爆炸產生燃氣,子彈在燃氣的推動下從槍膛發(fā)射出去,射穿一塊鋼板,速度減小.(4)用柴油機帶動發(fā)電機發(fā)電,供給電動水泵抽水,把水從低處抽到高處.,,,學習互動,,,,[答案](1)在水平公路上行駛的汽車,發(fā)動機熄火之后,速度越來越小,最后停止.這一過程中,汽車所受的阻力做負功,機械能轉化為內能.(2)電風扇通電后開始轉動,電流做功,電能一部分轉化為機械能,一部分轉化為內能;斷電后轉動著的風扇又慢慢停下來,阻力做負功,機械能轉化為內能.(3)火藥爆炸產生燃氣,化學能轉化為內能;子彈在燃氣的推動下從槍膛發(fā)射出去,推力做功,內能轉化為機械能;子彈射穿一塊鋼板,速度減小,阻力做負功,機械能轉化為內能.(4)用柴油機帶動發(fā)電機發(fā)電,化學能轉化為機械能,又轉化為電能;發(fā)電機發(fā)電后供給電動水泵抽水,電流做功,電能轉化為機械能;電動水泵把水從低處抽到高處,水泵對水做功,使水泵的機械能傳遞給水.,,,,,學習互動,,,,[點評]一種形式的能量減少時,一定有另外形式的能量增加,一個物體的能量減少時,一定有其他物體的能量增加,不管能量如何轉移和轉化,能量的總和保持不變.,,,,學習互動,能量守恒定律的綜合應用,考點二,,,[想一想]試說明下列現(xiàn)象中,分別是什么能向什么能轉化:(1)汽車由靜止啟動;(2)汽車剎車時由運動變?yōu)殪o止;(3)水力發(fā)電;(4)太陽能熱水器工作時.[要點總結]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,,學習互動,,,,例2(多選)如圖7-10-1所示,在2008年奧運會上,跳水項目是我國運動員的強項.質量為m的跳水運動員進入水中后受到水的阻力而做減速運動,設水對他的阻力大小恒為F,那么在他減速下降高度為h的過程中,下列說法正確的是(g為當?shù)氐闹亓铀俣?()A.他的動能減少了FhB.他的重力勢能減少了mghC.他的機械能減少了(F-mg)hD.他的機械能減少了Fh,,,,圖7-10-1,,,學習互動,,,,[解析]W合=-(F-mg)h,所以動能減少(F-mg)h;WG=mgh,重力勢能減少mgh,除重力以外其他力做功W=-Fh,所以機械能減少Fh,故B、D正確.,,,[答案]BD,[想一想]功和能之間有什么對應關系?[要點總結]1.功和能(1)功是____________的量度,即做了多少功,就有多少__________發(fā)生了轉化.(2)做功的過程一定伴隨有____________,而且_____________必須通過做功來實現(xiàn).(5)因摩擦而產生的熱量等于摩擦力乘以相對路程,即_____________.,,學習互動,力學中功能關系的應用,考點三,,,,能量轉化,能量,能量的轉化,能量的轉化,能量的轉化,2.力學中常用的四種功能對應關系(1)合外力做功等于物體動能的改變量,即________________________.(動能定理)(2)重力做功等于物體重力勢能的減少量,即________________________.(3)彈簧彈力做功等于彈性勢能的減少量,即__________________________.(4)除了重力和彈簧彈力之外的其他力所做的總功,等于物體機械能的改變量,即______________________.(5)因摩擦而產生的熱量等于摩擦力乘以相對路程,即_________________.,,學習互動,,,,W合=Ek2-Ek1=ΔEk,WG=Ep1-Ep2=-ΔEp,W彈=Ep1-Ep2=-ΔEp,W其他力=E2-E1=ΔE,Q熱=fs相對路程,,學習互動,,,,,,,圖7-10-2,,,學習互動,,,,,,[答案]D,,學習互動,,,,,,,例4如圖7-10-3所示,質量為M、長為l的木板B置于光滑的水平地面C上,質量為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間的動摩擦因數(shù)為μ,這一過程中木板對地的位移為x,重力加速度為g,求:(1)木板增加的動能;(2)小鐵塊減少的動能;(3)系統(tǒng)機械能的減少量;(4)系統(tǒng)產生的熱量.,,圖7-10-3,,,學習互動,,,,,,[答案](1)μmgx(2)μmg(x+l)(3)μmgl(4)μmgl,[解析](1)對木板B,根據(jù)動能定理得μmgx=ΔEkB即木板增加的動能為ΔEkB=μmgx.(2)滑動摩擦力對小鐵塊A做負功,根據(jù)功能關系可知小鐵塊減少的動能為ΔEkA=μmg(x+l).(3)系統(tǒng)機械能的減少量為ΔE=ΔEkA-ΔEkB=μmgl.(4)小鐵塊和木板的相對位移為l,故Q=μmgl.,,,學習互動,,,,,,[點評]摩擦生熱問題是學習上的難點,為此我們有必要對此做一系統(tǒng)總結(見下表).,,自我檢測,,,,1.(對能量守恒定律的理解)(多選)下列關于能量轉化的說法中正確的是()A.舉重運動員把重物舉起來,體內一部分化學能轉化成重物的機械能B.電流通過電阻絲時,電能轉化為內能C.內燃機做功過程實現(xiàn)了燃料的化學能和機械能的轉化D.水流沖擊水輪發(fā)電機,水流的動能轉化成電能,,,[答案]ABCD,[解析]重物被舉高時,機械能增加,增加的機械能由人體內化學能轉化而來,選項A正確;電流通過電阻絲時,電阻絲內能增加,內能由電能轉化而來,選項B正確;內燃機中燃料燃燒,將化學能轉化為內能,再進一步轉化為機械能,選項C正確;水力發(fā)電的原理就是將水的動能轉化成電能,選項D正確.,,自我檢測,,,2.(能量守恒定律的綜合應用)(多選)質量為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.物體的機械能增加3mghB.物體的重力勢能增加mghC.物體的動能增加FhD.物體在上升過程中機械能守恒,,[答案]AB,,,,自我檢測,,,3.(能量守恒定律的綜合應用)指出下列物理現(xiàn)象中能量轉化的情況:(1)給盛水的容器內的電阻絲通電,水溫升高,是________能轉化為________能.(2)汽車緊急制動后在地面上滑行直到靜止的過程,是________能轉化為________能.(3)跳傘運動員打開降落傘后勻速下降階段,是________能轉化為________能.,,,,,,[答案](1)電內(2)機械內(3)機械內,- 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