鲁科物理必修2 第2章第3节《能量守恒定律》第2课时~第4节《能源与可持续发展》

欢迎进入物理课堂 第3节能量守恒定律第2课时能量守恒定律第4节能源与可持续发展 核心要点突破 课堂互动讲练 知能优化训练 第3节第2课时 第4节 课前自主学案 课标定位 课标定位 学习目标 1 了解自然界中存在多种形式的能量 知道能量守恒定律是最基本 最普遍的自然规律之一 2 体会了解生活和生产实践中能的转化现象 并能将能量守恒定律在实际生活中加以应用 3 知道能量转化和转移的方向性 4 了解能源开发与可持续发展 5 了解能源对人类社会发展的重要意义 养成自觉节约能源的好习惯 重点难点 热传导和能量转移和转化的方向性 课前自主学案 一 能量守恒定律1 常见的能量转化只有重力做功时 物体的 和 相互转化 只有弹力做功时 物体的动能和 相互转化 在我们身体中 化学能转化为 和 在风力或水力发电站中 风能或水的重力势能转化为 物质燃烧时 转化为内能和光能 动能 重力势能 弹性势能 内能 机械能 电能 电能 化学能 2 能量守恒定律 能量既不能凭空 也不能凭空 它只能从一种形式转化为另一种形式 或从一个物体转移到另一个物体 在转化或转移的过程中其总量 3 永动机 不消耗任何 却能持续不断地对外 的机器 二 能量转化和转移的方向性1 能量转化和转移的方向性自然界实际进行的与热现象有关的一切宏观过程都是有 性的不可逆的过程 产生 消失 保持不变 能量 做功 方向 1 机械能与内能间转化的方向性 可以完全转化为 反过来 不可能 地 并不引起任何变化地完全变为机械能 2 热传递过程中的方向性 在热传递的过程中 内能总是 地从 物体向 物体转移 而不可能 地从 物体向 物体转移 2 热机的效率热机是将内能转化为机械能的装置 它从高温热源吸收热量 一部分用来做功 同时向低温热源放出热量 它的效率 达到100 机械能 内能 内能 自动 自动 高温 低温 自动 低温 高温 不可能 思考感悟 既然自然界能量是守恒的 就没必要节约能源 这种观点是否正确 提示 不正确 能量的转化和转移具有方向性 三 能源开发与可持续发展1 珍惜能源 能量的利用过程是 的 自然界中的常规能源 如煤炭 石油等 的储量是 的 并且是不可再生的 因此我们要珍惜现有的能源 尽力提高能源的 2 认识未来的能源 核能 风能 水能 地热能 生物质能 海洋能 氢能等 3 人类社会可持续发展的意义 发展不仅是满足 的需要 还应考虑不损害 的需要 不可逆 有限 利用效率 太阳能 当代人 后代 核心要点突破 一 能量转化和守恒定律1 能量形式的多样性 1 能量有多种形式 如化学能 光能 核能等 由于命名方式的不同 同一种性质的能可以有不同的名称 如风能 水流能 实质为机械能 太阳能 光能 地热能 内能 等 2 能量的多样性反映了物质运动形式的多样性 如机械能与宏观物体的机械运动相联系 内能与微观粒子运动相联系 2 能量守恒定律的普遍性能量守恒定律是自然界中的一个重要规律 它对于宏观和微观世界 高速和低速运动普遍成立 反映了自然现象的普遍联系 3 做功与能量的转化由于功是能量转化的量度 因此在做功的过程中必然伴随着能量的转化 不同的力做功 会引起不同的能量发生转化 二 正确理解能量转化和转移的方向性1 关于方向性的理解能量守恒定律指明各种形式的能量可以相互转化 并且在转化或转移过程中总和不变 但是能量的转化和转移并不是任意的 而是具有方向性的 具体表现在 1 机械能可以自发地全部转化为内能 但内能不能全部转化为机械能而不引起其他变化 机械能转化为内能可以不需要专门的设备 但内能转化为机械能却需要很复杂的设备 例如蒸汽机 内燃机等 2 内能总是自发地从高温物体向低温物体传递 但不能自发地从低温物体向高温物体传递 这里所说 自发地 是指没有任何外界的影响或帮助 电冰箱工作时能将冰箱内 温度较低 的热量 传给外界空气 温度较高 是因为电冰箱消耗了电能 对制冷系统做了功 3 散失到周围环境中的内能不可能重新收集起来重新利用 三 能源与环境问题1 能源凡是能够提供可利用能量的物质统称为能源 1 常规能源 煤 石油 天然气 常规能源的储量是有限的 2 绿色能源 在释放能量或能量转化的过程中对环境不造成污染的能源 它包括 风能 水能 太阳能 氢能 生物质能等 2 环境问题常规能源的大量消耗会产生严重的环境污染 它会严重威胁人体健康 同时又影响动植物的生长 破坏经济资源 损坏建筑物及文物古迹 如果严重时还会改变大气的性质 严重破坏自然界的生态平衡 1 温室效应 是由于大气中温室气体 二氧化碳 甲烷等 含量增大而形成的 主要原因是煤炭和石油的大量消耗而产生的废气 2 酸雨 大气中的酸性物质 如二氧化硫 氮氧化物等 在降雨过程中溶入雨水 使其成为酸雨 煤炭中含有较多的硫 燃烧时产生二氧化硫等物质 3 光化学烟雾 是氮氧化物和碳氢化合物在大气中受到阳光中强烈的紫外线的照射后产生的二次污染物质 4 浮尘 常规能源燃烧时会产生大量的浮尘 课堂互动讲练 2010年高考山东卷改编 如图2 4 1所示 倾角 30 的粗糙斜面固定在地面上 长为l 质量为m 粗细均匀 质量分布均匀的软绳置于斜面上 其上端与斜面顶端齐平 用细线将物块与软绳连接 物块由静止释放后向下运动 直到软绳刚好全部离开斜面 此时物块未到达地面 在此过程中 图2 4 1 思路点拨 除重力 弹力之外的力对物体做功的多少等于机械能改变的多少 系统中减少的能量之和等于系统中增加的能量之和 答案 D 方法总结 分析物体的受力 各力做的功以及能量的转化 利用功能关系 是解决此类问题的关键 变式训练1第26届深圳大运会比赛项目中 高台跳水是我国运动员的强项 质量为m的跳水运动员进入水中后受到水的阻力而做减速运动 设水对他的阻力大小恒为F 那么在他减速下降高度为h的过程中 下列说法正确的是 g为当地的重力加速度 A 他的动能减少了FhB 他的重力势能增加了mghC 他的机械能减少了 F mg hD 他的机械能减少了Fh 解析 选D 运动员进入水中后 重力和水的阻力做功 由动能定理可知动能的减少量等于合外力所做的功 选项A错误 下降过程中 重力势能减少 选项B错误 除重力做功外 克服阻力所做的功等于运动员机械能的减少量 所以机械能减少了Fh 选项D正确 C错误 下列说法正确的是 A 热量能够从高温物体传到低温物体 但不能从低温物体传到高温物体B 只要对热机不断改革 就可使热机把它得到的全部内能转化为机械能C 不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功 而不引起其他变化D 凡是不违背能量守恒定律的过程都一定能实现 思路点拨 解答本题应把握以下两点 1 能量转化和转移具有方向性 2 热机的效率不可能达到100 精讲精析 热量会自发地从高温物体传给低温物体 而不会自发地由低温物体传给高温物体 但如果有外界的影响或者帮助 热量也能从低温物体传到高温物体 例如 电冰箱消耗了电能 对制冷系统做了功 能够不断地把冰箱内 低温 的热量传给外界的空气 高温 热机不能把它得到的全部内能转化为机械能 因为热机必须有热源和冷凝器 热机工作时总要向冷凝器散热 不可避免地要由工作物质带走一部分热量 根据能量转化与转移的方向性可知机械能可以完全转化为内能 但内能不能完全转化为机械能 不违背能量守恒定律 但违背能量转移与转化的方向性的过程 同样不能实现 可见 正确选项为C 答案 C 方法总结 利用能量转化与转移解题的思路方法 1 能量既可通过做功形式实现不同能量形式之间的转化 也可在同一物体的不同部分或不同物体间进行转移 2 自发进行的能量转移和转化都具有方向性 3 热机的效率总小于100 4 能量在转化与转移过程中 能量的总量保持不变 即遵循能量守恒定律 建立模型 是分析解决问题的根本出发点 变式训练2地球上有大量的海水 若使海水温度降低0 1 就能释放出5 8 1023J的热量 有人设想一热机将海水放出的热量完全转化为机械能 这种使内能转化成机械能的机器是不能实现的 其原因是 A 内能不能转化成机械能B 内能转化成机械能不满足能量守恒定律C 只从单一热源吸收热量并完全转化成机械能而不引起其他变化的机器不满足能量转化和转移的方向性D 上述三种原因都不正确 解析 选C 内能可以转化成机械能 如热机 A项错误 内能转化成机械能的过程满足能量守恒定律 B项错误 能量转化和转移的方向性告诉我们 不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功 而不引起其他变化 C项正确 水能不产生污染物 是一种清洁能源 位于美国和加拿大交界处的尼亚加拉瀑布流量达到每秒6000m3 而且一年四季流量稳定 瀑布落差为50m 若利用这一资源发电 设其效率为50 估算发电机的输出功率 g取10m s2 答案 1 5 109W 方法总结 1 能源的开发利用是现在全社会普遍关注的问题 2 能量守恒定律是普遍适用的定律 在解决有关能量转化问题时要经常用到能量守恒定律 变式训练3自行车 电动自行车 普通汽车所消耗的能量的类型分别是 生物质能 核能 电能 太阳能 化学能A B C D 解析 选B 人骑自行车是将生物质能转化为机械能 电动自行车是将蓄电池的电能转化为机械能 普通汽车是将汽油的化学能转化为机械能 所以B选项正确 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全