高中物理第七章能量守恒定律与能源教案新人教必修.docx
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高中物理第七章能量守恒定律与能源教案新人教必修
7．10能量守恒定律与能源
【教材分析】
1．本节课是对本章知识内容的总结和扩展，是力学中的一个重要内容，它从能量的观点来分析物质的运动规律，学生学习到这里，已经可以从机械能转化和守恒扩展到自然界各种能量的转化和守恒了。
2．教材是通过永动机的不可能制成以及科学家们发现的各种形式能量之间的转化和转移过程中的联系这两个重要事实确立了能量守恒定律的内容；从能量耗散及能源的枯竭讲述了节约能源的重要性；在化石能源的使用中带来的环境污染和温室效应阐述了保护环境和开发新能源的重要性；把德育教育穿插到物理教学中。
【学生分析】
经过将近一年的高中物理的学习，学生的逻辑思维已经有了一定的提高，已经比较熟悉由牛顿运动定律判断物体的运动规律，再通过学习功的知识，加深了知识的联系性，知道分析一个物体的运动规律还可以通过做功来实现能量的转化，即由能量观点来分析运动规律。
但在能量守恒定律的应用中还是存在一定的困难，把握不了有哪些能量发生转化。
【教学目标】
1．知识与技能
（1）了解各种形式的能，知道确立能量守恒定律的两类重要形式。
（2）理解能量守恒定律的内容，会用能量守恒的观点分析、解释一些实际问题。
（3）了解能量耗散，认识提高能量利用效率的重要性。
（4）知道能源短缺和环境恶化是关系到人类社会能否持续发展的大问题，增强节约能源和环境保护的意识。
2．过程与方法：
（1）通过收集信息、阅读教材和资料、相互交流，感受物理规律得出的历程，体会哲学和自然科学长期发展和进步历程。
（2）通过能量守恒定律事例分析，提高分析问题和理论联系实际的能力。
从可持续发展角度分析能源、资源及日常诸多现象，提出自己的观点及其可行的做法。
3．情感态度价值观：
（1）学习科学家不畏艰辛的探索精神、体验科学的和谐美，了解大量的能源消耗带来的全球性环境问题，树立环保意识。
（2）感知我们周围能源的耗散对环境的影响，认识科技对人类社会发展的负面影响，提高节能意识和环保意识，并在个人所能及的范围内对社会的可持续发展有所贡献。
【教学重点】能量守恒定律，节约能源的意义。
【教学难点】用能量守恒定律分析具体问题。
【教学方法】教师启发、引导；学生自主阅读、思考、讨论、展示交流。
【教学准备】幻灯片，多媒体教学设备，影片。
【教学过程】
一、知识链接
从前面的学习中我们已经知道做功的过程实际上是能量的转化过程，例如：
重力做了多少功，_______________就改变了多少；弹簧的弹力做了多少功，_____________就改变了多少；合力做了多少功，_______________就改变了多少；所以功是能量转化的__________。
二、新课导入
老师：
上节课我们验证机械能守恒定律实验中，计算结果是：
重锤下落减小的重力势能总是略大于增加的动能，为什么出现这种现象？
滑滑梯时减小的重力势能转化为什么能？
学生：
因为重锤下落时克服阻力做功，减小的重力势能有少部分转化为内能；滑滑梯时减小的重力势能转化为动能和内能。
老师：
除了动能、势能和内能之外，你还知道哪些形式的能？
各种形式的能之间有何联系？
学生：
化学能、太阳能、光能、电能、风能、核能、生物能等等，各种形式的能相互转化。
多媒体播放能量转化的资料（内燃机车、水力发电站、火力发电站、塔式太阳能热电站、水力发电站、微波炉、电风扇、光合作用、手握冰块等），请同学们说说有哪些能量发生了转化？
三、新课教学
探究一：
能量守恒定律
（1）能量的概念是人类在对物质运动规律进行长期探索中建立的，请你说说人类在建立起能量守恒定律的过程中经历了哪些主要事件？
哪些科学家作出了卓越的贡献？
（学生回答，老师小结。
）
老师：
从科学家对物质运动规律的长期探究发现各种能量之间的转化规律，我们要学习科学家的探索精神，只有付出艰辛的努力才有收获。
（2）历史上曾有人设想制造一种不需要消耗任何能源就可以不断做功的机器，即永动机，这样的机器能不能制成？
为什么？
（视频介绍永动机？
）
（师生共同分析永动机不能制成的原因）
从探究一得出结论：
板书1．导致能量守恒定律最后确立的重要事实：
确认了永动机的不可能性和发现了各种自然现象之间的相互联系和转化。
板书2．能量守恒定律内容：
能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为别的形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中其总量不变。
表达式：
E初＝E终ΔE增＝ΔE减
[课堂训练]
1．判断下列关于能量转化的说法是否正确
A．举重运动员把重物举起来，体内的一部分化学能转化为重物的重力势能
B．电流通过电炉子后电炉丝变热，电能转化为内能
C．做功过程是能量转化过程，某过程中做了10J的功，一定有10J的能量发生了转化
D．石子从空中落下，最后惨止在地面上，说明机械能消失了
E．风吹动帆船前进是风能转化为机械能
F．用毛巾反复擦背，感觉后背热了，是机械能转化为热能。
G．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
2．质量为m、速度为v0的子弹水平匀速飞行，击中前方悬挂于绳长为L的绳下端的木块（质量为M），子弹未能穿出木块,使悬绳偏离竖直方向的最大偏角为θ，则子弹击中木块后产生的内能为多少？
（由学生展示，再发现问题解决问题）
老师：
解题过程重视细节，细节决定成败。
老师：
既然能量是守恒的，不可能消失，为什么我们还要节约能源？
探究二：
能源和能量耗散
（1）能源是人类社会的物质基础，人类利用能源大致经历了哪几个过程？
现在人类消耗的能源主要有哪些？
（学生回答）
（2）什么是能量耗散？
（老师分析燃烧能源散发的热量被周围环境吸收后不能再回收使用，给学生理解能量耗散。
）
板书3．能量耗散：
燃料燃烧时一旦把自己的热量释放出去，它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，它又通过灯泡转化成内能和光能，热和光被其他物质吸收后变为周围环境的内能，我们无法把这些内能收集起来重新利用．这种现象叫做能量的耗散．
（3）请大家查阅资料，了解人类社会生活依赖的主要能源的储藏量，以及化石能源的利用带来的环境污染。
谈谈节约能源和保护环境的重要性。
（播放有关能源利用带来的各种环境污染和温室效应的图片）
（学生讨论回答）
老师：
能源的危机及利用能源造成了环境污染和温室效应，所以我们要节约能源，加强保护环境的意识，在向地球所取的同时也要回报地球，保护环境，与大自然和谐相处；同时要懂得感恩，长大后回报父母，回报国家，为国家的兴旺和富强贡献自己的力量。
板书4．节约能源的意义：
使人类得到持续发展。
（4）根据我国实际情况谈谈如何开发新能源？
（学生讨论回答）
（5）能源的短缺和环境的恶化是当今社会存在的重大问题，为了节约能源和保护环境，谈谈你将怎么做？
（学生讨论回答）
[课堂训练]
3．“能源危机”是当今世界各国共同面临的问题。
对此，以下措施可行的是（）
A．人人都要自觉做到节约用水、节约用电，不浪费和人为毁坏物品
B．关闭现有的火力发电站
C．各地都要新建水力和风力发电站
D．停止使用石油资源，而以核能和太阳能取代
4．关于能量耗散，下列说法中正确的是（）
A．能量耗散是指在一定条件下，能量在转化过程中总量减少了
B．能量耗散表明，能量守恒定律具有一定的局限性
C．能量耗散表明，在能源的利用过程中，能量在数量上并未减少，但在可利用的品质上降低了
D．能量耗散从能量转化的角度，反映出自然界中宏观过程的方向性
课堂小结：
这节课我们学习了哪些内容？
一、能量守恒定律
1．能量守恒定律的内容
2．能量守恒定律的表达式：
E初＝E终；ΔE增＝ΔE减
二、能源和能量耗散
1．能量耗散（能量转化的方向性）
2．节约能源的意义
课后练习：
1．自由摆动的秋千摆动的幅度越来越小,下列说法中正确的是（ ）
A．机械能守恒
B．能量正在消失
C．只有动能和重力势能的相互转化
D．减少的机械能转化为内能，但总能量守恒。
2．运动员把原来静止的足球踢出去,使足球获得了100J的动能,则在运动员踢球的过程中,运动员消耗的体能（ ）
A．等于100J B．大于100J C．小于100J D．无法确定
3．下列对能的转化和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．某个物体的能减少．必然有其他物体的能增加
C．不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动机是不可能制成的
D．手摇发电机发电使灯泡发光是机械能转化为电能再转化为光能和热能
4．下列说法正确的是（ ）
A．某种形式的能减少，一定存在其他形式能的增加
B．因为能量守恒，所以“能源危机”是不可能的
C．能量耗散表明，在能源的利用过程中，能量在数量上并未减少，但在可利用的品质上降低了
D．能源的利用受能量耗散的制约，所以能源的利用是有条件的，也是有代价的
5．设质量为m的子弹以初速度v0射向静止在光滑水平面上的质量为M的木块，并留在木块中不再射出，子弹钻入木块深度为d，木块前进的距离为L，子弹和木块相互摩擦力恒为f。
求：
（1）子弹和木块组成的系统损失的机械能；
（2）因摩擦产生的热量；
高考理综物理模拟试卷
注意事项：
1.答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。
3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。
4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。
一、单项选择题
1．如图所示，绝缘轻杆一端插入绝缘水平面固定，另一端与带正电的金属小球1连接，轻杆与水平面夹角为30°。
带电量为+q的金属小球2放在绝缘水平面上，1、2小球间的连线与水平面间的夹角也为30°，此时轻杆对小球1的弹力恰好沿杆方向。
现用与小球2完全相同的带电量为－3q小球3和小球2接触，稳定后再移走小球3．球1、2均看作点电荷。
则小球2电荷量变化前后，轻杆对小球1的弹力大小之比为
A．1︰
B．2︰
C．1︰2D．
︰2
2．空间存在一静电场，x轴上各点电势
随x变化的情况如图所示。
若在-x0处由静止释放一带负电的粒子，该粒子仅在电场力的作用下运动到x0的过程中，下列关于带电粒子的a-t图线，v-t图线，Ek-t图线，Ep-t图线正确的是（）
A．
B．
C．
D．
3．如图所示，物块
放在木板上处于静止状态，现将木块
略向右移动一些使倾角
减小，则下列结论正确的是（）
A．木板对
的作用力不变
B．木板对
的作用力减小
C．物块
与木板间的正压力减小
D．物块
所受的摩擦力不变
4．宇航员王亚平在“天宮1号”飞船内进行了我国首次太空授课，演示了一些完全失重状态下的物理现象．若飞船质量为m，距地面高度为h，地球质量为M，半径为R，引力常量为G，则飞船所在处的重力加速度大小为（）
A．0B．
C．
D．
5．如图所示，A、B分别为竖直放置的圆轨道的最低点和最高点，已知轨道半径为0.5m，小球通过A点时速度大小为
m/s，则该小球通过最高点B的速度值可能是
A．2.3m/sB．3.2m/sC．6.2m/sD．10m/s
6．带电球体的半径为R，以球心为原点O建立坐标轴x，轴上各点电势
随x变化如图所示，下列说法正确的是
A．球体带负电荷
B．球内电场强度最大
C．A、B两点电场强度相同
D．正电荷在B点的电势能比C点的大
二、多项选择题
7．真空中两个异种点电荷
固定在
轴上，且
。
轴上的电势
随位置
变化的规律如图所示。
取无限远处的电势为零，不计重力，下列说法正确的是
A．
带正电，
带负电，且
B．
轴上场强为零的位置有两处（不考虑无限远处）
C．带正电的粒子
从
点沿
轴向
移动的过程中，加速度先减小后增大
D．带正电的粒子
从
点沿
轴向
移动的过程中，电势能先减小后增大
8．如图所示，一定质量的理想气体从状态a变化到状态b，其过程如p—T图中从a到b的直线所示。
在此过程中。
A．气体的体积减小
B．气体对外界做功
C．气体的内能不变
D．气体先从外界吸收热量,后向外界放出热量
E.外界对气体做功,同时气体向外界放出热量
9．如图所示，金属块Q放在带有光滑小孔的水平桌面上，一根穿过小孔的轻绳，上端与Q相连，下端拴着一个小球P。
小球P在水平面内做匀速圆周运动（圆锥摆），轻绳与竖直方向的夹角为30o；现使小球P在原水平面内做半径更大的匀速圆周运动，且轻绳与竖直方向的夹角为60o，金属块Q更靠近小孔。
两种情况下Q都静止，则后一种情况与原来相比较（）
A．小球P的线速度更大
B．小球P运动的周期更大
C．小球P的向心力大小之比为3:
1
D．金属块Q所受摩擦力大小之比为3:
1
10．为保证用户电压稳定在220V，变电所需适时进行调压，图甲为调压变压器示意图。
保持输入电压u1不变，当滑动接头P上下移动时可改变输出电压。
某次检测得到用户电压u2随时间t变化的曲线如图乙所示，则下列选项正确的是
A．
B．
C．为使用户电压稳定在220V，应将P适当下移
D．为使用户电压稳定在220V，应将P适当上移
三、实验题
11．火车紧急刹车时，在10s内速度从36km/h均匀减小到零，求：
（1）此过程中火车的加速度的大小；
（2）火车通过的位移。
12．如图所示，在倾角为θ=30°的斜面上，固定一宽度L=0.2m的平行光滑金属导轨，在导轨上端接入电源和滑线变阻器，电源电动势E=3.0V，内阻r=1.0Ω。
一质量m=0.02kg的金属杆ab与两导轨垂直并接触良好，当滑线变阻器接入电路的阻值为R时，ab中电流大小I=0.5A，此时杆恰好静止在导轨上。
整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，导轨与金属棒的电阻不计，取g=10m/s2。
求：
（1）R的大小；
（2）磁感应强度B的大小；
（3）若只改变磁场，使金属杆ab仍静止在轨道上面，求磁感应强度的最小值和方向。
四、解答题
13．一颗在赤道上空飞行的人造地球卫星，其轨道半径为r=3R（R为地球半径），已知地球表面重力加速度为g，则：
（1）该卫星的运行周期是多大？
（2）该卫星的运动方向与地球自转方向相同，已知地球自转角速度为ω0，某一时刻该卫星通过赤道上某建筑物的正上方，再经过多少时间它又一次出现在该建筑物正上方？
14．山地滑雪是人们喜爱的一项体育运动．滑道由AB和BC组成，AB是倾角为θ＝37°的斜坡，BC是半径为R＝5m的圆弧面，圆弧对应的圆心角也为θ＝37°圆弧面和斜面相切于B点，与水平面相切于C点，如图所示，AB竖直高度差h1＝7.2m，竖直台阶CD竖直高度差为h2＝6.8m，运动员连同滑雪装备总质量为m＝80kg，从A点由静止滑下通过C点后飞落到水平地面DE上（不计空气阻力和轨道的摩擦阻力，g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）．求：
（1）运动员在斜坡AB上运动的时间t；
（2）运动员到达B点的速度vB；
（3）运动员落到DE上的动能EKD.
【参考答案】
一、单项选择题
题号
1
2
3
4
5
6
答案
A
B
A
B
A
D
二、多项选择题
7．AC
8．ACE
9．AC
10．BD
三、实验题
11．
（1）1m/s2
（2）50m
12．
（1）5
（2）
T（3）1T方向垂直斜面向上
四、解答题
13．
（1）
；
（2）
；
14．
（1）2s；
（2）12m/s；（3）12000J
高考理综物理模拟试卷
注意事项：
1.答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。
3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。
4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。
一、单项选择题
1．拍皮球是大家都喜欢的体育活动，既能强身又能健体。
已知皮球质量为0.4kg，为保证皮球与地面碰撞后自然跳起的最大高度均为1.25m，小明需每次在球到达最高点时拍球，每次拍球作用距离为0.25m，使球在离手时获得一个竖直向下4m/s的初速度。
若不计空气阻力及球的形变，g取10m/s2，则每次拍球
A．手给球的冲量为1.6kg·m/sB．手给球的冲量为2.0kg·m/s
C．人对球做的功为3.2JD．人对球做的功为2.2J
2．如图所示，在与水平面夹角θ为60°的匀强电场中，有一带负电的物块A放在倾斜的绝缘木板上，物块所受电场力的大小为其重力大小的一半，木板的倾角α为30°和60°时物块所受的摩擦力大小恰好相等，则物块与木板间的动摩擦因数为
A．
B．
C．
D．
3．宇宙中两颗靠得比较近的恒星,只受到彼此之间的万有引力作用互相绕转,称之为双星系统。
在浩瀚的银河系中,多数恒星都是双星系统。
设某双星系统A、B绕其连线上的O点做匀速圆周运动,如图所示。
若AO>OB,则（）
A．星球A的角速度一定大于B的角速度
B．星球A的质量一定小于B的质量
C．双星的总质量一定,双星之间的距离越小,其转动周期越大
D．双星之间的距离一定,双星的总质量越大,其转动周期越大
4．如图所示，在匀强电场中有直角三角形OBC，电场方向与三角形所在平面平行，若三角形三点处的电势分别用φO、φB、φC，已知φO＝0V，φB＝3V，φC＝6V，且边长OB
，OC
，则下列说法中正确的是
A．匀强电场中电场强度的大小为200
V/m．
B．匀强电场中电场强度的方向斜向下与OB夹角（锐角）为30°
C．一个质子由B点运动到O点的过程中克服电场力做的功是3eV
D．一个电子由C点运动到O点再运动到B点的过程中电势能减少了3eV
5．1831年，法拉第在一次会议上展示了他发明的圆盘发电机（图甲）。
它是利用电磁感应原理制成的，是人类历史上第一台发电机。
图乙是这个圆盘发电机的示意图：
铜盘安装在水平的铜轴上，它的边缘正好在两磁极之间，两块铜片C、D分别与转轴和铜盘的边缘良好接触。
使铜盘转动，电阻R中就有电流通过。
若所加磁场为匀强磁场，回路的总电阻恒定，从左往右看，铜盘沿顺时针方向匀速转动，CRD平面与铜盘平面垂直，下列说法正确的是（）
A．电阻R中没有电流流过
B．铜片C的电势高于铜片D的电势
C．保持铜盘不动，磁场变为方向垂直于铜盘的交变磁场，则铜盘中有电流产生
D．保持铜盘不动，磁场变为方向垂直于铜盘的交变磁场，则CRD回路中有电流产生
6．在推导“匀变速直线运动位移的公式”时，把整个运动过程划分为很多小段，每一小段近似为匀速直线运动，然后把各小段位移相加代表整个过程的位移，物理学中把这种方法称为“微元法”．下面几个实例中应用到这一思想方法的是（）
A．在计算物体间的万有引力时，若物体的尺寸相对较小，可将物体看做质点
B．在探究弹性势能的表达式过程中，把拉伸弹簧的过程分成很多小段，在每小段内认为弹簧的弹力是恒力，然后把每小段做功的代数和相加
C．探究牛顿第二定律的过程中，控制物体的质量不变，研究物体的加速度与力的关系
D．求两个力的合力时，如果一个力的作用效果与两个力的作用效果相同，这个力就是那两个力的合力
二、多项选择题
7．下列说法中正确的是___________
A．固体、液体、气体中都有扩散现象和布朗运动
B．扩散现象和布朗运动的剧烈程度都与温度有关，但扩散现象和布朗运动并不都是热运动
C．晶体有一定的熔化温度，非晶体没有一定的熔化温度
D．第二类永动机不可能制成是因为它违反了能量守恒定律
E.两个分子从无穷远处逐渐靠近，直到不能再靠近为止的过程中，分子间相互作用力的合力先变大后变小，再变大
8．如图所示，半径为R的光滑圆弧轨道ABC固定在竖直平面内，O是圆心，OC竖直，OA水平，B是最低点，A点紧靠一足够长的平台MN，D点位于A点正上方。
现由D点无初速度释放一个大小可以忽略的小球，小球从A点进入圆弧轨道，从C点飞出后做平抛运动并落在平台MN上，P点是小球落在MN之前轨迹上紧邻MN的一点，不计空气阻力，下列说法正确的是（）
A．只要DA的高度大于
，小球就可以落在平台MN上任意一点
B．若DA高度为2R，则小球经过B点时对轨道的压力为7mg
C．小球从D运动到B的过程中，重力的功率一直增大
D．若小球到达P点时的速度方向与MN夹角兹为30°，则对应的DA高度为4R
9．乘座列车时，在车厢内研究列车的运动情况，小明在车厢顶部用细线悬挂一只小球．当列车以恒定速率通过一段弯道时，小明发现悬挂小球的细线与车厢侧壁平行，则下列判断正确的是
A．外侧轨道与轮缘间没有侧向挤压作用
B．细线对小球的拉力等于小球的重力
C．小球不在悬点的正下方，偏向弯道的内侧
D．放在桌面上的茶杯所受支持力垂直于桌面，但不竖直向上
10．a、b两质点在同一直线上运动的位移一时间图线如图所示,b质点的加速度大小始终为0.2m/s
两图线相切于（5s,-2.7m）点,则
A．前5s内a、b两质点的运动方向相同
B．t=5s时,a、b质点的速度是0.6m/s
C．b质点的初速度是-1.8m/s
D．图中
=2.8
三、实验题
11．如图所示，当水平拉力为F=40N时，质量为m=10kg的木板可以在水平面上匀速前进。
若在木板上再放一个质量为M的铁块，为使它们匀速前进，需加的水平拉力为60N，求：
木板与地面的动摩擦因数和铁块的质量M。
（取g=10m/s2）
12．两个阻值相差越大的电阻并联，其并联电路的总阻值就越接近于阻值小的电阻，某同学基于这一事实设计一电路（图甲所示）测量量程为3V的电压表内阻（内阻为数千欧姆）。
实验室提供的器材有：
电阻箱R（最大阻值99999.9Ω）
滑动变阻器（最大阻值50Ω）
直流电源E（电动势6V）
开关1个
导线若干
（1）实验步骤如下，并回答相应问题：
①按电路原理图甲连接线路
②将电阻箱阻值调节为0，将滑动变阻器的滑片移到与图中最（_______）端（填“左”、“右”）所对应的位置，闭合开关S；
③调节滑动变阻器，使电压表满偏；
④保持滑动变阻器滑片的位置不变，调节电阻箱阻值，使电压表的示数如图所示，电压值为（_________）V，记下电阻箱的阻值1500Ω；
⑤计算电压表内阻为（________）Ω。
（2）将测出的电压表内阻记为Rv’，与电压表内阻的真实值Rv相比，Rv’（________）Rv（填“>”、“=”、“<”），
四、解答题
13．一质量为4kg的物体从足够高的空中由静止开始下落，2s末物体的速率为4m/s，g取10m/s2．
（1）求物体加速度的大
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