2017_2018學年高中物理第4章能量守恒與可持續(xù)發(fā)展課件（打包6套）滬科版.zip

2017_2018學年高中物理第4章能量守恒與可持續(xù)發(fā)展課件（打包6套）滬科版.zip,2017,_2018,學年,高中物理,能量,守恒,可持續(xù)發(fā)展,課件,打包,滬科版 第4章 4 3能量的轉化與守恒4 4能源與可持續(xù)發(fā)展 學習目標1 掌握能量守恒定律 知道能量守恒定律是最基本 最普遍的自然規(guī)律之一 2 了解能量轉化和轉移的方向性 認識人類珍惜和保護能源和資源的必要性 3 了解我國能源狀況 認識能源與環(huán)境協(xié)調發(fā)展的必要性 4 掌握各種功能關系 會應用功能關系和能量守恒定律解決問題 內容索引 自主預習梳理 重點知識探究 當堂達標檢測 自主預習梳理 一 能量的轉化與守恒1 能量的多樣性 自然界中能量的形式有多種 如 機械能 電磁能 化學能 核能 生物能等 各種不同形式的能量可以相互 2 能量守恒定律 1 內容 能量既不能憑空產生 也不能憑空消失 它只能從一種形式 為另一種形式 或者從一個物體到另一個物體 在轉化或轉移的過程中其 2 能量守恒定律是自然界中最基本 最普遍的規(guī)律 它宣布第一類永動機 不消耗能量而連續(xù)不斷地對外做功 或者消耗少量能量而做大量的功的機器 是 填 可能 或 不可能 制成的 內能 光能 轉化 轉化 轉移 總量不變 不可能 二 能源與可持續(xù)發(fā)展1 能量的轉化效率 1 任何機器都 填 可能 或 不可能 將輸入的能量全部轉化為有用的能量 2 能量的轉化效率 3 機器的能量轉化效率 填 一定小于 或 可以等于 100 2 能量轉化和轉移的方向性研究和事實都表明 能量的轉化和轉移具有性 或者說 能量的轉化和轉移具有性 不可能 一定小于 方向 不可逆 3 第二類永動機 填 違反 或 不違反 能量守恒定律 但 填 違反 或 不違反 能量轉化和轉移的不可逆性 因此不可能制成 4 能源開發(fā) 利用與環(huán)境保護 1 煤 天然氣等化石燃料是目前所用的主要能源 是 填 可以 或 不可 再生的 2 能源的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略 盡可能地開發(fā)和利用各種 千方百計地提高不可再生能源的合理和轉化效率 并且厲行節(jié)約 避免浪費 利用率 不違反 違反 石油 不可 新能源 1 判斷下列說法的正誤 1 任何能量之間的轉化都遵循能量守恒定律 2 因為能量守恒 所以我們不需要節(jié)能 3 能量的轉化和轉移具有不可逆性 4 任何機器的能量轉化效率都低于100 5 第一類永動機不能制成是因為違反了能量守恒定律 6 第二類永動機不可能制成是因為違反了能量守恒定律 2 一個質量為60kg的登山運動員 他登山時平均每小時登高500m 豎直高度 已知人體內將化學能轉化為機械能的效率為25 那么他在3h內消耗的化學能為 J g取10m s2 3 6 106 解析3h內增加的機械能 E mgh 60 10 500 3J 9 105J 答案 解析 重點知識探究 一 能量守恒定律的理解 1 在驗證機械能守恒定律的實驗中 計算結果發(fā)現(xiàn) 重物減少的重力勢能的值總大于增加的動能的值 即機械能的總量在減少 機械能減少的原因是什么 減少的部分機械能是消失了嗎 答案機械能減少的原因是由于要克服摩擦阻力和空氣阻力做功 機械能轉化成了內能 不是 答案 2 請說明下列現(xiàn)象中能量是如何轉化或轉移的 植物進行光合作用 答案光能轉化為化學能 答案 放在火爐旁的冰融化變熱 答案內能由火爐轉移到冰 電流通過燈泡 燈泡發(fā)光 答案電能轉化為光能 1 適用范圍 能量守恒定律是貫穿物理學的基本規(guī)律 是各種自然現(xiàn)象中普遍適用的一條規(guī)律 2 能量守恒定律的理解某種形式的能減少 一定存在其他形式的能增加 且減少量和增加量一定相等 某個物體的能量減少 一定存在其他物體的能量增加 且減少量和增加量一定相等 例1 多選 從光滑斜面上滾下的物體 最后停止在粗糙的水平面上 說明A 在斜面上滾動時 只有動能和勢能的相互轉化B 在斜面上滾動時 有部分勢能轉化為內能C 在水平面上滾動時 總能量正在消失D 在水平面上滾動時 機械能轉化為內能 總能量守恒 解析在斜面上滾動時 只有重力做功 只發(fā)生動能和勢能的相互轉化 在水平面上滾動時 有摩擦力做功 機械能轉化為內能 總能量是守恒的 答案 解析 二 能量守恒定律的應用 1 能量守恒定律的表達式 1 從不同狀態(tài)看 E初 E末 2 從能的轉化角度看 E增 E減 3 從能的轉移角度看 EA增 EB減 2 能量守恒定律應用的關鍵步驟 1 明確研究對象和研究過程 2 找全參與轉化或轉移的能量 明確哪些能量增加 哪些能量減少 3 列出增加量和減少量之間的守恒式 例2如圖1所示 皮帶的速度是3m s 兩圓心的距離s 4 5m 現(xiàn)將m 1kg的小物體輕放在左輪正上方的皮帶上 物體與皮帶間的動摩擦因數(shù) 0 15 電動機帶動皮帶將物體從左輪運送到右輪正上方時 求 g取10m s2 1 小物體獲得的動能Ek 圖1 答案4 5J 解析設小物體與皮帶達到共同速度時 物體相對地面的位移為s 答案 解析 2 這一過程摩擦產生的熱量Q 答案4 5J 解析由 mg ma得a 1 5m s2 由v at得t 2s 則Q mg vt s 0 15 1 10 6 3 J 4 5J 解析 3 這一過程電動機消耗的電能E 答案9J 解析由能量守恒知E電 Ek Q 4 5J 4 5J 9J 三 功能關系的理解與應用 1 功能關系概述 1 不同形式的能量之間的轉化是通過做功實現(xiàn)的 做功的過程就是能量之間轉化的過程 2 功是能量轉化的量度 做了多少功 就有多少能量發(fā)生轉化 2 功與能的關系 由于功是能量轉化的量度 某種力做功往往與某一種具體形式的能量轉化相聯(lián)系 具體功能關系如下 例3如圖2所示 在豎直平面內有一半徑為R的圓弧軌道 半徑OA水平 OB豎直 一個質量為m的小球自A的正上方P點由靜止開始自由下落 小球沿軌道到達最高點B時恰好對軌道沒有壓力 已知AP 2R 重力加速度為g 則小球從P到B的運動過程中A 重力做功2mgRB 機械能減少mgRC 合外力做功mgRD 克服摩擦力做功mgR 圖2 答案 解析 解析重力做功與路徑無關 所以WG mgR 選項A錯 克服摩擦力做的功等于機械能的減少量 故選項D對 例4如圖3所示 在光滑的水平面上 有一質量為M的長木塊以一定的初速度向右勻速運動 將質量為m的小鐵塊無初速度地輕放到長木塊右端 小鐵塊與長木塊間的動摩擦因數(shù)為 當小鐵塊在長木塊上相對長木塊滑動L時與長木塊保持相對靜止 此時長木塊對地的位移為l 求這個過程中 1 小鐵塊增加的動能 答案 mg l L 解析畫出這一過程兩物體位移示意圖 如圖所示 根據(jù)動能定理得 mg l L Ek即小鐵塊動能的增加量等于滑動摩擦力對小鐵塊做的功 圖3 答案 解析 2 長木塊減少的動能 答案 mgl 解析摩擦力對長木塊做負功 根據(jù)功能關系得 EkM mgl 即長木塊減少的動能等于長木塊克服摩擦力做的功 mgl 答案 解析 3 系統(tǒng)機械能的減少量 答案 mgL 解析系統(tǒng)機械能的減少量等于系統(tǒng)克服摩擦力做的功 E mgL 4 系統(tǒng)產生的熱量 答案 mgL 解析m M間相對滑動的位移為L 根據(jù)能量守恒定律 有Q mgL 即摩擦力對系統(tǒng)做的總功等于系統(tǒng)產生的熱量 也等于系統(tǒng)減少的機械能 答案 解析 當堂達標檢測 1 能源的利用 關于能源的開發(fā)和應用 下列說法中正確的是A 能源應用的過程就是內能轉化為機械能的過程B 化石能源的能量歸根結底來自于太陽能 因此化石能源永遠不會枯竭C 在廣大的農村推廣沼氣前景廣闊 意義重大 既變廢為寶 減少污染 又大量節(jié)約能源D 隨著科學技術的發(fā)展 煤炭資源將取之不盡 用之不竭 1 2 3 答案 解析 解析能源應用過程并不單純是將內能轉化為機械能的過程 各種轉化形式均可為人類服務 A錯誤 化石能源的能量雖然來自太陽能 但要經過數(shù)億年的地質演變才能形成 且儲量有限 為不可再生能源 B錯誤 在廣大農村推廣沼氣對改善農村環(huán)境 節(jié)約能源意義重大 功在當代 利在千秋 C正確 無論技術先進與否 煤炭資源不可能取之不盡 用之不竭 D錯誤 故選C 1 2 3 1 2 3 答案 解析 2 功能關系 多選 如圖4所示 質量為M的木塊放在光滑的水平面上 質量為m的子彈以速度v0沿水平方向射中木塊 并最終留在木塊中與木塊一起以速度v運動 已知當子彈相對木塊靜止時 木塊前進距離為l 子彈進入木塊的深度為d 若木塊對子彈的阻力f視為恒定 則下列關系式中正確的是 圖4 解析畫出運動過程示意圖 從圖中不難看出 當木塊前進距離為l 子彈進入木塊的深度為d時 子彈相對于地面發(fā)生的位移為l d 由牛頓第三定律知 子彈對木塊的作用力大小也為f 木塊對子彈的作用力對子彈做負功 由動能定理得 所以 本題正確選項為A C D 1 2 3 3 能量守恒定律的應用 如圖5所示 一物體質量m 2kg 在傾角 37 的斜面上的A點以初速度v0 3m s下滑 A點距彈簧上端B的距離AB 4m 當物體到達B后將彈簧壓縮到C點 最大壓縮量BC 0 2m 然后物體又被彈簧彈上去 彈到最高位置為D點 D點距A點AD 3m 擋板及彈簧質量不計 g取10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 求 小數(shù)點后保留兩位小數(shù) 1 物體與斜面間的動摩擦因數(shù) 答案0 52 1 2 3 答案 解析 圖5 1 2 3 解析物體從開始位置A點到最后D點的過程中 彈性勢能沒有發(fā)生變化 動能和重力勢能減少 物體克服摩擦力產生的熱量為Q fs 其中s為物體的路程 即s 5 4mf mgcos37 由能量守恒定律可得 E Q 由 式解得 0 52 2 彈簧的最大彈性勢能Epm 答案24 46J 重力勢能減少 Ep mglACsin37 摩擦生熱Q flAC mgcos37 lAC 由能量守恒定律得彈簧的最大彈性勢能為Epm Ek Ep Q 聯(lián)立 解得Epm 24 46J 答案 解析 解析物體由A到C的過程中 1 2 3