（通用版）2018-2019版高考物理总复习 主题三 机械能及其守恒定律 3.9能量守恒定律与能源课件 新人教版.ppt

3 9能量守恒定律与能源 一 能量守恒定律1 建立能量守恒定律的两个重要事实 1 确认了永动机的 A 可能B 不可能 性 2 发现了各种自然现象之间能量的 与 2 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 到别的物体 在 或 的过程中 能量的总量 3 意义 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 最 最 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 B 相互联系 转化 转化 转移 转化 转移 保持不变 普遍 重要 可靠 思维拓展 神舟十号 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到1000摄氏度 图1 1 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么能转化 机械能和内能的总量变化呢 答案 1 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 二 能源和能量耗散1 能源与人类社会 人类对能源的利用大致经历了三个时期 即柴薪时期 时期 时期 自工业革命以来 煤和 成为人类的主要能源 2 能量耗散 燃料燃烧时一旦把自己的热量释放出去 就不会再次自动聚集起来供人类重新利用 电池中的化学能转化为电能 电能又通过灯泡转化成 和 热和光被其他物质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 煤炭 石油 石油 内能 光能 内能 3 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 但在可利用的品质上 从便于利用的变成 的了 4 能量转化的方向性与节约能源的必要性 反映了能量转化的宏观过程具有方向性 所以 能源的利用是有条件的 也是有代价的 所以自然界的能量虽然 但还是很有必要节约能源 虽未减少 降低了 不便于利用 能量耗散 守恒 思维拓展 情景1 如图2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 所以能源的需求量很大 能源的浪费很严重 将来会面临能源危机 情景2 如图2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持续发展的必然选择 图2 1 能量耗散与能量守恒是否矛盾 为什么 2 能量是守恒的 为什么还要节约能源 答案 1 能量耗散和能量守恒并不矛盾 能量耗散并不是能量消失了 而是在能源利用的过程中 能量发生了转化 使能量的品质下降 但能量在数量上并没有减少 2 能量耗散表明 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 自然界的能量虽然守恒 但还是要节约能源 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 风能 海洋能 生物质能等 能量守恒定律的理解和应用 要点归纳 1 适用范围 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 2 表达式 1 E初 E末 初状态各种能量的总和等于末状态各种能量的总和 2 E增 E减 能量的增加量等于能量的减少量 3 应用步骤 1 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 3 确定参与转化的能量中 哪些能量增加 哪些能量减少 4 列出增加的能量和减少的能量之间的守恒式 或初 末状态能量相等的守恒式 精典示例 例1 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B 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C 既要马儿跑 又让马儿不吃草 违背了能量守恒定律 因而是不可能的D 有种 全自动 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 解析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 A错误 能量不可能凭空消失 B错误 能量也不可能凭空产生 C正确 D错误 答案C 方法总结运用能量守恒定律解题的基本思路 针对训练1 某地平均风速为5m s 已知空气密度是1 2kg m3 有一风车 它的风叶转动时可形成半径为12m的圆面 如果这个风车能将圆面内10 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 答案3391 2W 摩擦生热及产生内能的有关计算 要点归纳 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积 在数值上等于滑动过程产生的内能 即Q F滑x相对 其中F滑必须是滑动摩擦力 x相对必须是两个接触面的相对滑动距离 或相对位移 精典示例 例2 电动机带动水平传送带以速度v匀速传动 一质量为m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 如图3所示 传送带足够长 当小木块与传送带相对静止时 求 1 小木块的位移 2 传送带转过的路程 3 小木块获得的动能 4 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 图3 方法总结计算内能的两种方法 1 由公式Q F滑x相对进行计算 2 由能量守恒定律产生的内能Q等于其他能量的减少量 即Q E减 针对训练2 多选 如图4所示 质量为M 长度为l的小车静止在光滑的水平面上 质量为m的小物块放在小车的最左端 现有一水平恒力F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f 经过时间t 小车运动的位移为s 物块刚好滑到小车的最右端 下列说法正确的是 A 此时物块的动能为 F f s l B 这一过程中 物块对小车所做的功为f s l C 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fl 图4 答案AD 功能关系的理解和应用 要点归纳 1 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 就有多少能量发生转化 2 功与能的关系 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 具体功能关系如下表 图5 答案D 图6 答案CD 1 下列关于能源开发和利用的说法中 正确的是 A 能源利用的过程是内能转化成机械能的过程B 能量是守恒的 因此不需要节约能源C 能源利用的过程是一种形式的能向另外一种形式的能转化的过程D 无论是节约能源还是开发能源 我国都要外国支援答案C 2 多选 下列关于能量守恒定律的认识正确的是 A 某种形式的能减少 一定存在其他形式的能增加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械 永动机不可能制成D 石子从空中落下 最后静止在地面上 说明机械能消失了解析根据能量守恒定律可知 能量既不会消灭 也不会创生 能量只能从一种形式转化为其他形式 或者从一个物体转移到其他物体 A B正确 D错误 永动机违背了能量守恒定律 故它不可能制造出来 C正确 答案ABC 3 两块完全相同的木块A B 其中A固定在水平桌面上 B放在光滑水平桌面上 两颗同样的子弹以相同的水平速度射入两木块 穿透后子弹的速度分别为vA vB 在子弹穿透木块过程中因克服摩擦力产生的热分别为QA QB 设木块对子弹的摩擦力大小一定 则 A vA vB QA QBB vA vB QA QBC vA vB QA QBD vA vB QA QB 答案D 4 多选 如图7所示 楔形木块abc固定在水平面上 粗糙斜面ab和光滑斜面bc与水平面的夹角相同 顶角b处安装一定滑轮 质量分别为M m M m 的滑块 通过不可伸长的 轻绳跨过定滑轮连接 轻绳与斜面平行 两滑块由静止释放后 沿斜面做匀加速运动 若不计滑轮的质量和摩擦 在两滑块沿斜面运动的过程中 A 两滑块组成系统的机械能守恒B 重力对M做的功等于M动能的增加C 轻绳对m做的功等于m机械能的增加D 两滑块组成系统的机械能损失等于M克服摩擦力做的功 图7 解析因为M克服摩擦力做功 所以系统机械能不守恒 A错误 由功能关系知系统减少的机械能等于M克服摩擦力做的功 D正确 对M 除重力外还有摩擦力和轻绳拉力对其做功 由动能定理知B错误 对m 有拉力和重力对其做功 由功能关系知C正确 答案CD