《2018-2019學(xué)年高中物理 第四章 機械能和能源 6 能源的開發(fā)與利用課件 教科版必修2.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018-2019學(xué)年高中物理 第四章 機械能和能源 6 能源的開發(fā)與利用課件 教科版必修2.ppt（38頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、6能源的開發(fā)與利用,第四章機械能和能源,學(xué)習(xí)目標(biāo),1.了解各種不同形式的能，知道不同形式能量之間的相互轉(zhuǎn)化. 2.理解能量守恒定律，會用能量守恒的觀點分析解釋一些實際問題. 3.了解能源的開發(fā)和利用，知道能源短缺和環(huán)境惡化問題，增強節(jié)約能源和保護環(huán)境的意識. 4.理解功能關(guān)系及其應(yīng)用.,內(nèi)容索引,,重點探究 啟迪思維 探究重點,達標(biāo)檢測 檢測評價 達標(biāo)過關(guān),自主預(yù)習(xí) 預(yù)習(xí)新知 夯實基礎(chǔ),自主預(yù)習(xí),一、能量守恒定律 1.能量守恒定律：能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式 為另一種形式，或者從一個物體 到另一個物體，在 或 的過程中其總量 . 2.意義：能量
2、守恒定律是最 、最 的自然規(guī)律之一，是大自然普遍和諧性的一種表現(xiàn)形式.,轉(zhuǎn)化,轉(zhuǎn)化,轉(zhuǎn)移,轉(zhuǎn)移,保持不變,重要,普遍,二、能源的利用 1.人類對能源的利用大致經(jīng)歷了三個時期，即 時期、 時期、 時期.自工業(yè)革命以來，煤和石油成為人類的主要能源. 2.能源利用方式的改進極大地提高了勞動生產(chǎn)率，給人類的生活帶來了極大的改善， 的利用和 的誕生引起了產(chǎn)業(yè)革命.但能源的大量使用引起了環(huán)境問題.,柴草,煤炭,煤炭,石油,蒸汽機,三、新能源的開發(fā) 1.在合理開發(fā)和節(jié)約使用煤、石油、天然氣等常規(guī)能源的同時，要大力開發(fā)核聚變能、太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮堋⒑Ｑ竽艿刃履茉? 2.正在開
3、發(fā)的新能源有風(fēng)能、海洋能、太陽能、地?zé)崮堋淠?、生物質(zhì)能及核聚變能等. 3.新能源的優(yōu)點：新能源多為 能源，且 較小.,污染,可再生,1.判斷下列說法的正誤. (1)機械能守恒定律是能量守恒定律的一種特殊形式.( ) (2)化石燃料的利用，會引起環(huán)境問題.( ) (3)在利用能源的過程中，能量在數(shù)量上并未減少.( ) (4)世上總能量不變，所以我們不需要節(jié)約能源.( ) (5)人類不斷地開發(fā)和利用新能源，所以能量可以被創(chuàng)造.( ),即學(xué)即用,,,,答案,,,2.質(zhì)量為0.4 kg的皮球，從離地面高0.5 m處自由落下，與地面碰撞后以 2 m/s的速度反彈，g取10 m/s2，不計空氣
4、阻力，碰撞時損失的機械能為_____，損失的機械能轉(zhuǎn)化為____能.,答案,1.2 J,內(nèi),重點探究,,答案,一、能量守恒定律的理解,如圖1所示，“神舟十號”飛船返回艙進入地球大氣層以后，由于它的高速下落，而與空氣發(fā)生劇烈摩擦，返回艙的表面溫度達到1 000攝氏度. (1)進入大氣層很長一段時間，返回艙加速下落，返 回艙表面溫度逐漸升高.該過程動能和勢能怎么變化？ 機械能守恒嗎？,圖1,答案返回艙動能增加，勢能減少，由于與大氣層的摩擦，機械能逐漸轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故機械能不守恒.,導(dǎo)學(xué)探究,(2)返回艙表面溫度越高，內(nèi)能越大，該過程中什么能向什么能轉(zhuǎn)化？機械能和內(nèi)能的總量變化嗎？,答案,答案減少的勢
5、能一部分轉(zhuǎn)化為動能，一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.或者說一部分機械能轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能.機械能和內(nèi)能的總量不變，即能量守恒.,1.適用范圍：能量守恒定律是貫穿物理學(xué)的基本規(guī)律，是各種自然現(xiàn)象中普遍適用的一條規(guī)律. 2.對能量守恒定律的理解 某種形式的能減少，一定存在其他形式的能增加，且減少量和增加量一定相等. 某個物體的能量減少，一定存在其他物體的能量增加，且減少量和增加量一定相等.,知識深化,例1(多選)從光滑斜面上滾下的物體，最后停止在粗糙的水平面上，則 A.在斜面上滾動時，只有動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化 B.在斜面上滾動時，有部分勢能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 C.在水平面上滾動時，總能量正在消失 D.在水平面上滾動時，機械能
6、轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，總能量守恒,解析在斜面上滾動時，只有重力做功，只發(fā)生動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化；在水平面上滾動時，有摩擦力做功，機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，總能量是守恒的，故選A、D.,,解析,答案,,,1.能量守恒定律的表達式 (1)從不同狀態(tài)看，E初E末. (2)從能的轉(zhuǎn)化角度看，E增E減. (3)從能的轉(zhuǎn)移角度看，EA增EB減. 2.能量守恒定律應(yīng)用的關(guān)鍵步驟 (1)明確研究對象和研究過程. (2)找全參與轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的能量，明確哪些能量增加，哪些能量減少. (3)列出增加量和減少量之間的守恒式.,二、能量守恒定律的應(yīng)用,例2如圖2所示，皮帶的速度是3 m/s，兩圓心的距離s4.5 m，現(xiàn)將m1 kg的小物體
7、輕放在左輪正上方的皮帶上，物體與皮帶間的動摩擦因數(shù)0.15，電動機帶動皮帶將物體從左輪運送到右輪正上方時，求：(g取10 m/s2) (1)小物體獲得的動能Ek；,答案,解析,圖2,答案4.5 J,解析設(shè)小物體與皮帶達到共同速度時，物體相對地面的位移為x.,即物體可與皮帶達到共同速度，此時,(2)這一過程摩擦產(chǎn)生的熱量Q；,答案,解析,答案4.5 J,解析由mgma得a1.5 m/s2， 由vat得t2 s， 則Qmg(vtx)0.15110(63) J4.5 J.,(3)這一過程電動機消耗的電能E.,答案9 J,解析由能量守恒知 EEkQ4.5 J4.5 J9 J.,針對訓(xùn)練1一彈珠彈射玩具
8、模型如圖3所示，水平粗糙管AB內(nèi)裝有一輕彈簧，左端固定.豎直放置光滑管道BCD，其中CD為半徑R0.1 m的四分之一圓周，C點與地面間的高度H0.1 m，用質(zhì)量m10.2 kg的彈珠(可看成質(zhì)點)將彈簧緩慢壓縮到某一確定位置M，彈珠與彈簧不固連.由靜止釋放后彈珠恰能停在D點.用同 種材料、質(zhì)量m20.1 kg的彈珠仍將彈 簧緩慢壓縮到M點再由靜止釋放，彈 珠由D點飛出后落在與D點正下方D 點相距x0.8 m處.g取10 m/s2.求：,圖3,(1)彈珠m2從D點飛出時的速度大??；,答案,解析,答案4 m/s,解析彈珠m2由D點飛出后做平拋運動，有,得t0.2 s,(2)彈簧被緩慢壓縮到M點時儲
9、存的彈性勢能；,答案,解析,答案1.6 J,解析研究彈珠從釋放到D點的過程，由能量守恒定律得： 釋放m1的過程，有Epm1gxMBm1g(HR),解得Ep1.6 J,(3)保持彈珠m2仍將彈簧緩慢壓縮到M點，改變H的高度，從D點飛出后落在與D點正下方D點距離x是不同的，求x的最大值.,答案,解析,答案1 m,當(dāng)H0.4 m時，x有最大值，得xm1 m,,1.功能關(guān)系概述 (1)不同形式的能量之間的轉(zhuǎn)化是通過做功實現(xiàn)的，做功的過程就是能量之間轉(zhuǎn)化的過程. (2)功是能量轉(zhuǎn)化的量度.做了多少功，就有多少能量發(fā)生轉(zhuǎn)化. 2.功與能的關(guān)系：由于功是能量轉(zhuǎn)化的量度，某種力做功往往與某一種具體形式的能量轉(zhuǎn)
10、化相聯(lián)系，具體功能關(guān)系如下表：,三、功能關(guān)系的理解與應(yīng)用,例3如圖4所示，在豎直平面內(nèi)有一半徑為R的圓弧軌道，半徑OA水平、OB豎直，一個質(zhì)量為m的小球自A的正上方P點由靜止開始自由下落，小球沿軌道到達最高點B時恰好對軌道沒有壓力.已知AP2R，重力加速度為g，則小球從P到B的運動過程中 A.重力做功2mgR B.機械能減少mgR C.合外力做功mgR,答案,解析,圖4,,解析重力做功與路徑無關(guān)，所以WGmgR，選項A錯；,克服摩擦力做的功等于機械能的減少量，故選項D對.,應(yīng)用功能關(guān)系解題的關(guān)鍵 應(yīng)用功能關(guān)系解題的關(guān)鍵是深刻理解不同功能關(guān)系的含義： (1)重力做功是物體重力勢能變化的原因，重力
11、做多少功，重力勢能就減少多少； (2)彈力做功是彈簧彈性勢能變化的原因，彈力做多少功，彈性勢能就減少多少； (3)合力做功是物體動能變化的原因，合力做多少功，動能就增加多少； (4)除重力和系統(tǒng)內(nèi)彈力之外的其他力做功是機械能變化的原因，其他力做多少功，機械能就增加多少.,針對訓(xùn)練2(多選)如圖5所示，質(zhì)量為m的物體(可視為質(zhì)點)以某一速度從A點沖上傾角為30的固定斜面，其運動的加速度大小為 ，此物體在斜面上上升的最大高度為h，則在這個過程中物體,答案,解析,圖5,,,解析過程中重力勢能增加了mgh，故A錯誤；,達標(biāo)檢測,1.(能源的利用)關(guān)于能源的開發(fā)和應(yīng)用，下列說法中正確的是 A.能源應(yīng)用的
12、過程就是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的過程 B.化石能源的能量歸根結(jié)底來自于太陽能，因此化石能源永遠不會枯竭 C.在廣大的農(nóng)村推廣沼氣意義重大，既變廢為寶，減少污染，又大量節(jié) 約能源 D.隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，煤炭資源將取之不盡、用之不竭,,答案,解析,1,2,3,4,解析能源應(yīng)用過程并不單純是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的過程，各種轉(zhuǎn)化形式均可為人類服務(wù)，A錯誤； 化石能源的能量雖然來自太陽能，但要經(jīng)過數(shù)億年的地質(zhì)演變才能形成，且儲量有限，為不可再生能源，B錯誤； 在廣大農(nóng)村推廣沼氣對改善農(nóng)村環(huán)境、節(jié)約能源意義重大，功在當(dāng)代，利在千秋，C正確； 無論技術(shù)先進與否，煤炭資源不可能取之不盡、用之不竭，D錯誤.,1,2
13、,3,4,2.(功能關(guān)系)(多選)如圖6為我國交通運輸部北海救助飛行隊直升機在執(zhí)行救助任務(wù).直升機通過繩索用恒力F豎直向上拉起救助官兵和被困人員，使其由水面開始加速上升到某一高度，若考慮空氣阻力而不考慮空氣浮力，則在此過程中，以下說法正確的有 A.力F和阻力的合力所做的功等于兩人機械能的增量 B.兩人克服重力所做的功等于兩人重力勢能的增量 C.力F、重力、阻力三者合力所做的功等于兩人動能的增量 D.力F所做的功減去克服阻力所做的功等于兩人重力勢能的增量,,答案,1,2,3,4,圖6,,,解析,解析根據(jù)除重力外其他力做的功等于物體機械能的增量知，選項A正確，D錯誤. 根據(jù)重力做功與重力勢能的關(guān)系
14、知，選項B正確. 根據(jù)動能定理知，選項C正確.,1,2,3,4,3.(功能關(guān)系)(多選)如圖7所示，質(zhì)量為M的木塊放在光滑的水平面上，質(zhì)量為m的子彈(可視為質(zhì)點)以速度v0沿水平方向射中木塊，并最終留在木塊中與木塊一起以速度v運動.已知當(dāng)子彈相對木塊靜止時，木塊前進距離為l，子彈進入木塊的深度為d，若木塊對子彈的阻力f視為恒定，則下列關(guān)系式中正確的是,答案,,1,2,3,4,解析,圖7,,,解析畫出運動過程示意圖，從圖中不難看出，當(dāng)木塊前進距離為l，子彈進入木塊的深度為d時，子彈相對于地面發(fā)生的位移為ld.由牛頓第三定律知，子彈對木塊的作用力大小也為f. 子彈對木塊的作用力對木塊做正功，由動能
15、定理得,木塊對子彈的作用力對子彈做負(fù)功，由動能定理得,所以，選項A、C、D正確.,1,2,3,4,D.與不放物塊時相比，電動機多做的功為mv2,4.(功能關(guān)系)(多選)如圖8所示，水平傳送帶由電動機帶動，并始終保持以速度v勻速運動.現(xiàn)將質(zhì)量為m的物塊無初速度地放在傳送帶的左端，經(jīng)過時間t物塊恰好與傳送帶相對靜止.設(shè)物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為，對于這一過程，下列說法正確的是,答案,解析,1,2,3,4,圖8,,,,1,2,3,4,傳送帶克服摩擦力做的功Wffx22fx1mv2，B錯誤.,根據(jù)能量守恒定律，與不放物塊時相比電動機多做的功等于物塊增加的動能和系統(tǒng)增加的內(nèi)能之和，即為mv2，D正確.,
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