2017-2018学年高中创新设计物理教科版必修2课件：第4章 第6节 能源的开发与利用

课前自主梳理课前自主梳理课堂互动探究课堂互动探究第第6节能源的开发与利用节能源的开发与利用课前自主梳理课前自主梳理课堂互动探究课堂互动探究学习目标学习目标核心提炼核心提炼1.了解各种不同形式的能，知道各种不同形式了解各种不同形式的能，知道各种不同形式的能可以相互转化。的能可以相互转化。1个定律个定律能能量守恒定律量守恒定律1个概念个概念能能源源2.理解能量守恒定律，会用能量守恒定律分理解能量守恒定律，会用能量守恒定律分析、解析一些实际问题。析、解析一些实际问题。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。境恶化问题，增强节约能源和环境保护意识。课前自主梳理课前自主梳理课堂互动探究课堂互动探究阅读教材第阅读教材第76页页“能量守恒定律能量守恒定律”部分，知道能量守恒定部分，知道能量守恒定律的内容和意义。律的内容和意义。1内容内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式一种形式_为另一种形式，或者从一个物体为另一种形式，或者从一个物体_到别的物体，在到别的物体，在_或或_的过程中，能量的总量的过程中，能量的总量_。2意义：意义：能量守恒定律的建立，是人类认识自然的一次重大能量守恒定律的建立，是人类认识自然的一次重大飞跃。它是最飞跃。它是最_、最、最_、最、最_的自然规律的自然规律之一，而且是大自然普遍和谐性的一种表现形式。之一，而且是大自然普遍和谐性的一种表现形式。一、能量守恒定律一、能量守恒定律转化转化转移转移转化转化转移转移保持不变保持不变普遍普遍重要重要可靠可靠课前自主梳理课前自主梳理课堂互动探究课堂互动探究思维拓展思维拓展“神舟十号神舟十号”飞船返回舱进入地球大气层以后，由于它的飞船返回舱进入地球大气层以后，由于它的高速下落，而与空气发生剧烈摩擦，返回舱的表面温度达高速下落，而与空气发生剧烈摩擦，返回舱的表面温度达到到1 000摄氏度。摄氏度。课前自主梳理课前自主梳理课堂互动探究课堂互动探究(1)进入大气层很长一段时间，返回舱加速下落，返回舱表进入大气层很长一段时间，返回舱加速下落，返回舱表面温度逐渐升高。该过程动能和势能怎么变化？机械能守面温度逐渐升高。该过程动能和势能怎么变化？机械能守恒吗？恒吗？(2)返回舱表面温度越高，内能越大。该过程中什么能向什返回舱表面温度越高，内能越大。该过程中什么能向什么能转化？机械能和内能的总量变化吗？么能转化？机械能和内能的总量变化吗？答案答案(1)势能减少动能增加机械能不守恒势能减少动能增加机械能不守恒(2)机械能转化为内能不变机械能转化为内能不变课前自主梳理课前自主梳理课堂互动探究课堂互动探究阅读教材第阅读教材第7780页内容，了解人类利用能源的历史，以页内容，了解人类利用能源的历史，以及新能源的开发。及新能源的开发。1能源与人类社会能源与人类社会：人类对能源的利用大致经历了三个时：人类对能源的利用大致经历了三个时期，即柴草时期、期，即柴草时期、_时期、时期、_时期。自工业革时期。自工业革命以来，煤和命以来，煤和_成为人类的主要能源。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，生活带来了极大的改善，_的利用和的利用和_的诞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。生引起了产业革命。但能源的大量使用引起了环境问题。二、能源的利用新能源的开发二、能源的利用新能源的开发煤炭煤炭石油石油石油石油煤炭煤炭蒸汽机蒸汽机课前自主梳理课前自主梳理课堂互动探究课堂互动探究3新能源的开发新能源的开发(1)目前，正在开发的新能源有目前，正在开发的新能源有_、_、_、地热能、地热能、_。(2)新能源的优点：新能源多为新能源的优点：新能源多为_能源，且能源，且_较小。较小。风能风能海洋能海洋能太阳能太阳能生物质能生物质能可再生可再生污染污染课前自主梳理课前自主梳理课堂互动探究课堂互动探究思维拓展思维拓展课前自主梳理课前自主梳理课堂互动探究课堂互动探究情景情景1：如图甲所示，煤炭和石油是常规能源。尽管我国的：如图甲所示，煤炭和石油是常规能源。尽管我国的常规能源资源非常丰富，但由于人口众多，所以能源的需常规能源资源非常丰富，但由于人口众多，所以能源的需求量很大，能源的浪费很严重，将来会面临能源危机。求量很大，能源的浪费很严重，将来会面临能源危机。情景情景2：如图乙、丙所示，太阳能、风能、地热能、海洋能：如图乙、丙所示，太阳能、风能、地热能、海洋能等是新能源，积极开发利用新能源是实现我国经济社会可等是新能源，积极开发利用新能源是实现我国经济社会可持续发展的必然选择。持续发展的必然选择。能量是守恒的，为什么还要节约能源？能量是守恒的，为什么还要节约能源？课前自主梳理课前自主梳理课堂互动探究课堂互动探究答案答案在能源的利用过程中，即在能量的转化过程中，能在能源的利用过程中，即在能量的转化过程中，能量在数量上并未减少，但在可利用品质上降低了，从便于量在数量上并未减少，但在可利用品质上降低了，从便于利用的能量变成不便于利用的能量了。这是能源危机更深利用的能量变成不便于利用的能量了。这是能源危机更深层次的含义，也是层次的含义，也是“自然界的能量虽然守恒，但还是要节自然界的能量虽然守恒，但还是要节约能源约能源”的根本原因。因此我们要节约能源，同时积极研的根本原因。因此我们要节约能源，同时积极研究和开发利用新能源和可再生能源，如核能、太阳能、风究和开发利用新能源和可再生能源，如核能、太阳能、风能、海洋能、生物质能等。能、海洋能、生物质能等。课前自主梳理课前自主梳理课堂互动探究课堂互动探究预习完成后，请把你疑惑的问题记录在下面的表格中预习完成后，请把你疑惑的问题记录在下面的表格中问题问题1问题问题2问题问题3课前自主梳理课前自主梳理课堂互动探究课堂互动探究1适用范围：适用范围：能量守恒定律是贯穿物理学的基本规律，是各能量守恒定律是贯穿物理学的基本规律，是各种自然现象中普遍适用的一条规律。种自然现象中普遍适用的一条规律。2表达式表达式(1)E初初E末末，初状态各种能量的总和等于末状态各种能量，初状态各种能量的总和等于末状态各种能量的总和。的总和。(2)E增增E减减，一种形式能量的增加量等于另一种形式能，一种形式能量的增加量等于另一种形式能量的减少量。量的减少量。能量守恒定律的理解和应用能量守恒定律的理解和应用 要点归纳要点归纳 课前自主梳理课前自主梳理课堂互动探究课堂互动探究3应用步骤：应用步骤：(1)明确研究对象及研究过程。明确研究对象及研究过程。(2)明确该过程中，哪些形式的能量在变化。明确该过程中，哪些形式的能量在变化。(3)确定参与转化的能量中，哪些能量增加，哪些能量减确定参与转化的能量中，哪些能量增加，哪些能量减少。少。(4)列出增加的能量和减少的能量之间的守恒式列出增加的能量和减少的能量之间的守恒式(或初、末状或初、末状态能量相等的守恒式态能量相等的守恒式)。课前自主梳理课前自主梳理课堂互动探究课堂互动探究例例11 下列说法正确的是下列说法正确的是()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其他能量，但照射到太阳照射到地球上的光能转化成其他能量，但照射到宇宙空间的能量都消失了宇宙空间的能量都消失了C“既要马儿跑，又让马儿不吃草既要马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能量守恒定违背了能量守恒定律，因而是不可能的律，因而是不可能的D有种有种“全自动全自动”手表，不用上发条，也不用任何形式手表，不用上发条，也不用任何形式的电源，却能一直走动，说明能量可以凭空产生的电源，却能一直走动，说明能量可以凭空产生 精典示例精典示例 课前自主梳理课前自主梳理课堂互动探究课堂互动探究解析解析永动机是不消耗或少消耗能量，可以大量对外做功永动机是不消耗或少消耗能量，可以大量对外做功的装置，违背能量守恒定律，的装置，违背能量守恒定律，A错误；能量不可能凭空消错误；能量不可能凭空消失，失，B错误；能量也不可能凭空产生，错误；能量也不可能凭空产生，C正确，正确，D错误。错误。答案答案C课前自主梳理课前自主梳理课堂互动探究课堂互动探究运用能量守恒定律解题的基本思路运用能量守恒定律解题的基本思路课前自主梳理课前自主梳理课堂互动探究课堂互动探究针对训练针对训练11 某地平均风速为某地平均风速为5 m/s，已知空气密度是，已知空气密度是1.2 kg/m3，有一风车，它的风叶转动时可形成半径为，有一风车，它的风叶转动时可形成半径为12 m的圆的圆面。如果这个风车能将圆面内面。如果这个风车能将圆面内10%的气流动能转变为电的气流动能转变为电能，则该风车带动的发电机功率是多大？能，则该风车带动的发电机功率是多大？答案答案3 391.2 W课前自主梳理课前自主梳理课堂互动探究课堂互动探究1系统内一对静摩擦力即使对物体做功，但由于相对位移为系统内一对静摩擦力即使对物体做功，但由于相对位移为零而没有内能产生，只有物体间机械能的转移。零而没有内能产生，只有物体间机械能的转移。2作用于系统的滑动摩擦力和物体间相对滑动的距离的乘作用于系统的滑动摩擦力和物体间相对滑动的距离的乘积，在数值上等于滑动过程产生的内能。即积，在数值上等于滑动过程产生的内能。即QF滑滑x相对相对，其中其中F滑滑必须是滑动摩擦力，必须是滑动摩擦力，x相对相对必须是两个接触面的相对必须是两个接触面的相对滑动距离滑动距离(或相对路程或相对路程)。摩擦生热及产生内能的有关计算摩擦生热及产生内能的有关计算 要点归纳要点归纳 课前自主梳理课前自主梳理课堂互动探究课堂互动探究例例2 电动机带动水平传送带以速度电动机带动水平传送带以速度v匀速传动，一质量为匀速传动，一质量为m的的小木块由静止轻放在传送带上，若小木块与传送带之间的小木块由静止轻放在传送带上，若小木块与传送带之间的动摩擦因数为动摩擦因数为，如图，如图1所示。传送带足够长，当小木块与所示。传送带足够长，当小木块与传送带相对静止时，求：传送带相对静止时，求：(1)小木块的位移；小木块的位移；(2)传送带转过的路程；传送带转过的路程；(3)小木块获得的动能；小木块获得的动能；(4)摩擦过程中产生的内能；摩擦过程中产生的内能；(5)因传送小木块电动机多消耗的电能。因传送小木块电动机多消耗的电能。图图1 精典示例精典示例 课前自主梳理课前自主梳理课堂互动探究课堂互动探究课前自主梳理课前自主梳理课堂互动探究课堂互动探究课前自主梳理课前自主梳理课堂互动探究课堂互动探究计算内能的两种方法：计算内能的两种方法：(1)由公式由公式QF滑滑x相对相对进行计算。进行计算。(2)由能量守恒定律产生的内能由能量守恒定律产生的内能Q等于其他能量的减少量，即等于其他能量的减少量，即QE减减。 课前自主梳理课前自主梳理课堂互动探究课堂互动探究针对训练针对训练2 (多选多选)如图如图2所示，质量为所示，质量为M、长度为、长度为l的小车静止的小车静止在光滑的水平面上。质量为在光滑的水平面上。质量为m的小物块放在小车的最左的小物块放在小车的最左端。现有一水平恒力端。现有一水平恒力F作用在小物块上，使物块从静止开作用在小物块上，使物块从静止开始做匀加速直线运动，物块和小车之间的摩擦力为始做匀加速直线运动，物块和小车之间的摩擦力为f。经过。经过时间时间t，小车运动的位移为，小车运动的位移为s，物块刚好滑到小车的最右，物块刚好滑到小车的最右端，下列说法正确的是端，下列说法正确的是()A此时物块的动能为此时物块的动能为(Ff)(sl)B这一过程中，物块对小车所做的功为这一过程中，物块对小车所做的功为f(sl)C这一过程中，物块和小车增加的机械能为这一过程中，物块和小车增加的机械能为FsD这一过程中，物块和小车产生的内能为这一过程中，物块和小车产生的内能为f l图图2 课前自主梳理课前自主梳理课堂互动探究课堂互动探究答案答案AD课前自主梳理课前自主梳理课堂互动探究课堂互动探究1功能关系概述功能关系概述(1)不同形式的能量之间的转化是通过做功实现的，做功的不同形式的能量之间的转化是通过做功实现的，做功的过程就是能量之间转化的过程。过程就是能量之间转化的过程。(2)功是能量转化的量度。做了多少功，就有多少能量发生功是能量转化的量度。做了多少功，就有多少能量发生转化。转化。功能关系的理解和应用功能关系的理解和应用 要点归纳要点归纳 课前自主梳理课前自主梳理课堂互动探究课堂互动探究2功与能的关系功与能的关系：由于功是能量转化的量度，某种力做功往：由于功是能量转化的量度，某种力做功往往与某一种具体形式的能量转化相联系，具体功能关系如往与某一种具体形式的能量转化相联系，具体功能关系如下表：下表：功功能量转化能量转化关系式关系式重力做功重力做功重力势能的改变重力势能的改变WGEp弹力做功弹力做功弹性势能的改变弹性势能的改变WFEp合力做功合力做功动能的改变动能的改变W合合Ek除重力、系统内弹力除重力、系统内弹力以外的其他力做功以外的其他力做功机械能的改变机械能的改变WE机机两物体间滑动摩擦力两物体间滑动摩擦力对物体系统做功对物体系统做功内能的改变内能的改变fx相对相对Q课前自主梳理课前自主梳理课堂互动探究课堂互动探究 精典示例精典示例 课前自主梳理课前自主梳理课堂互动探究课堂互动探究课前自主梳理课前自主梳理课堂互动探究课堂互动探究答案答案D课前自主梳理课前自主梳理课堂互动探究课堂互动探究图图4 课前自主梳理课前自主梳理课堂互动探究课堂互动探究答案答案CD课前自主梳理课前自主梳理课堂互动探究课堂互动探究