高中物理（新人教必修二）：第七章 10《能量守恒定律与能源》

欢迎进入物理课堂 10 能量守恒定律与能源 1 能量守恒定律 转化 转移 不变 1 定律内容 能量既不会凭空产生 也不会凭空消失 它只能从一种形式 为另一种形式 或者从一个物体 到另一个物体 在转化或转移的过程中 能的总量 2 建立定律的两个重要事实 永动机 联系 转化 确认了 的不可能性 各种自然现象中能量的相互 与 2 能源和能量耗散 自动聚集起来 电能 1 能量耗散 燃料燃烧时把自己的热量释放出去 就不会再次 供人类重新利用 电池中的化学能转化为 它又通过灯泡转化成 和 热和光被其他物体吸收之后变成周围环境的 我们无法把这些散失的 能量收集起来重新利用 内能 光能 内能 2 能源危机的含义 在能源的利用过程中 即在能量的转化过程中 能量在数量上虽然没有 但在可利用的品质上 了 从便于利用变成 的了 减少 降低 不便于利用 3 能量转化的方向性与节约能源的必要性 能量的耗散反映了能量转化的宏观过程具有 所以能源的利用是有条件的 也是有代价的 尽管自然界的能量 但 还是很有必要节约能源 方向性 守恒 3 自由摆动的秋千摆动幅度越来越小 下列说法正确的是 A 机械能守恒 D B 能量正在消失C 只有动能和重力势能相互转化D 减少的机械能转化为内能 但总能量守恒 知识点1 能量守恒定律 图7 10 1是牛顿所发明的仪器 叫牛顿摆 我们用它来演示如下内容 1 把最右边的小球拉高释放 撞向其余静止的五个小球 将会观察到落下的小球碰撞后立即静止 最左边的 个小球弹起 弹起小球的高度 释放小球时的高度 一 等于 2 改变拉起的小球个数 发现弹起的小球个数 拉起释放的小球个数 小球弹起的高度 释放小球时的高度 如果忽略空气阻力与摩擦力 上述现象可以一直持续下去 从能量转化的角度看 是 与 发生相互转化 图7 10 1 等于 等于 动能 重力势能 1 能量守恒定律的理解 1 某种形式的能量减少 一定存在另一种形式能量的增 加 且减少量和增加量相等 2 某个物体的能量减少 一定存在别的物体的能量增加 且减少量和增加量相等 2 能量守恒定律的意义 1 能量守恒定律是普遍适用的 对宏观世界 微观世界 高速运动和低速运动都成立 2 能量守恒定律反映了自然现象的普遍联系 揭示了自然 科学是相互联系 相互统一的 3 能量守恒定律的建立 揭示了自然界各种运动形式不仅具有多样性 而且具有统一性 宣布 第一类永动机 是不可能制成的 3 应用能量转化与守恒定律的方法 1 明确研究对象 分析受力情况 分清有多少种形式的能 2 确定初 末状态 分析做功情况 3 明确能的形式及转化方向 分别列出减少的能量 E减和 增加的能量 E增 4 列出方程 E减 E增 代入数据计算 例1 双选 一颗子弹以某一水平速度击中了静止在光滑水平面上的木块 并从中穿出 对于这一过程 下列说法正确 的是 A 子弹减少的机械能等于木块增加的机械能B 子弹和木块组成的系统损失的机械能等于系统产生的热量C 子弹减少的机械能等于木块增加的动能与木块增加的内能之和D 子弹减少的动能等于木块增加的动能与子弹和木块共同增加的内能 解析 子弹射穿木块的过程中 由于摩擦力的作用使得子弹的动能减少 木块获得动能 同时产生热量 且系统产生的热量在数值上等于系统机械能的损失量 A选项漏了考虑系统内能的增加 C选项应考虑系统 子弹 木块 内能的增加 故选B D 答案 BD 触类旁通 1 下列说法正确的是 C A 随着科技的发展 永动机是可以制成的B 太阳照射到宇宙空间的能量都消失了C 既要马儿跑 又让马儿不吃草 不可能实现D 有种 全自动 手表 不用上发条 也不用电源 却能一直走动 说明能量能凭空产生 知识点2 功能关系的理解与运用 重力势能 动能 1 如图7 10 2所示 撑竿跳包括三个阶段 助跑 撑竿起跳 越横竿 运动员的助跑阶段 身体中的化学能转化为人和竿的 起跳阶段 运动员的 和身体中的化学能转化为人的 和竿的 使人体上升至横竿以上 越过横竿后 运动员的 转化为 动能 动能 重力势能 动能 弹性势能 图7 10 2 2 自然界中有许多不同形式的能量 如机械能 内能 光能 化学能 原子能等 各种形式的能量之间是可以相互转化的 各种能量的相互转化是通过 来实现的 并且能量转化的多少通过 来量度 物体对外做多少功 它就等量地转化多少能量 即W E 能量在转化和转移的过程 中其总量 做功 做功的多少 守恒 1 功是能量转化的量度 不同形式的能量之间的转化是通过做功来实现的 做功的过程就是各种形式的能量之间转化的过程 做了多少功 就有多少能量发生了转化 因此功是能量转化的量度 2 功对能量的改变 物体做功时 必然伴随着能量的转化 而且功与能量转化的量值是相等的 1 合外力对物体做功 使其他形式的能与动能之间相互转 化 表达式为W Ek 2 重力或弹力做功 使动能和势能相互转化 表达式为W Ep减 Ek增 3 除重力和弹力以外的力做功 使其他形式的能与机械能之间相互转化 表达式为W外 E 4 一对滑动摩擦力做功使机械能向内能转化 表达式为 E内增 E机减 fs相对 例2 如图7 10 3所示 质量为m的物体 从半径为R的竖直半圆形轨道的边缘 由静止开始下滑 滑至最低点时速度为v 则物体沿轨道下滑的过程中 产生的热能是多少 若摩擦力大小不变 则摩擦力是多大 图7 10 3 触类旁通 2 双选 在奥运比赛项目中 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h 的过程中 下列说法正确的是 A 他的动能减少了FhB 他的重力势能减少了mghC 他的机械能减少了 F mg hD 他的机械能减少了Fh 解析 动能的减少量对应合外力做的功 为 F mg h A错 重力势能的减少量对应过程中重力做的功 为mgh B对 机械能的减少量对应重力以外其他力做的功 即阻力做的功 大小为Fh C错 D对 答案 BD 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