2018-2019學年高中物理 第七章 機械能守恒定律 10 能量守恒定律與能源課件 新人教版必修2.ppt

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10能量守恒定律與能源,,1．了解各種不同形式的能，知道能量是一個重要的物理量，知道確立能量守恒定律的兩類重要事實．2．能夠敘述能量守恒定律的內(nèi)容，會用能量守恒的觀點分析、解釋一些實際問題，認識建立能量守恒定律的重大意義．3．了解能量耗散，了解自然界宏觀過程中能量守恒以及能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性，認識提高能量利用效率的重要性；知道能源短缺和環(huán)境惡化是關(guān)系到人類社會能否持續(xù)發(fā)展的大問題，增強節(jié)能和環(huán)保的意識．,教學目標,,,【重點】能量守恒定律的內(nèi)容．【難點】理解能量守恒定律的確切含義，知道既然能量守恒為什么還要節(jié)約能源．,重點難點,,,本節(jié)從能量守恒定律入手，從機械能守恒定律向普遍的能量守恒定律拓展，闡述了能量守恒定律推出的艱辛歷程，建議本節(jié)采取開放式的教學形式，讓學生通過預習查找資料，談談自己對能量的認識．特別應該對教材中“思考與討論”欄目中所說的“既然能量是守恒的，不可消滅，為什么我們還要節(jié)約能源？”的話題進行討論．在討論中逐漸使學生認識到，能量從更深的層次上反映了物質(zhì)運動和相互作用的本質(zhì)．,教學建議,,,【導入一】2003年12月8日國內(nèi)某媒體報道了下面的這則消息：這個冬天，對于湖南長沙市的150多萬市民來說，將格外漫長，因為從今年11月30日起，可能一直要持續(xù)到明年三月份，這里的市民，將分區(qū)分片“享受”每連續(xù)供電三天后，停電24小時的“待遇”．《某某晚報》11月27日的報道中，已經(jīng)赫然出現(xiàn)了商店秉燭營業(yè)的景觀.僅僅是電力嗎？似乎沒有這么簡單，入秋之后，柴油的緊張狀況，從珠江三角洲到長江三角洲，從福建到浙江，已經(jīng)形成了一種新的“流行病”，即使在北京地區(qū)，限量供應的情況也再次出現(xiàn)，就差沒有“憑票供應”了．,新課導入,,,同學們思考，為什么會出現(xiàn)能源危機？如何應對？【導入二】新華社2000年12月31日和中央電視臺2001年元月6日先后報道：在20世紀的最后幾分鐘里，一項新的多米諾骨牌吉尼斯世界紀錄，在北京頤和園體育健康城綜合館和網(wǎng)球館誕生．中國、日本和韓國的62名青年學生成功推倒340多萬張骨牌，一舉打破了此前由荷蘭人保持的297萬張的世界紀錄．這就是“多米諾骨牌效應”，該效應產(chǎn)生的能量是十分巨大的．大不列顛哥倫比亞大學物理學家A.懷特海德曾經(jīng)制作了一組骨牌，共13張，第1張最,新課導入,,,小，長9.53mm，寬4.76mm，厚1.19mm，還不如小手指甲大．以后每張體積擴大1.5倍，這個數(shù)據(jù)是按照一張骨牌倒下的時候能推倒一張1.5倍體積的骨牌而選定的．最大的第13張長61mm，寬30.5mm，厚7.6mm，把這套骨牌按適當間距排好，輕輕推倒第1張，必然會波及第13張，第13張骨牌倒下時釋放的能量比第1張牌倒下時整整要擴大20多億倍．而按同樣比例制作的第32張骨牌倒下時釋放的能量將高達1.241015J，又擴大了20多億倍．不過，A.懷特海德畢竟未能制作第32張骨牌，因為它將高達415m，兩倍于紐約帝國大廈．如果真有人制作了這樣一套骨牌，那摩天大廈就會在一指之力下被轟然推倒！這種巨大的能量從何而來？能量之間又是如何轉(zhuǎn)化的？,新課導入,,1．能量守恒定律的內(nèi)容能量既不會憑空產(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________到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中，能量的________保持不變．2．能量守恒定律的意義(1)它是最普遍、最重要、最可靠的自然規(guī)律之一．(2)它是大自然普遍和諧性的一種表現(xiàn)形式．,,知識必備,能量守恒定律,知識點一,,,,轉(zhuǎn)化,轉(zhuǎn)移,總量,1．人類利用能源的三個時期(1)________時期——工業(yè)革命以前；(2)________時期——工業(yè)革命以來；(3)________時期——20世紀50年代以后．2．能源的短缺與環(huán)境的惡化煤炭和石油資源有限，同時，大量煤炭和石油產(chǎn)品在燃燒時排出的有害氣體污染空氣，改變了大氣成分，能源短缺和環(huán)境惡化已經(jīng)成為關(guān)系到人類社會能否持續(xù)發(fā)展的大問題．,,知識必備,能源和能量耗散,知識點二,,,,柴薪,煤炭,石油,3．能量耗散燃料燃燒時把自己的熱量釋放出去，電池中的化學能轉(zhuǎn)化為電能，它又通過燈泡轉(zhuǎn)化成________和________，熱和光被其他物體吸收之后變成周圍環(huán)境的________，我們無法把這些散失的能量收集起來重新利用，這種現(xiàn)象叫作能量的耗散．4．能源危機的含義在能源的利用過程中，即在能量的轉(zhuǎn)化過程中，能量在數(shù)量上雖并未減少，但在可利用的品質(zhì)上降低了，從便于利用的變成不便于利用的了．5．節(jié)約能源能源的利用是有條件的，也是有代價的，所以自然界的能量雖然守恒，但還是要節(jié)約能源．,,知識必備,,,,內(nèi)能,光能,內(nèi)能,[想一想]在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，重物帶著紙帶下落時，計算結(jié)果發(fā)現(xiàn)，減少的重力勢能的值大于增加的動能的值，即機械能的總量在減少．其原因就是存在紙帶和打點計時器之間的摩擦力和空氣阻力等．是不是考慮了各種阻力后這部分能量就消失了呢？[要點總結(jié)]1．機械能守恒定律是普遍的能量守恒定律的一種特殊形式．2．能量守恒定律的建立確立了能量守恒定律的兩類重要事實：(1)確認了永動機的____________；(2)發(fā)現(xiàn)了各種自然現(xiàn)象之間的相互________與________．,,學習互動,對能量守恒定律的理解,考點一,,,,不可能性,聯(lián)系,轉(zhuǎn)化,學習互動,,例1試說明下列現(xiàn)象中能量是怎樣轉(zhuǎn)化的：(1)在水平公路上行駛的汽車，發(fā)動機熄火之后，速度越來越小，最后停止．(2)電風扇通電后開始轉(zhuǎn)動，斷電后轉(zhuǎn)動著的風扇又慢慢停下來．(3)火藥爆炸產(chǎn)生燃氣，子彈在燃氣的推動下從槍膛發(fā)射出去，射穿一塊鋼板，速度減?。?4)用柴油機帶動發(fā)電機發(fā)電，供給電動水泵抽水，把水從低處抽到高處．,,,學習互動,,,,[答案](1)在水平公路上行駛的汽車，發(fā)動機熄火之后，速度越來越小，最后停止．這一過程中，汽車所受的阻力做負功，機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．(2)電風扇通電后開始轉(zhuǎn)動，電流做功，電能一部分轉(zhuǎn)化為機械能，一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；斷電后轉(zhuǎn)動著的風扇又慢慢停下來，阻力做負功，機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．(3)火藥爆炸產(chǎn)生燃氣，化學能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；子彈在燃氣的推動下從槍膛發(fā)射出去，推力做功，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能；子彈射穿一塊鋼板，速度減小，阻力做負功，機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．(4)用柴油機帶動發(fā)電機發(fā)電，化學能轉(zhuǎn)化為機械能，又轉(zhuǎn)化為電能；發(fā)電機發(fā)電后供給電動水泵抽水，電流做功，電能轉(zhuǎn)化為機械能；電動水泵把水從低處抽到高處，水泵對水做功，使水泵的機械能傳遞給水．,,,,,學習互動,,,,[點評]一種形式的能量減少時，一定有另外形式的能量增加，一個物體的能量減少時，一定有其他物體的能量增加，不管能量如何轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化，能量的總和保持不變．,,,,學習互動,能量守恒定律的綜合應用,考點二,,,[想一想]試說明下列現(xiàn)象中，分別是什么能向什么能轉(zhuǎn)化：(1)汽車由靜止啟動；(2)汽車剎車時由運動變?yōu)殪o止；(3)水力發(fā)電；(4)太陽能熱水器工作時．[要點總結(jié)]能量守恒定律的兩種表述形式：1．初態(tài)總能量等于末態(tài)總能量，即____________；2．增加的總能量等于減少的總能量，即________________．,,E初＝E末,ΔE減＝ΔE增,,學習互動,,,,例2(多選)如圖7－10－1所示，在2008年奧運會上，跳水項目是我國運動員的強項．質(zhì)量為m的跳水運動員進入水中后受到水的阻力而做減速運動，設水對他的阻力大小恒為F，那么在他減速下降高度為h的過程中，下列說法正確的是(g為當?shù)氐闹亓铀俣?()A．他的動能減少了FhB．他的重力勢能減少了mghC．他的機械能減少了(F－mg)hD．他的機械能減少了Fh,,,,圖7－10－1,,,學習互動,,,,[解析]W合＝－(F－mg)h，所以動能減少(F－mg)h；WG＝mgh，重力勢能減少mgh，除重力以外其他力做功W＝－Fh，所以機械能減少Fh，故B、D正確．,,,[答案]BD,[想一想]功和能之間有什么對應關(guān)系？[要點總結(jié)]1．功和能(1)功是____________的量度，即做了多少功，就有多少__________發(fā)生了轉(zhuǎn)化．(2)做功的過程一定伴隨有____________，而且_____________必須通過做功來實現(xiàn)．(5)因摩擦而產(chǎn)生的熱量等于摩擦力乘以相對路程，即_____________．,,學習互動,力學中功能關(guān)系的應用,考點三,,,,能量轉(zhuǎn)化,能量,能量的轉(zhuǎn)化,能量的轉(zhuǎn)化,能量的轉(zhuǎn)化,2．力學中常用的四種功能對應關(guān)系(1)合外力做功等于物體動能的改變量，即________________________．(動能定理)(2)重力做功等于物體重力勢能的減少量，即________________________．(3)彈簧彈力做功等于彈性勢能的減少量，即__________________________．(4)除了重力和彈簧彈力之外的其他力所做的總功，等于物體機械能的改變量，即______________________．(5)因摩擦而產(chǎn)生的熱量等于摩擦力乘以相對路程，即_________________．,,學習互動,,,,W合＝Ek2－Ek1＝ΔEk,WG＝Ep1－Ep2＝－ΔEp,W彈＝Ep1－Ep2＝－ΔEp,W其他力＝E2－E1＝ΔE,Q熱＝fs相對路程,,學習互動,,,,,,,圖7－10－2,,,學習互動,,,,,,[答案]D,,學習互動,,,,,,,例4如圖7－10－3所示，質(zhì)量為M、長為l的木板B置于光滑的水平地面C上，質(zhì)量為m的小鐵塊A以水平速度v0沖上木板B，小鐵塊正好不從木板上掉下．已知A、B間的動摩擦因數(shù)為μ，這一過程中木板對地的位移為x，重力加速度為g，求：(1)木板增加的動能；(2)小鐵塊減少的動能；(3)系統(tǒng)機械能的減少量；(4)系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量．,,圖7－10－3,,,學習互動,,,,,,[答案](1)μmgx(2)μmg(x＋l)(3)μmgl(4)μmgl,[解析](1)對木板B，根據(jù)動能定理得μmgx＝ΔEkB即木板增加的動能為ΔEkB＝μmgx.(2)滑動摩擦力對小鐵塊A做負功，根據(jù)功能關(guān)系可知小鐵塊減少的動能為ΔEkA＝μmg(x＋l)．(3)系統(tǒng)機械能的減少量為ΔE＝ΔEkA－ΔEkB＝μmgl.(4)小鐵塊和木板的相對位移為l，故Q＝μmgl.,,,學習互動,,,,,,[點評]摩擦生熱問題是學習上的難點，為此我們有必要對此做一系統(tǒng)總結(jié)(見下表)．,,自我檢測,,,,1．(對能量守恒定律的理解)(多選)下列關(guān)于能量轉(zhuǎn)化的說法中正確的是()A．舉重運動員把重物舉起來，體內(nèi)一部分化學能轉(zhuǎn)化成重物的機械能B．電流通過電阻絲時，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能C．內(nèi)燃機做功過程實現(xiàn)了燃料的化學能和機械能的轉(zhuǎn)化D．水流沖擊水輪發(fā)電機，水流的動能轉(zhuǎn)化成電能,,,[答案]ABCD,[解析]重物被舉高時，機械能增加，增加的機械能由人體內(nèi)化學能轉(zhuǎn)化而來，選項A正確；電流通過電阻絲時，電阻絲內(nèi)能增加，內(nèi)能由電能轉(zhuǎn)化而來，選項B正確；內(nèi)燃機中燃料燃燒，將化學能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，再進一步轉(zhuǎn)化為機械能，選項C正確；水力發(fā)電的原理就是將水的動能轉(zhuǎn)化成電能，選項D正確．,,自我檢測,,,2．(能量守恒定律的綜合應用)(多選)質(zhì)量為m的物體在豎直向上拉力F的作用下從靜止出發(fā)以2g的加速度勻加速上升h，則()A．物體的機械能增加3mghB．物體的重力勢能增加mghC．物體的動能增加FhD．物體在上升過程中機械能守恒,,[答案]AB,,,,自我檢測,,,3．(能量守恒定律的綜合應用)指出下列物理現(xiàn)象中能量轉(zhuǎn)化的情況：(1)給盛水的容器內(nèi)的電阻絲通電，水溫升高，是________能轉(zhuǎn)化為________能．(2)汽車緊急制動后在地面上滑行直到靜止的過程，是________能轉(zhuǎn)化為________能．(3)跳傘運動員打開降落傘后勻速下降階段，是________能轉(zhuǎn)化為________能．,,,,,,[答案](1)電內(nèi)(2)機械內(nèi)(3)機械內(nèi),