高中物理必修2教案7-10-能量守恒定律与能源

7.10能量守恒定律与能源221kxEP重力势能弹性势能动能势能机械能mghEP221mvEk知识回顾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。说一说：你知道的能量形式机械能、内能、电能、太阳能、化学能、生物能、原子能等．能量讨论与思考：能量之间有联系吗？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：化学能转化为电能不同形式的能之间可以在一定条件的情况下相互转化能量守恒定律1、能量守恒定律2、导致能量守恒定律最后确立的两类重要事实是什么?导致能量守恒定律最后确立的两类重要事实是确立了永动机的不可能性和发现了各种自然现象之间的相互联系与转化．⑴、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另一个物体，而在转化或转移过程中，能量的总量保持不变．⑵、定律的表达式E初＝E终；△E增＝△E减的内容：17～18世纪许多机械专家就已经论证了永动机是不可能的法国科学院在1775年就正式决定，不再研究和试验任何永动机历史上有很多人不相信能量守恒定律的人，挖空心思想发明一种不消耗能量，却能不断对外做功的机器——永动机永动不可能制成的原因：根据能量守恒定律，任何一部机器，只能使能量从一种形式转化为另一种形式，而不能无中生有地制造能量，因此第一类永动机是不可能制成的.滚珠永动机软臂永动机阿基米德螺旋永动机磁力永动机水塔式永动机练习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ABC注意：能量守恒定律是指能量的总量不变，但更重要的是指转化和转移过程中的守恒。在不同形式的能量间发生转化，在不同的物体间发生转移。既然能量是守恒的，不可能消灭，为什么我们还要节约能源？燃料燃烧时一旦把自己的热量释放出去，它就不会再次自动聚集起来供人类重新利用，电池中的化学能转化为电能，它又通过灯泡转化成内能和光能，热和光被其他物质吸收后变为周围环境的内能，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．能量耗散与能量守恒是否矛盾，该怎样理解?能量耗散和能量守恒并不矛盾，能量耗散表明，在能源利用的过程中，即在能量的转化过程中，能量在数量上并没有减少．但是可利用的品质上降低了，从便于利用变为不便于利用了。这是节约能源的根本原因．这说明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方向性．内能总是自发地从高温物体向低温物体转移而不会自发的由低温物体向高温物体转移3、能量的转化和转移方向机械能可以全部转化为内能而内能不可全部转化为机械能而不引起其他变化热机的效率不可能1000/0（第二类永动机不可能存在）例如：一辆行驶的小轿车，燃料燃烧产生的内能有370/0通过发动机散热系统排出，370/0直接由排气管排出，有260/0变为发动机输出的机械能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方向性。正是因为能量转化的方向性，能量的利用受这种方向性的制约，所以能量的利用是有条件的，也是有代价的．通过以上分析我们知道了：1.WG=E重3.W合=E动2.W弹=E弹ΔEW其它力学领域中功能关系的主要形式有4.其他力做的功（重力、弹力以外的力）与机械能的变化之间的关系：功能关系｜｜功能原理除了重力和弹力外，其他力对物体系所做的功等于物体系机械能的变化当W其＞0时，△E＞0，机械能增加当W其＜0时，△E＜0，机械能减少21EEEw其5.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△E内=Q＝FS相学以致用下列说法中正确的是（）A.不同形式能量的转化是通过做功来实现的B.做功的过程总是伴随着能量的转化（或转移）C.某种形式的能量增加10J，一定有其他形式的能量减少10JD.某个物体的能量减少10J，一定有其他物体的能量增加10JABCD学以致用在一间隔热很好的密闭房间中，把正在工作的电冰箱门打开，室内空气温度将()A．升高．B．不变．C．降低D．不可能升高．A学以致用一个物体沿粗糙斜面匀速滑下，则下列说法正确的是（）A、物体机械能不变，内能也不变B、物体机械能减小，内能不变C、物体机械能减小，内能增大，机械能与内能总量减小D、物体机械能减小，内能增大，机械能与内能总量不变D学以致用一质量均匀、不可伸长的绳索，重为G，A、B两端固定在天花板上，如图所示。现在最低点C处施加一竖直向下的力，将最低点缓慢拉至D点。在此过程中，绳的重心位置（）A.逐渐升高B.逐渐降低C.先降低后升高D.始终不变DABCA解析外力对绳索做功，绳索的机械能增加。由于绳索的动能不变，增加的必是重力势能，重力势能增加是重心升高的结果。正确选项为A。点悟：本题绳索重心的具体位置很难确定，且往往会错误地认为：外力将绳索向下拉，绳索的重心会逐渐降低。这里，我们应用功能原理，对问题作出了正确的判断。功和能是紧密联系的，功和能的关系在力学领域主要有哪几种表现形式？在力学领域中功能关系的主要形式有：（1）重力做功等于重力势能变化量的负值，即弹簧弹力做的功等于弹性势能变化量的负值，即（2）外力做的总功等于物体的动能变化（动能定理），即（3）只有重力或弹力做功的系统，系统机械能守恒（机械能守恒定律），即（4）除重力和弹力以外的其它力做的总功，等于系统机械能的变化量（功能原理），即（5）一对滑动摩擦力对系统做的总功等于系统内能的增加，即kEW总pGEWEW弹总总21EE机EWF/QEfs内相对||质量为m的物体下落过程中，经过高度h1处速度为v1，下落至高度h2处速度为v2，空气阻力恒为f，分析由h1下落到h2过程中机械能的变化。分析：根据动能定理，有21222121mvmvWWfG功能原理介绍：下落过程中重力对物体做功，重力做功在数值上等于物体重力势能的变化量。取地面为参考平面，有：21mghmghWG由以上两式可以得到：22211211()22fWmvmvmghmgh1212222121mghmvmghmvEEE12