新人教高中物理必修二 710 能量守恒定律与能源 精品教案Word文件下载.docx

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③用太阳能电池做动力的电动汽车在赛场上奔驰，此过程是：

太阳能转化为电能，然后电能再转化为机械能。

④此过程是：

化学能转化为电能，然后电能转化为机械能。

〖总结〗自然界中有许多不同形式的能量，如机械能、内能、光能、电能、化学能、原子能等等，各种形式的能量是可以相互转化的，各种能相互转化是通过做功过程来实现的，并且能量转化多少通过做功的多少来量度，物体对外做多少功，它就等量的转化为多少能，即W=△E，能的转化和转移过程中，能的总量守恒。

功和能的关系及能的转化和守恒思想是解决物理问题的重要法宝。

〖变式训练1〗行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下；

流星在夜空中坠落并发出明亮的火焰；

降落伞在空中匀速下降；

条形磁铁穿过闭合线圈，线圈中产生电流。

上述不同现象所包含的相同的物理过程是：

A、物体克服阻力做功

B、物体的动能转化为其他形式的能量

C、物体的势能转化为其他形式的能量

D、物体的机械能转化为其他形式的能量

〖答案〗AD

知识点2功是能量转化的量度

做功过程就是能量的转化过程，做了多少功，就有多少能量发生转化。

用公式W=△E表示。

〖例2〗如图所示，质量为m的子弹，以速度v1射入放在水平光滑桌面上质量为M的木块中，设子弹和木块的共同速度为v2，木块的位移为s2，子弹的位移为s1，子弹对木块的位移为△s，子弹与木块间的相互作用的摩擦力为f，求此过程中，系统增加的内能Q？

〖思路分析〗对子弹，f为阻力，做负功，有：

fs1=mv12/2-mv22/2①

对木块，f为动力，做正功，有：

fs2=Mv22/2②

由①、②得fs1-fs2=mv12/2-（m+M）v22/2③

③式说明，系统内一对滑动摩擦力总是做负功，而机械能的减少通过做功转化为物体的内能。

即：

Q=△EK又因为s1-s2=△s，所以Q=f△s，

〖答案〗系统增加的内能等于mv12/2-（m+M）v22/2或f（s1-s2）=f△s

〖总结〗系统克服阻力做功时，机械能减少，内能增加，且系统增加的内能等于总的机械能的减少量，即Q=f△s，（△s为两物体相对路程），或Q=△E=E1-E2（E1、E2分别为系统初、末状态的机械能）。

〖变式训练2〗小球的质量为m，在距地面高为h处，以初速度v竖直向上抛出，设空气阻力大小恒定为f且小于mg，且小球与地面碰撞过程中不损失能量，小球最后静止在地面上，则小球在整个运动过程中所经历的路程是多少？

；

转化的内能是多少？

〖答案〗2mgh+mv2/2f；

Q=mgh+mv2/2

知识点3能源和能量耗散

（1）能源是人类社会活动的物质基础。

人类利用能源大致经历了三个时期：

即柴薪时期、煤炭时期、石油时期。

（2）能量耗散：

燃料燃烧时一量把自己的热量释放出去，它就不会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，它又通过灯泡转化为内能和光能，热和光被其他物质吸收后变成周围环境的内能，我们也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。

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，但在可利用的品质上降低了，从便于利用的变成不便于利用的了。

这是能源危机更深层次的含意，也是“自然界的能量虽然守恒，但还要节约能源”的根本原因。

（3）新能源的开发

①太阳能：

太阳以其巨大的、无穷无尽的辐射能形式提供给地球最清洁的能源。

数量巨大：

太阳辐射的功率为3。

9×

1026W，能到达地球表面的太阳能相当于每年完全燃烧1。

3×

1010t标准煤产生的能量，是目前全世界所消耗的各种能量总各的104倍。

时间长久：

根据天文学的研究结果，可知太阳系已经存在大约5×

109年左右，估计尚可继续维持1010年之久。

清洁安全：

太阳能素有“干净能源”和“安全能源”之称，它不仅毫无污染，也毫无危险。

②风能：

风能是由于太阳辐射造成地球各部分受热为均匀，而引起的空气流动所产生的能量，整个地球接受到的太阳辐射能约有0。

2%被转化成风能，全球的风能的总量估计有1。

6×

1022J，这是一个巨大的潜在的能源宝库，如果1%被利用，即可满足人类对能量的需求。

③海洋能：

包括潮汐能、波浪能、海流能、温差能等。

它们不仅可以再生，还具有不污染环境的优点。

据科学家估计，世界海洋能源总量为四十多万亿千瓦，这些能量超过目前世界能源消费的一万倍，如果能开发出其中的一小部分，即可满足人类对能源的全部需求。

④地热能：

地球本身是一个巨大的天然储热库。

地热能指地球内部可释放出来的热量，据估计，从地球内部每年传到地球表面的热量，相当于370亿吨标准煤燃烧时所放出的热量。

⑤核能：

在当前开发和利用的新能源中，核能尤其重要，核能包括裂变能和聚变能，其中受控热核聚变的原料氘和氚可取自海洋，如果能实现可控核聚，其产生的能量足够人类使用几十亿年，可谓用之不竭。

〖例3〗关于潮汐：

如图所示，是利用潮汐发电的示意图，左方为陆地和海湾，中间是水坝，其下有通道，水经通道可带动发电机，潮汐时，水进入海湾，待内外水面高度相同，堵住通道，潮落至最低点时放水发电，待内外水面高度相同再堵住通道，直到下次涨潮至最高点，又进水发电。

设海湾面积为5×

107m2，高潮与低潮间高度差为3m，则一天内水流的平均功率为多少千瓦？

（一天两次涨潮）

〖思路分析〗在发电过程中，不的重力做功将重力势能转化为电能，重力的位移只考虑流进和流出海湾海水的重心的变化，由于海面广阔，进入海湾的水可认为其重心在海面上，进入海湾的后水的重心在其几何中心，这部分水的质量为m=ρgh=1。

5×

1011kg，这部分水的重心相对低潮时上升的高度为h/2，在发电的过程中，水的重力做功将重力势能转化为电能，一天内海水进出各两次，水流的功率P=4W/t=（4mg×

h/2）/t=108W=105kW

实际上由于各种损失，发电功率仅为水流的平均功率的10%--25%

〖答案〗105kW

〖总结〗

（1）能源是人类生存和发展的重要支撑因素，海洋蕴藏着极其丰富的能源。

如潮汐、波浪能、温差能、盐度差能、海流能等，海洋能源亟待人类去开发，潮汐发电是海洋能开发较早的一种，我国潮汐能源约1。

1×

108kW，开发利用潮汐能的技术也在不断提高。

（1）一天内海水进出海湾两次，电站做功四次。

〖变式训练3〗把潮汐能转化为电能，通常有两种方式：

一种是让潮流直接冲击水轮机，利用潮流的动能发电；

另一种是建造潮汐水库，即在海湾或可口构筑大坝，利用涨、落潮的水位差，把潮汐能先转化为重力势能，再转化为动能通过水轮机发电。

已知江厦潮汐电站海湾水库面积约为2。

106m2，假设电站的总能量转换效率为10%，该电站的年发电总量为1。

07×

107kW。

h，总装机容量（电站发电功率）为3。

2×

103kW。

试推算出大坝两侧涨、落潮的平均潮差及日满负荷工作的时间？

〖答案〗h=4。

6m；

t=9。

2h

〖难点精析1〗

〖例4〗二氧化碳对长波辐射有强烈的吸收作用，行星表面发出的长波辐射到大气以后被二氧化碳截获，最后使大气升温，大气中的二氧化碳像暖房的玻璃一样，只准太阳的辐射进来，却不让室内的长波热辐射出去，大气中的二氧化碳的这种效应叫温室效应。

这是目前科学界对地球气候变暖进行分析的一种观点，根据这种观点，以下说法成立的是：

A、在地球形成的早期，火山活动频繁，排出大量的二氧化碳，当时地球的气温很高。

B、经过漫长的年代，地壳的岩石和气体二氧化碳发生化学反应，导致二氧化碳减少，地球上出现了生命。

C、由于工业的发展和人类的活动，导致二氧化碳在空气中的含量增大，地球上的气温正在升高。

D、现在地球正在变暖的原因是工业和生活用电的急剧增加，是电能和其他形式的能转化为内能。

〖思路分析〗本题的观点是二氧化碳的温室效应。

地球形成的早期，地壳不如现在牢固，地球不如现在稳定，火山活动频繁，符合地质的发展规律。

由于火山的喷发，排出大量二氧化碳，这是必须的现象，进而导致当时地球的气温很高。

地球上的岩石由于多种原因，其中包括岩石中的矿物成分与水、氧气、二氧化碳发生化学反应，使岩石进一步分化，最后形成土壤，二氧化碳减少，形成了生命适合生存的条件。

由于工业的发展和人类的活动，大量地使用常规能源，导致二氧化碳在空气中的含量增大，地球上的气温正在升高。

生活用电和工业用电是电能和其他形式的能的转变，会产生热。

四个选项都很正确，但就温室效应这一观点而言来确定A、B、C是正确的。

〖答案〗A、B、C

〖方法总结〗能源问题是当今世界的首要问题。

大量消耗常规能源对环境带来了严重污染。

促使人类开发新的能源，利用所学知识分析能源问题，考查观察能力、判断能力、归纳比较能力、推理能力、解决实际问题的能力。

〖变式训练4〗将一个金属球加热到某一温度，问在下列两种情况下，哪一种需要的热量多些？

（1）将金属球用一根金属丝挂着。

（2）将金属球放在水平支撑面上（假设金属丝和支撑物都不吸收热量）

A、情况

（1）中球吸收的热量多些B、情况

（2）中球吸收的热量多些

C、两情况中球吸收的热量一样多D、无法确定

〖答案〗B

〖难点精析2〗

〖例题5〗电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μ，如图所示，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；

（2）摩擦过程产生的热量；

（5）电机带动传送带匀速传动输出的总能量。

〖思路分析〗木块刚放上进，速度为零，必然受到传送带的动摩擦力作用，做匀加速直线运动，达到与传送带共速后不再相对滑动，整个过程中木块获得一定的动能，系统要产生摩擦热。

对小木块，相对滑动时，由ma=μmg得加速度a=μg，由v=at得，达到相对静止所用时间t=v/μg。

（1）小木块的位移L1=vt/2=v2/2μg

（2）传送带始终匀速运动，路程L2=vt=v2/μg

（3）对小木块获得的动能Ek=mv2/2

（4）产生的摩擦热Q=μmg（L2-L1）=mv2/2

（3）由能的转化和守恒定律得，电机输出的总能量转化为小木块的动能与摩擦热所以E总=Ek+Q=mv2

〖答案〗

（1）L1=v2/2μg

（2）L2=v2/μg（3）Ek=mv2/2

（4）Q=mv2/2（5）E总=mv2

〖方法总结〗

（1）注意分析木块运动过程。

（2）摩擦过程中产生的热由机械能转化而来，Q=μmgs式是的s是木块与传送带的相对路程。

（3）电机输出的总能量转化为木块的动能与摩擦热两部分。

〖变式训练5〗如图所示，水平放置的传送带与一光滑曲面相接（间隙很小），一小滑块质量为m=0。

1kg，从离传送带h=0。

2m高处由静止滑下，传送带水平部分长x=1。

8m，滑块与传送带间的动摩擦因数μ=0。

1。

（g=10m/s2）

（1）把传送带固定不动，问滑块能