7.10--能量守恒定律与能源-课件

第七章机械能守恒定律第十节能量守恒定律与能源人教版必修2我们已经学过了好几种形式的能量了，那么到底如何定义能量呢？一、能量的概念一个物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量。二、能量的多样性对应于不同的运动形式，能的形式也是多种多的．机械能对应机械运动，内能对应大量微观粒子的热运动…….我们知道能量的形式：机械能、内能、电能、太阳能、化学能、生物能、原子能等．这些能量之间有联系吗？有什么联系呢？讨论与思考：太阳能的利用：太阳能转化为电能内燃机车：内能转化机械能水电站：水的机械能转化为电能水果电池：化学能转化为电能三、能的转化不同形式的能量之间的转化是通过做功实现的。不同形式的能之间可以在一定条件的情况下相互转化，而且在转化过程中总量保持不变。四、功是能量转化的量度重力做功：重力势能和其他能相互转化弹力做功：弹性势能和其他能相互转化合力做功：其他能与动能的相互转化五、能量守恒定律①内容：能量既不可会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移过程中，能量的总量保持不变．②定律的表达式E初＝E终；△E增＝△E减能够对外做功的物体具有能量；能量具有多种形式，不同形式的能量之间可以相互转化；能量也可以从一个物体转移到另一个物体；能量在转化或转移过程中总量保持不变；不同形式能量之间的转化是通过做功实现的。a.该定律是贯穿整个物理学的基本规律之一，是学习物理学的一条主线。b.要分清系统中有多少种形式的能，发生了哪些转化和转移。c.系统克服摩擦力所做的总功等于系统机械能的减少量，滑动摩擦力与相对距离的乘积在数值上等于系统产生的内能，即Q＝Fl相说明：在一定条件下，各种形式的能量可以相互转化和转移运动的甲钢球碰击静止的乙钢球；能量转移：能量转化：小朋友滑滑梯；水力发电；火力发电；电流通过电热器时。特点：能量的形式没有变特点：能量的形式发生变化1、指出下列现象中能量的转化或转移情况：（1）人在跑步时，身体发热（）（2）风吹动帆船前进（）（3）放在火炉旁的冷水变热（）（4）电流通过灯泡，灯泡发光（）（5）植物进行光合作用（）化学能转化为内能风的机械能转移到帆船上内能由火炉转移给水电能转化为光能光能转化为化学能当WG外＞0时，△E＞0，机械能增加当WG外＜0时，△E＜0，机械能减少1122pkpkEEEE12EEEG外w除重力(弹力)外，其他外力对物体对所做的总功WG外等于物体机械能的变化量△E六：功能原理1、下列对能的转化和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。某个物体的能减少．必然有其他物体的能增加C。不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动机是不可能制成的D。石子从空中落下，最后静止在地面上，说明机械能消失了ABC8．(2016·全国卷Ⅱ，25)轻质弹簧原长为2l，将弹簧竖直放置在地面上，在其顶端将一质量为5m的物体由静止释放，当弹簧被压缩到最短时，弹簧长度为l。现将该弹簧水平放置，一端固定在A点，另一端与物块P接触但不连接。AB是长度为5l的水平轨道，B端与半径为l的光滑半圆轨道BCD相切，半圆的直径BD竖直，如图所示。物块P与AB间的动摩擦因数μ＝0．5。用外力推动物块P，将弹簧压缩至长度l，然后释放，P开始沿轨道运动，重力加速度大小为g。(1)若P的质量为m，求P到达B点时速度的大小，以及它离开圆轨道后落回到AB上的位置与B点间的距离；(2)若P能滑上圆轨道，且仍能沿圆轨道滑下，求P的质量的取值范围。答案：(1)6gl22l(2)53m≤M52m解析：(1)依题意，当弹簧竖直放置，长度被压缩至l时，质量为5m的物体的动能为零，其重力势能转化为弹簧的弹性势能。由机械能守恒定律，弹簧长度为l时的弹性势能Ep＝5mgl①设P的质量为M，到达B点时的速度大小为vB，由能量守恒定律得Ep＝12Mv2B＋μMg·4l②联立①②式，取M＝m并代入题给数据得vB＝6gl③若P能沿圆轨道运动到D点，其到达D点时的向心力不能小于重力，即P此时的速度大小v应满足mv2l－mg≥0④设P滑到D点时的速度为vD，由机械能守恒定律得12mv2B＝12mv2D＋mg·2l⑤联立③⑤式得vD＝2gl⑥vD满足④式要求，故P能运动到D点，并从D点以速度vD水平射出。设P落回到轨道AB所需的时间为t；由运动学公式得2l＝12gt2⑦P落回到AB上的位置与B点之间的距离为s＝vDt⑧联立⑥⑦⑧式得s＝22l⑨(2)为使P能滑上圆轨道，它到达B点时的速度不能小于零。由①②式可知5mglμMg·4l⑩要使P仍能沿圆轨道滑回，P在圆轨道上的上升高度不能超过半圆轨道的中点C。由机械能守恒定律有12Mv2B≤Mgl⑪联立①②⑩⑪式得53m≤M52m⑫7．(2016·全国卷Ⅲ，24)如图，在竖直平面内由14圆弧AB和12圆弧BC组成的光滑固定轨道，两者在最低点B平滑连接。AB弧的半径为R，BC弧的半径为R2。一小球在A点正上方与A相距R4处由静止开始自由下落，经A点沿圆弧轨道运动。导学号00820572(1)求小球在B、A两点的动能之比；(2)通过计算判断小球能否沿轨道运动到C点。答案：(1)5(2)能解析：(1)设小球的质量为m，小球在A点的动能为EkA，由机械能守恒定律得EkA＝mgR4①设小球在B点的动能为EkB，同理有EkB＝mg5R4②由①②式得EkBEkA＝5③(2)若小球能沿轨道运动到C点，小球在C点所受轨道的正压力N应满足N≥0④设小球在C点的速度大小为vC，由牛顿运动定律和向心加速度公式有N＋mg＝mv2CR2⑤由④⑤式得，vC应满足mg≤m2v2CR⑥由机械能守恒有mgR4＝12mv2C⑦由⑥⑦式可知，小球恰好可以沿轨道运动到C点。