高中物理第4章能量守恒与可持续发展43能量的转化与守恒44能源与可持续发展教学案沪科版必修2Word格式文档下载.docx

1、能量的转化和转移具有方向性，或者说，能量的转化和转移具有不可逆性.3.第二类永动机不违反（填“违反”或“不违反”）能量守恒定律，但违反（填“违反”或“不违反”）能量转化和转移的不可逆性，因此不可能制成.4.能源开发、利用与环境保护（1）煤、石油、天然气等化石燃料是目前所用的主要能源，是不可（填“可以”或“不可”）再生的.（2）能源的可持续发展战略：尽可能地开发和利用各种新能源，千方百计地提高不可再生能源的合理利用率和转化效率，并且厉行节约，避免浪费.即学即用1.判断下列说法的正误.（1）任何能量之间的转化都遵循能量守恒定律.（）（2）因为能量守恒，所以我们不需要节能.（）（3）能量的转化和转移

2、具有不可逆性.（）（4）任何机器的能量转化效率都低于100%.（）（5）第一类永动机不能制成是因为违反了能量守恒定律.（）（6）第二类永动机不可能制成是因为违反了能量守恒定律.（2.一个质量为60 kg的登山运动员，他登山时平均每小时登高500 m（竖直高度），已知人体内将化学能转化为机械能的效率为25%，那么他在3 h内消耗的化学能为_J.（g取10 m/s2）答案3.6106 J解析3 h内增加的机械能Emgh60105003 J9105 J消耗的化学能E3.6106 J.一、能量守恒定律的理解导学探究（1）在验证机械能守恒定律的实验中，计算结果发现，重物减少的重力势能的值总大于增加的动能

3、的值，即机械能的总量在减少.机械能减少的原因是什么？减少的部分机械能是消失了吗？（2）请说明下列现象中能量是如何转化或转移的？植物进行光合作用.放在火炉旁的冰融化变热.电流通过灯泡，灯泡发光.答案（1）机械能减少的原因是由于要克服摩擦阻力和空气阻力做功，机械能转化成了内能.不是.（2）光能转化为化学能内能由火炉转移到冰电能转化为光能知识深化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.能量守恒定律的理解某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加，且减少量和增加量一定相等.某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等.例1（

4、多选）从光滑斜面上滚下的物体，最后停止在粗糙的水平面上，说明（）A.在斜面上滚动时，只有动能和势能的相互转化B.在斜面上滚动时，有部分势能转化为内能C.在水平面上滚动时，总能量正在消失D.在水平面上滚动时，机械能转化为内能，总能量守恒答案AD解析在斜面上滚动时，只有重力做功，只发生动能和势能的相互转化；在水平面上滚动时，有摩擦力做功，机械能转化为内能，总能量是守恒的.二、能量守恒定律的应用1.能量守恒定律的表达式（1）从不同状态看，E初E末.（2）从能的转化角度看，E增E减.（3）从能的转移角度看，EA增EB减.2.能量守恒定律应用的关键步骤：（1）明确研究对象和研究过程.（2）找全参与转化或

5、转移的能量，明确哪些能量增加，哪些能量减少.（3）列出增加量和减少量之间的守恒式.例2如图1所示，皮带的速度是3 m/s，两圆心的距离s4.5 m，现将m1 kg的小物体轻放在左轮正上方的皮带上，物体与皮带间的动摩擦因数0.15，电动机带动皮带将物体从左轮运送到右轮正上方时，求：（g取10 m/s2）图1（1）小物体获得的动能Ek；（2）这一过程摩擦产生的热量Q；（3）这一过程电动机消耗的电能E.答案（1）4.5 J（2）4.5 J（3）9 J解析（1）设小物体与皮带达到共同速度时，物体相对地面的位移为s.mgsmv2，解得s3 m4.5 m，即物体可与皮带达到共同速度，此时Ekmv2132

6、J4.5 J.（2）由mgma得a1.5 m/s2，由vat得t2 s，则Qmg（vts）0.15（63） J4.5 J.（3）由能量守恒知E电EkQ4.5 J4.5 J9 J.三、功能关系的理解与应用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：功能量转化关系式重力做功重力势能的改变WGEp弹力做功弹性势能的改变WFEp合外力做功动能的改变W合Ek除重力、系统内弹力以外的其他

7、力做功机械能的改变WE机两物体间滑动摩擦力对物体系统做功内能的改变fs相对Q例3如图2所示，在竖直平面内有一半径为R的圆弧轨道，半径OA水平、OB竖直，一个质量为m的小球自A的正上方P点由静止开始自由下落，小球沿轨道到达最高点B时恰好对轨道没有压力.已知AP2R，重力加速度为g，则小球从P到B的运动过程中（）图2A.重力做功2mgR B.机械能减少mgRC.合外力做功mgR D.克服摩擦力做功mgR答案D解析重力做功与路径无关，所以WGmgR，选项A错；小球在B点时所受重力提供向心力，即mgm，所以v，从P点到B点，由动能定理知：W合mv2mgR，故选项C错；根据能量守恒知：机械能的减少量为|

8、E|Ep|Ek|mgR，故选项B错；克服摩擦力做的功等于机械能的减少量，故选项D对.例4如图3所示，在光滑的水平面上，有一质量为M的长木块以一定的初速度向右匀速运动，将质量为m的小铁块无初速度地轻放到长木块右端，小铁块与长木块间的动摩擦因数为，当小铁块在长木块上相对长木块滑动L时与长木块保持相对静止，此时长木块对地的位移为l，求这个过程中：图3（1）小铁块增加的动能；（2）长木块减少的动能；（3）系统机械能的减少量；（4）系统产生的热量.答案（1）mg（lL）（2）mgl（3）mgL（4）mgL解析画出这一过程两物体位移示意图，如图所示.（1）根据动能定理得mg（lL）Ek即小铁块动能的增加量

9、等于滑动摩擦力对小铁块做的功.（2）摩擦力对长木块做负功，根据功能关系得EkMmgl，即长木块减少的动能等于长木块克服摩擦力做的功mgl.（3）系统机械能的减少量等于系统克服摩擦力做的功EmgL.（4）m、M间相对滑动的位移为L，根据能量守恒定律，有QmgL，即摩擦力对系统做的总功等于系统产生的热量，也等于系统减少的机械能.1.（能源的利用）关于能源的开发和应用，下列说法中正确的是（）A.能源应用的过程就是内能转化为机械能的过程B.化石能源的能量归根结底来自于太阳能，因此化石能源永远不会枯竭C.在广大的农村推广沼气前景广阔、意义重大，既变废为宝，减少污染，又大量节约能源D.随着科学技术的发展，

10、煤炭资源将取之不尽、用之不竭答案C解析能源应用过程并不单纯是将内能转化为机械能的过程，各种转化形式均可为人类服务，A错误；化石能源的能量虽然来自太阳能，但要经过数亿年的地质演变才能形成，且储量有限，为不可再生能源，B错误；在广大农村推广沼气对改善农村环境、节约能源意义重大，功在当代，利在千秋，C正确；无论技术先进与否，煤炭资源不可能取之不尽、用之不竭，D错误.故选C.2.（功能关系）（多选）如图4所示，质量为M的木块放在光滑的水平面上，质量为m的子弹以速度v0沿水平方向射中木块，并最终留在木块中与木块一起以速度v运动.已知当子弹相对木块静止时，木块前进距离为l，子弹进入木块的深度为d，若木块对

11、子弹的阻力f视为恒定，则下列关系式中正确的是（）图4A.flMv2 B.fdMv2 C.fdmv（Mm）v2 D.f（ld）mvmv2答案ACD解析画出运动过程示意图，从图中不难看出，当木块前进距离为l，子弹进入木块的深度为d时，子弹相对于地面发生的位移为ld.由牛顿第三定律知，子弹对木块的作用力大小也为f.子弹对木块的作用力对木块做正功，由动能定理得lMv2 木块对子弹的作用力对子弹做负功，由动能定理得f（ld）mv2mv 由得fdmv（Mm）v2所以，本题正确选项为A、C、D.3.（能量守恒定律的应用）如图5所示，一物体质量m2 kg，在倾角37的斜面上的A点以初速度v03 m/s下滑，A

12、点距弹簧上端B的距离AB4 m.当物体到达B后将弹簧压缩到C点，最大压缩量BC0.2 m，然后物体又被弹簧弹上去，弹到最高位置为D点，D点距A点AD3 m.挡板及弹簧质量不计，g取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8.求：（小数点后保留两位小数）图5（1）物体与斜面间的动摩擦因数；（2）弹簧的最大弹性势能Epm.答案（1）0.52（2）24.46 J解析（1）物体从开始位置A点到最后D点的过程中，弹性势能没有发生变化，动能和重力势能减少，机械能的减少量为EEkEpmvmglADsin 37 物体克服摩擦力产生的热量为Qfs 其中s为物体的路程，即s5.4 mfmgcos 37 由能量守恒定律可得EQ 由式解得0.52.（2）物体由A到C的过程中，动能减小Ekmv 重力势能减少EpmglACsin 37 摩擦生热QflACmgcos 37lAC 由能量守恒定律得弹簧的最大弹性势能为EpmEkEpQ 联立解得Epm24.46 J.课时作业一、选择题（16题为单选题，710题为多选题）1.下列说法正确的是（）A.随