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学案11学案11能源的开发与利用[学习目标定位]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.了解能源的开发和利用，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.本学案栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区知识·储备区学案111.物体从高处下落时，减少，增加，重力势能转化为动能.物体沿水平方向被弹簧弹开的过程中，减少，增加，弹性势能转化为动能.2.在只有重力或弹力做功的情况下，动能和势能相互转化，总的机械能.重力势能动能弹性势能动能保持不变本学案栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区知识·储备区学案113.能量守恒定律：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另一个物体，在转化或转移的过程中，其总量.4.能源：所谓能源是指能够提供某种形式能量的.5.化石燃料：由于煤、石油和天然气都是几亿年以前的生物遗体形成的，所以人们也称它们为化石燃料.由于这些能源不能再生，也不可能重复使用，所以又称为.保持不变物质资源非再生能源本学案栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区学习·探究区学案11一、能量守恒定律[问题设计]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.是不是考虑了各种摩擦和阻力后这部分能量就消失了呢？本学案栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区学习·探究区学案11答案不是.它转化成了机械能外的其他形式的能量，除重力或弹力做功外，其他任何力对物体做功使物体的机械能增加或减少的过程，实质上都是其他形式的能与机械能相互转化的过程，在转化的过程中，能的总量是不变的.这是大自然的一条普遍规律，而机械能守恒定律只是这一条普遍规律的一种特殊情况.本学案栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区学习·探究区学案112.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.答案(1)光能转化为化学能.(2)内能由火炉转移到冰.(3)电能转化为光能.本学案栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区学习·探究区学案11[要点提炼]1.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.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.2.能量守恒定律的表达式(1)E初＝E终.(2)ΔE增＝ΔE减，即系统内增加的能量等于减少的能量.(3)ΔEA增＝ΔEB减，即系统内一部分物体能量的增加等于另一部分物体能量的减少.相等相等本学案栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区学习·探究区学案11二、能源的利用和新能源的开发1.人类对能源的利用大致经历了三个时期，即时期、时期、时期.自工业革命以来，煤和石油成为人类的主要能源.2.能源利用方式的改进极大地提高了劳动生产率，给人类的生活带来了极大的改善，的利用和的诞生引起了产业革命.但能源的大量使用引起了环境问题.3.能源开发(1)正在开发的新能源有太阳能、地热能、风能、水能、核能等.柴草煤炭石油煤炭蒸汽机本学案栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区学习·探究区学案11(2)节约能源的办法有：采用高效锅炉，节约燃料；采用高温高压蒸汽轮机，提高热机效率；充分利用废气余热，提高燃料利用率；从能源直接得到电能，提高发电效率等等.(3)在合理开发和节约使用煤、石油、天然气等常规能源的同时，要大力开发核聚变能、太阳能、风能、地热能、海洋能等新能源.本学案栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区学习·探究区学案11三、功能关系的理解1.功和能的关系可以从以下两个方面来理解：(1)不同形式的能量之间的转化通过做功来实现，即做功的过程就是能量的过程；(2)做了多少功就有多少能量从一种形式转化为另一种形式，即能量转化的多少可用来量度.2.常用的几种功能关系功能的变化表达式正功重力势能减少重力做功负功重力势能增加重力势能变化WG＝－ΔEp＝转化做功的多少Ep1－Ep2本学案栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区学习·探究区学案11正功弹性势能减少弹力做功负功弹性势能增加弹性势能变化W弹＝－ΔEp＝正功动能增加合力做功负功动能减少动能变化W合＝ΔEk＝正功机械能增加除重力(或系统内弹力)外其他力做功负功机械能减少机械能变化W其他＝ΔE＝Ep1－Ep2Ek2－Ek1E2－E1本学案栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区学习·探究区学案11【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，但照射到宇宙空间的能量都消失了C.“既要马儿跑，又让马儿不吃草”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，说明能量是可以凭空产生的本学案栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区学习·探究区学案11解析永动机是指不消耗或少消耗能量而可以大量对外做功的装置，历史上曾出现过各式各样的所谓永动机的发明，结果都以失败告终，原因就是违背了能量守恒定律.人类只能发现规律、利用规律，但绝不可以创造规律、改变规律、违背规律行事，即使以后科技再发达，也要受自然规律的制约，所以永动机是永远不可能制成的，A错.太阳辐射大量的能量，地球只吸收了极小的一部分，就形成了风、云、雨、雪，使万物生长，但辐射到宇宙空间的能量也没有消失，一定是转化成了别的能量，B错.本学案栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区学习·探究区学案11马和其他动物，包括人，要运动，必须消耗能量，运动的能量来源是食物中储存的化学能，C对.所谓“全自动”手表内部还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，摆锤不停摆动，给游丝弹簧补充能量，维持手表的走动，如果把这种表放在桌面上静置多天，它一定会停摆的，D错.故选C.答案C本学案栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区学习·探究区学案11【例2】关于能源的开发和节约，你认为以下观点错误的是()A.能源是有限的，无节制地利用常规能源，如石油之类，是一种盲目的短期行为B.根据能量守恒定律，担心能源枯竭实在是一种杞人忧天的表现C.能源的开发利用，必须要同时考虑对环境的影响D.和平利用核能是目前开发新能源的一项有效途径解析虽然能量守恒，但可利用能源仍存在减少问题，故要节约能源和开发新能源.B本学案栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区学习·探究区学案11【例3】如图1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1(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.本学案栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区学习·探究区学案11解析画出这一过程两物体位移示意图，如图所示.(1)m、M间相对滑动的位移为L，根据能量守恒定律，有Q＝μmgL，即摩擦力对系统做的总功等于系统产生的热量.本学案栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区学习·探究区学案11(2)根据动能定理有μmg(l－L)＝12mv2－0，其中(l－L)为小铁块相对地面的位移，从上式可看出ΔEkm＝μmg(l－L)，说明摩擦力对小铁块做的正功等于小铁块动能的增加量.(3)摩擦力对长木块做负功，根据功能关系，得ΔEkM＝－μmgl，即长木块减少的动能等于长木块克服摩擦力做的功μmgl.(4)系统机械能的减少量等于系统克服摩擦力做的功ΔE＝μmgL.答案(1)μmgL(2)μmg(l－L)(3)μmgl(4)μmgL本学案栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区学习·探究区学案11针对训练水平传送带(足够长)以速度v匀速转动，一质量为m的小木块A由静止轻放在传送带上，若小木块与传送带间的动摩擦因数为μ，如图2所示，在小木块与传送带相对静止时，转化为内能的能量为()图2A.mv2B.2mv2C.14mv2D.12mv2本学案栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区学习·探究区学案11解析小木块刚放在传送带上时速度为零，与传送带有相对滑动，受向前的滑动摩擦力，使小木块加速，最终与传送带具有相同的速度v.由于题目要求出转化为内能的能量，必须求出滑动摩擦力对系统做的总功.从小木块放上传送带至与传送带相对静止，小木块做匀加速运动，匀加速运动的时间为t＝va＝vμg传送带做匀速运动，其位移为x＝vt＝v2μg摩擦力对小木块做正功W1＝12mv2传送带克服摩擦力做功为W2＝fx＝μmg·v2μg＝mv2本学案栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区学习·探究区学案11此过程中传送带克服摩擦力做功将传送带的能量转化为了两部分——小木块的动能和转化的内能.由能量守恒定律求出转化的内能为ΔE＝W2－W1＝12mv2.答案D本学案栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区学习·探究区学案11一、能量守恒定律的表达式E初＝E终或ΔE增＝ΔE减或ΔEA增＝ΔEB减.二、能源的利用和新能源的开发能源是指能够提供某种形式能量的物质资源.能源与人类生活密切相关，节约能源，恰当地利用能源，以及开发新能源是人类解决能源问题的基本途径.三、功能关系的理解1．功是能量转化的量度.2．四对常用功能关系.本学案栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区自我·检测区学案111.下列关于能量守恒定律的认识正确的是()A.某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加B.某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加C.不需要任何外界的动力而持续对外做功的机械——永动机不可能制成D.石子从空中落下，最后静止在地面上，说明机械能消失了本学案栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区自我·检测区学案11解析根据能量守恒定律可知，能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，能量只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，A、B对，D错.永动机违背了能量守恒定律，故它不可能制造出来，C对.答案ABC本学案栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区自我·检测区学案112.行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下；流星在夜空中坠落并发出明亮的火焰；降落伞在空中匀速下降.上述不同现象中所包含的相同的物理过程是()A.物体克服阻力做功B.物体的动能转化为其他形式的能量C.物体的势能转化为其他形式的能量D.物体的机械能转化为其他形式的能量解析三个现象中物体运动过程中都受到阻力，汽车主要受到制动阻力，流星、降落伞受到空气阻力，因而物体都克服阻力做功，A对；三个物体运动过程中，汽车是动能转化成了内能，流星、降落伞是重力势能转化成其他形式的能，总之是机械能转化为其他形式的能，D对.AD本学案栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区自我·检测区学案113.关于功和能，下列说法正确的是()A.功和能单位相同，意义相同，功就是能，能就是功B.功和能不能相互转化，是不同的两个物理量C.水对水轮机做了8.9×106J的功表示水的能量减少了8.9×106JD.竖直上抛的石子上升过程克服重力做功5J，表示石子将5J的功转化为5J的重力势能解析功和能虽然单位相同，但意义完全不同，功是功，能是能，功和能也不能相互转化，它们是两个不同的物理量，A错，B对.本学案栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区自我·检测区学案11功是能量转化的量度，水对水轮机做了8.9×106J的功表示水的能量减少了8.9×106J，转化成水轮机的能量，C对.石子克服重力做5J的功表示动能转化成重力势能的量为5J，D错.答案BC本学