第七章10能量守恒定律与能源

第七章第10节1．下列关于能量守恒定律的认识不．正确的是()A．某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加B．某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加C．不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动机不可能制成D．石子从空中落下，最后停止在地面上，说明机械能消失了解析：能量可以转化或转移，但总量不变，A、B、C对；D中机械能转化成了内能，D 错．答案：D2．石块自由下落过程中，由A点到B点重力做的功是10 J，下列说法正确的是() A．由A到B，石块的势能减少了10 JB．由A到B，功减少了10 JC．由A到B,10 J的功转化为石块的动能D．由A到B,10 J的势能转化为石块的动能解析：重力的功与重力势能和其他形式的能转化对应．答案：AD3．下列现象中，物体动能转化为势能的是()A．秋千由最高点荡向最低点B．张开的弓把箭水平射出去C．骑自行车匀速驶上斜坡D．正在腾空上升的礼花弹解析：秋千由最高点荡向最低点是重力势能转化为动能；张开的弓把箭水平射出去是弹性势能转化为动能；骑自行车匀速驶上斜坡是人体内的化学能转化为重力势能；正在腾空上升的礼花弹是动能转化为重力势能，故只有D正确．答案：D4.在奥运比赛项目中，高台跳水是我国运动员的强项．如图所示，质量为m的跳水运动员进入水中后受到水的阻力而做减速运动，设水对她的阻力大小恒为F，那么在她减速下降高度为h的过程中，下列说法正确的是(g为当地的重力加速度)()A．她的动能减少了FhB．她的重力势能增加了mghC．她的机械能减少了(F－mg)hD．她的机械能减少了Fh解析：运动员下降高度h的过程中，重力势能减少了mgh，B错误；除重力做功以外，只有水对她的阻力F做负功，因此机械能减少了Fh，C错误，D正确；由动能定理可知，动能减少了(F－mg)h，故A错误．答案：D5．一小滑块放在如图所示的固定凹形斜面上，用力F沿斜面向下拉小滑块，小滑块沿斜面运动了一段距离．若已知在这过程中，拉力F所做功的大小为A(绝对值)，斜面对滑块的作用力所做的功大小为B，重力做功大小为C，空气阻力做功的大小为D.当用这些量表达时，小滑块的动能的改变(指末态动能减去初态动能)等于多少？滑块的重力势能的改变等于多少？滑块机械能(指动能与重力势能之和)的改变等于多少？解析：动能的改变量等于合力的功故ΔE k＝A－B＋C－D重力势能的改变量等于克服重力的功故ΔE p＝－C机械能改变量等于除重力外，其他力做功的代数和故ΔE机＝A－B－D.答案：A－B＋C－D－C A－B－D(时间：45分钟满分：60分)1．滚摆上下摆动，而高度越来越低，说明()A．滚摆的机械能守恒B．能量正在消失C．只有动能和势能的相互转化D．减少的机械能转化为内能，但总能量守恒解析：高度越来越低，说明机械能不守恒，减小的机械能转化为内能，故A、B、C错．答案：D2．有人设想在夏天用电冰箱来降低房间的温度．他的办法是：关好房间的门窗然后打开冰箱的所有门让冰箱运转，且不考虑房间内外热量的传递，则开机后，室内的温度将() A．逐渐有所升高B．保持不变C．开机时降低，停机时又升高D．开机时升高，停机时降低解析：冰箱工作，会产生热量，即消耗电能，产生了内能，且房间与外界没有能量交换，所以房内温度会升高，A正确．答案：A3．物体只在重力和一个不为零的向上的拉力作用下，分别做匀速上升、加速上升和减速上升三种运动．在这三种情况下，物体机械能的变化情况是()A．匀速上升机械能不变，加速上升机械能增加，减速上升机械能减小B．匀速上升和加速上升机械能增加，减速上升机械能减小C．由于该拉力与重力大小的关系不明确，所以不能确定物体机械能的变化情况D．三种情况中，物体的机械能均增加解析：无论物体怎样向上运动，拉力都做正功，物体的机械能均增加，故选D.答案：D4．如图所示，一小孩从公园中粗糙的滑梯上自由加速滑下，其能量的变化情况是()A．重力势能减小，动能不变，机械能减小，总能量减小B．重力势能减小，动能增加，机械能减小，总能量不变C ．重力势能减小，动能增加，机械能增加，总能量增加D ．重力势能减小，动能增加，机械能守恒，总能量不变解析：由能量转化和守恒定律可知，小孩在下滑过程中总能量守恒，故A 、C 均错；由于摩擦力要做负功，机械能不守恒，故D 错；下滑过程中重力势能向动能和内能转化，故只有B 正确．答案：B5.如图所示，一质量为m 的小球固定于轻质弹簧的一端，弹簧的另一端固定于O 点处，将小球拉至A 处，弹簧恰好无形变，由静止释放小球，它运动到O 点正下方B 点时速度为v ，与A 点的竖直高度差为h ，则( )A ．由A 至B 重力做功为mgh B ．由A 至B 重力势能减少12m v 2C ．由A 至B 小球克服弹力做功为mghD ．小球到达位置B 时弹簧的弹性势能为(mgh －12m v 2)解析：由A 至B 重力做功为mgh ，A 正确；但此过程中重力势能的减少有一部分转化为弹簧的弹性势能，故B 错误；由动能定理得：mgh －W 弹＝12m v 2，故小球克服弹力做的功也即弹簧的弹性势能为mgh －12m v 2，C 错误，D 正确．答案：AD6.如图所示，轻质弹簧长为L ，竖直固定在地面上，质量为m 的小球，在离地面高度为H 处，由静止开始下落，正好落在弹簧上，使弹簧的最大压缩量为x ，在下落过程中，小球受到的空气阻力为F阻，则弹簧在最短时具有的弹性势能为( )A ．(mg －F 阻)(H －L ＋x )B ．mg (H －L ＋x )－F 阻(H －L )C ．mgH －F 阻(H －L )D ．mg (L －x )＋F 阻(H －L ＋x )解析：设物体克服弹力做功为W 弹，则对物体应用动能定理得(mg －F 阻)(H －L ＋x )－W 弹＝ΔE k ＝0，所以，W 弹＝(mg －F 阻)(H －L ＋x )，即为弹簧在最短时具有的弹性势能．答案：A7.如图所示，在抗洪救灾中，一架直升机通过绳索用恒力F 竖直向上拉起一个漂在水面上的木箱，使其由水面开始加速上升到某一高度，若考虑空气阻力而不考虑空气浮力，则在此过程中，以下说法正确的有( )A ．力F 所做的功减去克服阻力所做的功等于木箱重力势能的增量B ．木箱克服重力所做的功等于木箱重力势能的增量C ．力F 、重力、阻力三者的合力所做的功等于木箱动能的增量D ．力F 和阻力的合力所做的功等于木箱机械能的增量解析：木箱运动过程中，有力F 、重力、阻力三个力对木箱做功，合力做功决定着物体动能的改变量，C 正确；重力做功决定着重力势能的改变量，B 正确，A 错误；除重力做功以外，其他力做功的代数和等于物体机械能的改变量，D 正确．答案：BCD8.如图所示，木块静止在光滑水平桌面上，一子弹水平射入木块的深度为d 时，子弹与木块相对静止，在子弹入射的过程中，木块沿桌面移动的距离为L ，木块对子弹的平均阻力为F f ，那么在这一过程中不．正确的是( )A ．木块的机械能增量为F f LB ．子弹的机械能减少量为F f (L ＋d )C ．系统的机械能减少量为F f dD ．系统的机械能减少量为F f (L ＋d )解析：木块机械能的增量等于子弹对木块的作用力F f 做的功F f L ，A 对．子弹机械能的减少量等于动能的减少量，即子弹克服阻力做的功F f (L ＋d )，B 对．系统增加的机械能等于力F f 做的总功，即ΔE ＝F f L －F f (L ＋d )＝－F f d ，故机械能减少量为F f d ，C 对，D 错．答案：D二、非选择题(共2个小题，每题10分，共20分)9．质量为m 的钢球以速度v 落入沙坑，钢球在沙坑中下陷的深度为d ，(重力加速度为g )求：(1)钢球在沙坑中受到的阻力大小F f ； (2)钢球下陷过程中产生的内能．解析：(1)钢球在沙坑中下陷过程由动能定理得： mgd －F f d ＝0－12m v 2解得：F f ＝mg ＋m v 22d.(2)由能量守恒定律可知内能的增量等于钢球机械能的减少量， 故ΔE 内＝mgd ＋12m v 2.答案：(1)mg ＋m v 22d (2)mgd ＋12m v 210.如图所示，传送带保持v ＝4 m/s 的速度水平匀速运动，将质量为1 kg 的物块无初速地放在A 端，若物块与皮带间动摩擦因数为0.2，A 、B 两端相距6 m ，则物块从A 到B 的过程中，皮带摩擦力对物块所做的功为多少？产生的摩擦热又是多少？(g 取10 m/s 2)解析：木块与皮带间的摩擦力 F f ＝μF N ＝μmg ＝0.2×1×10 N ＝2 N. 由牛顿第二定律得木块加速度 a ＝F f m ＝21m/s 2＝2 m/s 2.木块速度达到4 m/s 时需发生位移 l ＝v 22a ＝422×2m ＝4 m<6 m ， 即木块在到达B 端之前就已达到最大速度4 m/s ，后与传送带一起匀速运动，不再发生滑动．皮带摩擦力对物块所做的功等于物块动能的增加量，即 W ＝ΔE k ＝12m v 2＝12×1×42 J ＝8 J.木块滑动过程中与传送带的相对位移 l 相＝v v a －l ＝(4×42－4) m ＝4 m.所以产生的摩擦热为Q ＝μmgl 相＝0.2×1×10×4 J ＝8 J. 答案：8 J 8 J。

7.10 能量守恒定律与能源（学案）学习目标:理解能量守恒定律，知道能源和能量耗散学习重点: 1．能量守恒定律的内容．2．应用能量守恒定律解决问题．学习难点: 1．理解能量守恒定律的确切含义．2．能量转化的方向性。

主要内容:一、能量守恒定律（阅读课本第75页内容）能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为其他形式．或者从一个物体转移到另外一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总和保持不变．这个规律就是能量守恒定律阅读材料：能量守恒定律是建立在自然科学发展的基础上的，从16世纪到18世纪．经过伽利略、牛顿，惠更斯、莱布尼茨以及伯努利等许多物理学家的认真研究，使动力学得到了较大的发展，机械能的转化和守恒的初步思想，在这一时期已经萌发．18世纪末和19世纪初，各种自然现象之间联系相继被发现．伦福德和戴维的摩擦生热实验否定了热质说．把物体内能的变化与机械运动联系起来．1800年发明伏打电池之后不久，又发现了电流的热效应、磁效应和其他的一些电磁现象．这一时期，电流的化学效应也被发现，并被用来进行电镀．在生物学界，证明了动物维持体温和进行机械活动的能量跟它所摄取的食物的化学能有关，自然科学的这些成就，为建立能量守恒定律作了必要的准备．能量守恒定律的最后确定，是在19世纪中叶由迈尔、焦耳和亥姆霍兹等人完成．德国医生迈尔是从生理学的角度开始对能量进行研究的．1842年，他从“无不生有，有不变无”的哲学观念出发．表达了对能量转化和守恒思想，他分析了25种能量的转化和守恒现象，成为世界上最先阐述能量守恒思想的人．英国物理学家焦耳从1840年到1878年将近40年的时间里．研究了电流的热效应，压缩空气的温度升高以及电、化学和机械作用之间的联系，做了400多次实验，用各种方法测定了热和功之间的当量关系，为能量守恒定律的发现奠定了坚实的实验基础．在1847年，当焦耳宜布他的能量观点的时候，德国学者亥姆霍兹在柏林也宜读了同样课题的论文．在这篇论文里，他分析了化学能、机械能、电磁能、光能等不同形式的能的转化和守恒，并且把结果跟永动机不可能制造成功联系起采，他认为不可能无中生有地创造一个永久的推动力，机器只能转化能量，不能创造和消灭能量．亥姆霍兹在论文里对能量守恒定律作了一个清晰、全面而且概括的论述，使这一定律为人们广泛接受．在19世纪中叶，还有一些人也致力于能量守恒地研究．他们从不同的角度出发，彼此独立地研究，却几乎同耐发现了这一伟大的定律．因此，能量守恒定律的发现是科学发展的必然结果．此时，能量转化和守恒定律得到了科学界的普遍承认．这一原理指出：自然界的一切物质都具有能量，对应于不同的运动形式，能量也有不同的形式，如机械运动的动能和势能，热运动的内能．电磁运动的电磁能，化学运动的化学能等，他们分别以各种运动形式特定的状态参量来表示。

能量守恒定律与能源一、能量守恒定律┄┄┄┄┄┄┄┄①1．建立能量守恒定律的两类重要事实(1)确认了永动机的不可能性。

(2)发现了各种自然现象之间的相互联系与转化。

2．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另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。

3．机械能守恒定律与能量守恒定律的关系机械能守恒定律是普遍的能量守恒定律在特定背景下的一种特殊表现形式。

[说明]能量守恒定律的建立，是人类认识自然的一次重大飞跃。

它是最普遍、最重要、最可靠的自然规律之一，而且是大自然普遍和谐性的一种表现形式。

①[填一填]指出下列现象中能量的转化或转移情况：(1)植物的光合作用；________________________________________________________________________(2)雨天时出现雷电；________________________________________________________________________(3)人在跑步时，身体发热；________________________________________________________________________(4)手摇发电机发电使灯泡发光；________________________________________________________________________(5)风吹动帆船前进。

________________________________________________________________________ 解析：(1)植物利用太阳光进行化学合成，是光能转化为化学能；(2)出现雷电时，发出震耳欲聋的响声、耀眼的强光并放出热量，是电能变为声波能、内能和光能；(3)人跑步时身体发热，是身体剧烈运动时，加速人体内新陈代谢的生理机能，是人体内储存的化学能转化为内能；(4)发电机的动能转化为电能，电能使灯泡发光，是机械能转化为电能，电能转化为灯丝的光能和内能；(5)空气的流动形成风，风具有机械能，帆船前进具有的仍是机械能，是风的机械能转移给帆船，是机械能的转移。

能量守恒定律与能源
能量守恒定律是物理学中的一个基本定律，它指出在一个封闭系统中，能量的总量是保持不变的。

换句话说，能量既不能被创造，也不能被销毁，只能在不同形式之间进行转化。

能源是能够进行有用工作的物质或物理系统的内部性质。

能源可以以不同的形式存在，包括热能、动能、电能、化学能等。

能源是人类生产和生活的重要资源，对于社会经济的发展至关重要。

能源与能量守恒定律的关系在于能源是能量的一种表现形式。

能量守恒定律告诉我们能量不会凭空消失，只能进行转化。

当能源从一种形式转化为另一种形式时，能量的总量保持不变。

例如，当燃料燃烧时，化学能转化为热能和机械能。

这种转化过程中，能源的形式发生了变化，但能量的总量保持不变。

因此，能源的利用涉及到对能量守恒定律的应用。

通过合
理地转化和利用能量，人们可以实现能量的最大化利用，
从而提高能源利用效率，减少能源浪费，保护环境。

同时，能源供需平衡的问题也需要考虑能量守恒定律，确保能源
的稳定供应。