2019年高中物理第七章第10节能量守恒定律与能源讲义含解析新人教版必修220190531227.wps
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1、能量守恒定律与能源 一、能量守恒定律 1建立能量守恒定律的两类重要事实 (1)确认了永动机的不可能性。 (2)发现了各种自然现象之间的相互联系与转化。 2定律内容 能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式转化为另一种形式,或者从一 个物体转移到别的物体,在转化或转移的过程中,能量的总量保持不变。 3机械能守恒定律与能量守恒定律的关系 机械能守恒定律是普遍的能量守恒定律在特定背景下的一种特殊表现形式。 说明 能量守恒定律的建立,是人类认识自然的一次重大飞跃。它是最普遍、最重要、最可靠的 自然规律之一,而且是大自然普遍和谐性的一种表现形式。 填一填 指出下列现象中能量的转化或转移情况:
2、 (1)植物的光合作用; _ (2)雨天时出现雷电; _ (3)人在跑步时,身体发热; _ (4)手摇发电机发电使灯泡发光; _ (5)风吹动帆船前进。 _ 解析:(1)植物利用太阳光进行化学合成,是光能转化为化学能;(2)出现雷电时,发出震 耳欲聋的响声、耀眼的强光并放出热量,是电能变为声波能、内能和光能;(3)人跑步时身体 发热,是身体剧烈运动时,加速人体内新陈代谢的生理机能,是人体内储存的化学能转化为内 能;(4)发电机的动能转化为电能,电能使灯泡发光,是机械能转化为电能,电能转化为灯丝 1 的光能和内能;(5)空气的流动形成风,风具有机械能,帆船前进具有的仍是机械能,是风的 机械能转移
3、给帆船,是机械能的转移。 答案:见解析 二、能源和能量耗散 1能源与人类社会 人类对能源的利用大致经历了三个时期,即柴薪时期、煤炭时期、石油时期。自工业革命 以来,煤和石油成为人类的主要能源。 2能量的耗散 燃料燃烧时把自己的热量释放出去,电池中的化学能转化为电能,电能又通过灯泡转化成 内能和光能,热和光被其他物质吸收之后变成周围环境的内能,我们无法把这些内能收集起来 重新利用,这种现象叫做能量的耗散。 3能源危机的含义 在能源的利用过程中,即在能量的转化过程中,能量在数量上虽未减少,但在可利用的品 质上降低了,从便于利用的变成不便于利用的了。 说明 能量的耗散反映了能量转化的方向性,所以能源
4、的利用是有条件的,也是有代价的,所以 自然界的能量虽然守恒,但还是很有必要节约能源。 判一判 1煤自古至今都是人类的主要能源() 2能量耗散表明能量正在逐渐消失() 3自然界总能量虽然不变,但我们仍需要有节能意识() 1.对能量守恒定律的理解 (1)某种形式的能量减少,一定存在另外形式的能量增加,且减少量和增加量相等。 2 (2)某个物体的能量减少,一定存在别的物体的能量增加,且减少量和增加量相等。 (3)初状态的各种能量总和等于末状态的各种能量总和。 2解题步骤 (1)分清共有多少种形式的能(如动能、势能、电能、内能等)在变化。 (2)明确哪种形式的能量增加,哪种形式的能量减少。 (3)减少
5、的总能量一定等于增加的总能量,据此列出方程:E 减E 增。 3注意 因为能量守恒定律的宽泛性,在不涉及机械能之外的内能、电能、光能、核能等能量的转 化时,一般不用能量守恒定律解题,而是用动能定理或机械能守恒定律。 典型例题 例 1.下列说法正确的是( ) A随着科技的发展,永动机是可以制成的 B太阳照射到地球上的光能转化成了其他形式的能量,但辐射到宇宙空间的能量都消失 了 C“” 既要马儿跑,又不让马儿吃草 违背了能量守恒定律,因而是不可能的 D有种“全自动”手表,不用上发条,也不用任何形式的电源,却能一直走动,说明能 量可以凭空产生 解析 永动机违背了能量守恒定律,所以永动机是永远不可能制成
6、的,选项 A 错 误;太 阳辐射到宇宙空间的能量并没有消失,而是转化成了其他形式的能量,选项 B 错误,马和其他 动物,包括人要运动,必须消耗能量,动物的能量来源是食物中储存的生物质能,选项 C 正确; “”所谓 全自动 手表,其内部是有能量转化装置的,一般是一个摆锤,当人戴着手表活动时, 使摆锤不停摆动,给游丝(弹簧)补充能量,才会维持手表的走动,如果把这种表放在桌面上静 置几天,它也是会停的,选项 D 错误。 答案 C 例 2.如图所示,滑块从 A 点由静止开始沿曲面下滑,过 O 点后滑至右边曲面 B 点时的速 度恰好等于 0,O 点附近光滑,滑块经过 O 点时不发生碰撞。若滑块从 B 点
7、以某一速度 v 沿原 路径往回滑,到达 A 点时的速度也恰好为 0。求 A、B 两点间的高度差。(假设滑块从 A 点到 B 点与从 B 点到 A 点因摩擦而产生的内能相同) 3 解析 v2 答案 4g 点评 (1)能量守恒定律是贯穿整个物理学的基本规律之一,是学习物理的一条主线。 (2)要分清系统中有多少种形式的能量,发生哪些转移和转化。 即时巩固 1在质量为 0.5 kg的重物上安装一极轻的细棒(设细棒足够长),如图所示,用手在靠近 重物处握住细棒,使重物静止,握细棒的手不动,稍稍减小握力,使手和细棒间保持一定的摩 擦力,让重物和细棒保持一定的加速度下落,在起初的 1.0 s 的时间里,重物
8、落下了 0.50 m。 在此过程中手和细棒之间所产生的热量是多少?(g 取 10 m/s2) 1 解析:由 h at2 2 2h a 1 m/s2 t2 由 vat11 m/s1 m/s 1 由能量 守恒 mgh mv2Q 热 2 1 Q 热0.5100.5 J 0.512 J2.25 J。 2 答案:2.25 J 1.功与能的区别 4 (1)功是力在空间上的积累,是过程量。 (2)能反映了物体能够对外做功的一种本领,与物体所处的状态相对应,是状态量。 2功能关系 功是能量转化的量度。不同形式的能量之间的转化是通过做功实现的,做功的过程就是各 种形式的能量之间转化(或转移)的过程,而且做了多少
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