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

1、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。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

2、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-m

3、v22/2 对木块，f为动力，做正功，有：fs2=Mv22/2 由、得fs1- fs2= mv12/2-（m+ M）v22/2 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=fs，答案系统增加的内能等于mv12/2-（m+ M）v22/2或f （s1-s2）= fs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=fs，（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

4、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

5、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。91026W，能到达地球表面的太阳能相当于每年完全燃烧1。31010t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5109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

6、仅毫无污染，也毫无危险。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。61022J，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。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。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

7、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。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5107m2，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

8、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=gh=1。51011kg，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=（4mgh/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

9、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。1108kW，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。07107kW。h，总装机容量（电站发电功率）为3。2103 kW。试推算出大坝两侧涨、落潮的平均潮差及日满负荷

10、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

11、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

12、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

13、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，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=mg得加速度a=g，由v=at得，达到相对静止所用时间t=v/g。（1）小木块的位移L1=vt/2=v2/2g（

14、2）传送带始终匀速运动，路程L2=vt= v2/g（3）对小木块获得的动能Ek=mv2/2（4）产生的摩擦热Q=mg（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=v2/2g （2）L2 = v2/g （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=mgs 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=0。1。（g=10m/s2）（1）把传送带固定不动，问滑块能