发布者： 邵子彬 所属单位：鹿邑县第三高级中学 发布时间：2018-04-29 浏览数( -) 【举报】
7.10能量守恒定律与能源
鹿邑三高 邵子彬
【学习目标】
1.了解各种不同形式的能，知道能量守恒定律确立的两类重要事实.
2.能够叙述能量守恒定律的内容，会用能量守恒的观点分析、解释一些实际问题.
3.了解能量耗散，知道能源短缺和环境恶化问题，增强节约能源和环境保护意识．
【知识探究】
一、能量守恒定律
[导学探究] (1)在验证机械能守恒定律的实验中，重物带着纸带下落时，计算结果发现，减少的重力势能的值大于增加的动能的值，即机械能的总量在减少．原因就是存在纸带和打点计时器之间的摩擦力和空气的阻力等．是不是由于各种摩擦和阻力的存在部分能量就消失了呢？
(2)请说明下列现象中能量是如何转化的？
①植物进行光合作用．
②放在火炉旁的冰融化变热．
③电流通过灯泡，灯泡发光．
[知识梳理] 对能量守恒定律的理解
1．建立能量守恒定律的两个重要事实
(1)确认了永动机的__________(选填“可能”或“不可能”)性．
(2)发现了各种自然现象之间能量的________和________．
2．能量守恒定律
内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式________为另一种形式，或者从一个物体________到别的物体，在________或________的过程中，能量的总量____________．
3．意义：能量守恒定律的建立，是人类认识自然的一次重大飞跃，它是最________、最________、最________的自然规律之一，而且是大自然普遍和谐性的一种表现形式．
[即学即用] 世界上最大的太阳能飞机已经实现跨国飞行，它长达63.4 m 的机翼上覆盖着太阳能电池板．下列说法正确的是( )
A．太阳能可以转化为电能
B．太阳能不可以转化为电能
C．太阳能的利用，说明能量可以消灭
D．太阳能的利用，说明能量可以创生
二、能源和能量耗散
[导学探究] 既然能量是守恒的，不可能消灭，为什么我们还要节约能源(试举例说明)?
[知识梳理] 能源和能量耗散
(1)能源：指能够提供可利用能量的________，它是人类社会活动的物质基础．
(2)能量耗散：流散的内能______________________加以利用的现象．
①能量耗散表明，在能源的利用过程中，即在能量的转化过程中，能量在数量上____________，但在可利用的品质上________了，从便于利用的变成______________的了．
②能量的耗散从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程的__________．
[即学即用] “绿色、环保、低碳”是当今世界的关键词，“低碳”要求我们节约及高效利用能源．关于能源与能量，下列说法正确的是( )
A．能量被使用后就消失了，所以要节约能源
B．自然界中石油、煤炭等能源可供人类长久使用
C．人类应多开发与利用风能、太阳能等新型能源
D．人类不断地开发和利用新的能源，所以能量可以被创造
【典例精析】
一、能量守恒定律的理解
例1 从光滑斜面上滚下的物体，最后停止在粗糙的水平面上，说明( )
A．在斜面上滚动时，只有动能和势能的相互转化
B．在斜面上滚动时，有部分势能转化为内能
C．在水平面上滚动时，总能量正在消失
D．在水平面上滚动时，机械能转化为内能，总能量守恒
[总结提升]
能量守恒定律的理解
某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加，且减少量和增加量一定相等．
某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等．
二、能量守恒定律的应用
例2 如图1所示，是一种升降电梯的示意图，A为载人厢，B为平衡重物，它们的质量均为M，上下均由跨过滑轮的钢索系住，在电动机的牵引下使电梯上下运动．如果电梯中人的总质量为m，匀速上升的速度为v，电梯即将到顶层前关闭电动机，依靠惯性上升h高度
图1
A.2g(v2) B.2mg((M＋m)v2)
C.mg((M＋m)v2) D.2mg((2M＋m)v2)
[方法总结]
1．能量守恒定律的表达式
(1)从不同状态看，E初＝E末．
(2)从能的转化角度看，ΔE增＝ΔE减．
(3)从能的转移角度看，ΔEA增＝ΔEB减．
2．能量守恒定律应用的关键步骤：
(1)明确研究对象和研究过程．
(2)找全参与转化的能量，明确哪些能量增加，哪些能量减少．
(3)列出增加量和减少量之间的守恒式．
针对训练 如图2所示，物体沿一曲面从A点无初速度滑下，滑至曲面的最低点B时，下滑高度为5 m，若物体的质量为1 kg，到B点时的速度为6 m/s，则在下滑过程中，通过摩擦产生的热量为多少？(g取10 m/s2)
图2
三、功能关系的理解与应用
例3 一小滑块放在如图3所示的凹形斜面上，用力F沿斜面向下拉小滑块，小滑块沿斜面运动了一段距离．若已知在该过程中，拉力F所做功的大小为W1，斜面对小滑块的作用力所做功的大小为W2，重力做功的大小为W3，空气阻力做功的大小为W4.当用这些量表达时，小滑块动能的改变为多少？小滑块重力势能的改变为多少？小滑块机械能的改变为多少？
图3
[总结提升]
功能关系的理解
例4 如图4所示，在光滑的水平面上，有一质量为M的长木块以一定的初速度向右匀速运动，将质量为m的小铁块无初速度地轻放到长木块右端，小铁块与长木块间的动摩擦因数为μ，当小铁块在长木块上相对长木块滑动L时与长木块保持相对静止，此时长木块对地的位移为l，求这个过程中：
图4
(1)系统产生的热量；(2)小铁块增加的动能；
(3)长木块减少的动能；(4)系统机械能的减少量．
【达标检测】
1. (多选)溜溜球是一种流行的健身玩具，具有很浓的趣味性，备受学生的欢迎．溜溜球类似于“滚摆”，对称的左、右两轮通过固定轴连接(两轮均用透明塑料制成)，轴上套一个可以自由转动的圆筒，圆筒上系条长约1 m的棉线，玩时手掌向下，用力向正下方掷出溜溜球，当滚到最低处时，轻抖手腕，向上拉一下绳线，溜溜球将返回到你的手上，如图5所示．溜溜球在运动过程中( )
图5
A．一边转动一边向下运动，由于重力做功，溜溜球越转越快，动能不断增大，溜溜球的势能转化为动能
B．在溜溜球上下运动的过程中，由于发生动能和势能的相互转化，因此机械能守恒
C．在溜溜球上下运动的过程中，由于空气阻力和绳子与固定轴之间摩擦力的作用，会损失一部分机械能
D．在溜溜球转到最低点绳子将要开始向上缠绕时，轻抖手腕，向上拉一下绳子，给溜溜球提供能量
2．(多选)升降机底板上放一质量为100 kg的物体，物体随升降机由静止开始竖直向上移动5 m时速度达到4 m/s，则此过程中(g取10 m/s2)( )
A．升降机对物体做功5 800 J
B．合外力对物体做功5 800 J
C．物体的重力势能增加5 000 J
D．物体的机械能增加800 J
3．(多选)如图6所示，质量为M的木块放在光滑的水平面上，质量为m的子弹以速度v0沿水平方向射中木块，并最终留在木块中与木块一起以速度v运动．已知当子弹
图6
相对木块静止时，木块前进距离为l，子弹进入木块的深度为d，若木块对子弹的阻力Ff视为恒定，则下列关系式中正确的是( )
A．Ffl＝2(1)Mv2
B．Ffd＝2(1)Mv2
C．Ffd＝2(1)mv0(2)－2(1)(M＋m)v2
D．Ff(l＋d)＝2(1)mv0(2)－2(1)mv2
4.如图7所示，皮带的速度是3 m/s，两圆心距离s＝4.5 m，现将m＝1 kg的物体轻放在左轮正上方的皮带上，物体与皮带间的动摩擦因数μ＝0.15，电动机带动皮带将物体从左轮运送到右轮正上方时，求：(g＝10 m/s2)
图7
(1)物体获得的动能Ek；
(2)这一过程摩擦产生的热量Q；
(3)这一过程电动机消耗的电能E是多少？
后停止，在不计空气阻力和摩擦阻力的情况下，h为( )