高中物理 7_10 能量守恒定律与能源课件 新人教版必修21

10 能 量 守 恒 定 律 与 能 源 我 们 生 活 在 一 个 复 杂 而 多 变 的 世 界 中 ， 物 质 、 能 量 、信 息 是 构 成 世 界 的 基 本 要 素 。 能 量 无 处 不 在 ， 能 量 转 化 无时 不 有 。 那 么 ： 常 见 的 能 量 有 哪 些 形 式 呢 ？ 能 量 的 转 化 是 如 何 实 现 的 ？ 能 量 转 化 遵 循 什 么 规 律 呢 ？ 能 量 会 被 永 久 地 利 用 吗 ？ 一 、 能 量 守 恒 定 律 确 立 的 依 据2.能 量 的 多 样 性对 应 于 不 同 的 运 动 形 式 ， 能 量 的 形 式 也 是 多 种 多 样 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 所 知 道 的 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 一 个 物 体 能 够 对 外 做 功 ， 我 们 就 说 这 个 物 体 具 有 能 量 。1.能 量 的 概 念 能 量 形 式 含 义 实 例机 械 能 机 械 能 是 与 物 体 的 运 动 或位 置 的 高 度 、 形 变 相 关 的能 量 ， 表 现 为 动 能 和 势 能 。 流 动 的 河 水 、 被拉 开 的 弓 、 声 音等内 能 内 能 是 组 成 物 体 的 分 子 的无 规 则 运 动 所 具 有 的 动 能和 势 能 的 总 和 一 切 由 分 子 构 成的 物 质电 能 电 能 是 与 电 有 关 的 能 量 电 器 设 备 所 消 耗的 能 量 都 是 电 能 能 量 形 式 含 义 实 例电 磁 能 电 磁 能 是 以 各 种 各 样 的 电 磁波 的 形 式 传 播 的 能 量 可 见 光 、 紫 外 线 、微 波 和 红 外 线 等核 能 核 能 是 一 种 储 存 在 原 子 核 内部 的 能 量 ， 原 子 核 发 生 核 反应 时 ， 会 释 放 出 巨 大 的 能 量 核 潜 艇 、 核 电 站 、核 武 器 等化 学 能 化 学 能 是 指 储 存 在 化 合 物 的化 学 键 里 的 能 量 巧 克 力 、 燃 料 等都 储 存 有 化 学 能 3.能 量 的 转 化太 阳 能 的 利 用 ： 太 阳 能 转 化 为 电 能 内 燃 机 车 ： 内 能 转 化 为 机 械 能 食 物 的 化 学 能 转 化 成 为 维 持生 命 所 必 须 的 内 能 和 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 电 能 转 化 为 内 能 电 能 转 化 为 机 械 能 在 一 定 条 件 下 ， 各 种 形 式 的 能 量 可 以 相 互 转 化 和 转 移能 量 转 移 ： 例 如 运 动 的 甲 钢 球 碰 击 静 止 的 乙 钢 球 、在 热 传 递 过 程 中 等 。能 量 转 化 ： 例 如 小 朋 友 滑 滑 梯 、 水 力 发 电 、 火 力发 电 、 电 流 通 过 电 热 器 时 等 等 。特 点 ： 能 量 的 形 式 没 有 变特 点 ： 能 量 的 形 式 发 生 变 化 例 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 二 、 能 量 守 恒 定 律1.内 容 ： 能 量 既 不 会 消 失 ， 也 不 会 产 生 ， 它 只 能 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 3.说 明（ 1） 能 量 守 恒 定 律 是 最 基 本 、 最 普 遍 、 最 重 要 的 自 然 规 律之 一 。 任 何 形 式 的 能 量 之 间 都 可 以 转 化 ， 但 转 化 过 程 并 不减 少 它 们 的 总 量 。（ 2） 分 析 物 理 过 程 、 求 解 实 际 问 题 时 ， 对 减 少 的 某 种 能 量 ，要 追 踪 它 的 去 向 ； 对 增 加 的 能 量 ， 要 能 查 寻 它 的 来 源 。 可以 按 照 “ 总 的 减 少 量 =总 的 增 加 量 ” 列 出 数 学 方 程 。（ 3） 能 源 利 用 实 际 就 是 不 同 形 式 能 量 之 间 的 转 换 ， 把 不 便于 人 们 利 用 的 能 量 形 式 转 变 成 便 于 利 用 的 形 式 。 三 、 能 源 和 能 量 耗 散1.人 类 利 用 能 源 大 致 经 历 了 三 个 时 期 ， 即 柴 薪 时 期 ， 煤炭 时 期 ， 石 油 时 期 。2.能 量 耗 散 ： 燃 料 燃 烧 时 一 旦把 自 己 的 热 量 释 放 出 去 ， 它 就不 会 自 动 聚 集 起 来 供 人 类 重 新利 用 。 (能 量 转 化 的 方 向 性 ）3.为 什 么 要 节 约 能 源 （ 1） 能 源 短 缺（ 2） 环 境 恶 化（ 3） 能 量 耗 散 四 、 功 能 关 系1.重 力 做 功 重 力 势 能 的 变 化 ：WG= E重2.合 外 力 做 功 动 能 的 变 化 ： W合 = E动3.弹 簧 弹 力 做 功 弹 性 势 能 的 变 化 ：W 弹 = E弹 不 同 形 式 的 能 量 之 间 的 转 化 是 通 过 做 功 实 现 的 。 当 WG外 0时 ， E 0， 机 械 能 增 加 当 WG外 0时 ， E 0， 机 械 能 减 少 G 2 1 k2 p2 k1 p1W E E E E E E E 外4.除 重 力 (弹 力 )外 ， 其 他 外 力 对 物 体 所 做 的 总 功 WG外 等 于物 体 机 械 能 的 变 化 量 E 证 明 合 G 弹 其 他 动重 弹 动G 重 弹 弹其 他因 为 W =W +W +W =E又 E=E +E +EW =-E ,W =-E .所 以 W =E 例 2.质 量 为 m的 物 体 在 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 。解 ： 根 据 动 能 定 理 ， 有 2 122 2121 mvmvWW fG 取 地 面 为 参 考 平 面 ， 有 ：21 mghmghWG 122122 2121 mghmghmvmvW f 2 22 2 1 11 1( m v m gh ) ( m v m gh )2 2 EEE 12 ABC1.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 量 减 少 ， 一 定 存 在 其 他 形 式 的 能 量 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 ABCD2.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 10J A3.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 C4.近 年 来 ， 在 公 交 车 和 出 租 车 中 推 行 用 天 然 气 代 替 汽 油作 燃 料 的 改 革 ， 取 得 了 显 著 的 进 展 ， 走 上 街 头 你 会 发 现不 少 公 交 车 和 出 租 车 上 印 有 “ CNG” 的 标 记 ， 代 表 它 们 是以 天 然 气 作 为 燃 料 的 汽 车 ， 则 推 广 这 一 改 革 的 主 要 目 的是 （ ）A 延 长 发 动 机 的 寿 命 B 促 进 地 方 经 济 和 西 部 发 展C 减 少 大 气 污 染 D 节 约 能 源 D5.一 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 DA BCA6.一 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 7.如 右 图 所 示 一 质 量 为 m的 物 体 ,在 距 地 面 h高 处 以的 加 速 度 由 静 止 竖 直 下 落 到 地 面 ， 则 ：（ 1） 重 力 势 能 变 化 了 多 少 ？（ 2） 动 能 变 化 了 多 少 ？（ 3） 机 械 能 变 化 了 多 少 ？ 1g3mghmahhFWE 31)2( 合合动 a=1/3g h(3)以 地 面 为 重 力 势 能 参 考 平 面 mghmghmvEEE 3221 212 mghWE G 重)1(解 ：故 机 械 能 减 少 了 mgh23 一 、 能 量 守 恒 定 律 1.能 量 守 恒 定 律 的 内 容 2.能 量 守 恒 定 律 的 表 达 式 E初 E终 ； E增 E减二 、 能 源 和 能 量 耗 散 1.人 类 利 用 能 源 大 致 经 历 了 三 个 时 期 ， 即 柴 薪 时 期 ，煤 炭 时 期 ， 石 油 时 期 。 2.能 量 耗 散 (能 量 转 化 的 方 向 性 ）三 、 功 能 关 系W G= E重 W合 = E动 W弹 = E弹 W其 他 = E机