第七章10能量守恒定律与能源
- 格式:docx
- 大小:142.62 KB
- 文档页数:5
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。
7.10能量守恒定律与能源【自主学习】1.能量守恒定律:(1)导致能量守恒定律最后确立的两类重要事实是:确认了永动机的不可能性和发现了各种自然现象之间的和转化;(2)内容:能量既不会凭空,也不会凭空,它只能从一种形式为另一种形式,或者从一个物体到别的物体,在转化或转移的过程中,能量的总量。
2.能源和能量耗散:(1)人类对能源的利用大致经历了三个时期,即时期、时期、时期。
自工业革命以来,和成为人类的主要能源;(2) 和环境恶化已经成为关系到人类社会能否持续发展的大问题;(3)燃料燃烧时,一旦把热量释放出去,就不会再次聚集起来供人类重新利用。
电池中的化学能转化为电能,电能又通过灯泡转化为内能和光能,热和光被其他物质吸收之后变成周围环境的内能,我们无法把这些内能收集起来重新利用,这种现象叫做能量耗散;(4)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,但在可利用的品质上了,从便于利用的变成的了。
这是能源危机的深层次的含意,也是“自然界的能量虽然守恒,但还是要节约能源”的根本原因;(5)能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程的。
【课堂探究】一、能量守恒定律1.在验证机械能守恒定律的实验中,重物带着纸带下落时,计算结果发现,减少的重力势能的值大于增加的动能的值,即机械能的总量在减少。
原因是纸带和打点计时器之间的摩擦力和空气阻力对实验器材的作用。
这是否说明有一部分能量消失了呢?2.生活中还有很多能量转化或转移的例子,请同学们举出几例,并说明其中的能量转化或转移过程?3.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?4.能量守恒定律说明:能量守恒定律的建立,是人类认识自然的一次重大飞跃,是哲学和自然科学长期发展和进步的结果,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。
该定律是贯穿整个物理学的基本规律之一。
7.10 能量守恒定律与能源1.下列关于能的转化与守恒定律的说法错误的是()A.能量能从一种形式转化为另一种形式,但不能从一个物体转移到另一物体B.能量的形式多种多样,它们之间可以相互转化C.一个物体能量增加,必然伴随着别的物体能量减少D.能的转化与守恒定律证明了能量既不会产生也不会消失2.下列对能量耗散的理解正确的是()A.能量耗散说明能量在不断的减少B.能量耗散遵循能量守恒定律C.能量耗散导致能量品质降低D.能量耗散是指其他形式的能量转化为环境的内能后,我们无法将分散在环境中的内能重新收集起来加以利用的现象3.关于做功和物体动能变化的关系,正确的是()A.只要动力对物体做功,物体的动能就增加B.只要物体克服阻力做功,它的动能就减少C.外力对物体做功的代数和等于物体的末动能与初动能之差D.动力和阻力都对物体做功,物体的动能一定变化4.一颗子弹以某一水平速度击中了静止在光滑水平面上的木块,并从中穿出.对于这一过程,下列说法正确的是()A.子弹减少的机械能等于木块增加的机械能B.子弹和木块组成的系统机械能的损失量等于系统产生的热量C.子弹减少的机械能等于木块增加的动能与木块增加的内能之和D.子弹减少的动能等于木块增加的动能与子弹和木块增加的内能之和5.物体以60 J的初动能从A点出发沿一斜面向上运动,当它到达某一高度时,动能损失了50 J,而机械能损失了10 J,则该物体返回A点时动能为多少?一、选择题1.下列关于能量转化的说法中正确的是( )A .举重运动员把重物举起来,体内一部分化学能转化成重物的机械能B .电流通过电阻丝时电能转化为内能C .内燃机做功过程实现了燃料的化学能和机械能的转化D .水流冲击水轮发电机,水流的动能转化成电能2.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光焰;降落伞在空中匀速下降;条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈,线圈中产生电流.上述不同现象中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3.从地面竖直向上抛出一个质量为m 的小球,小球上升的最大高度为H .设上升过程中空气阻力F f 恒定.在小球从抛出到上升至最高处的过程中,下列判断正确的是( )A .小球的动能减少mgHB .小球的动能减少F f HC .小球的机械能减少F f HD .小球的机械能减少(mg +F f )H4.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5.一质量均匀的不可伸长的绳索(其重力不可忽略)A 、B 两端固定在天花板上,如图所示,今在最低点C 施加一竖直向下的力将绳拉至D 点,在此过程中绳索AB 的重心位置将( )A .逐渐升高B .逐渐降低C .先降低后升高D .始终不变6.如图所示,足够长的传送带以v 匀速传动,一质量为m 的小物块A 由静止轻放于传送带上,若小物体与传送带之间的动摩擦因数为μ,当物体与传送带相对静止时,转化为内能的能量为( )A .m v 2B .2m v 2 C.14m v 2 D.12m v 27.质量为m 的物体,在距地面h 高处以13g 的加速度由静止竖直下落到地面,下面说法中正确的是( )A .物体的重力势能减少13mghB .物体的机械能减少23mghC .物体的动能增加13mghD .物体的重力做功mgh8.如图所示,卷扬机的绳索通过定滑轮用力F 拉位于粗糙斜面上的木箱,使之沿斜面加速向上移动,在移动过程中,下列说法正确的是( )A .F 对木箱做的功等于木箱增加的动能与木箱克服摩擦力所做的功之和B .F 对木箱做的功等于木箱克服摩擦力和克服重力所做的功之和C .木箱克服重力做功等于木箱增加的重力势能D .F 对木箱做的功等于木箱增加的机械能与木箱克服摩擦力所做的功之和9.如图所示,一根轻弹簧下端固定,竖立在水平面上.其正上方A 位置有一只小球.小球从静止开始下落,在B 位置接触弹簧的上端,在C 位置小球所受弹力大小等于重力,在D 位置小球速度减小到零.下列对小球下降阶段的说法中正确的是( )A .在B 位置小球动能最大 B .在C 位置小球动能最大C .从A →C 位置小球重力势能的减少量大于小球动能的增加量D .从A →D 位置小球重力势能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量二、非选择题10.如图所示为推行节水灌溉工程中使用的转动式喷水龙头的示意图.喷水口离地面的高度为5 m ,用效率为50%的抽水机从地下20 m 深的井里抽水,使水充满喷水口并以恒定的速率从该水龙头沿水平方向喷出.喷水口横截面积为10 cm 2,其喷灌半径为10 m .水的密度为1×103 kg/m 3,若不计空气阻力.带动该抽水机的电动机的最小输出功率为________W(g 取10 m/s 2).11.质量为m的小球被系在轻绳的一端,在竖直平面内做半径为R的圆周运动如图所示,运动过程中小球受到空气阻力的作用,设某一时刻小球通过轨道的最低点,此时绳子的张力为7mg,此后小球继续做圆周运动,经过半个圆周恰能通过最高点,求在此过程中转化的内能.12.如图所示,一质量为m的滑块从高为h的光滑圆弧形槽的顶端A处无初速度地滑下,槽的底端B与水平传送带相接,传送带的运行速度恒为v0,两轮轴心间距为l,滑块滑到传送带上后做匀加速运动,滑到传送带右端C时,恰好加速到与传送带的速度相同,求:(1)滑块到达底端B时的速度大小v B;(2)滑块与传送带间的动摩擦因数μ;(3)此过程中,由于克服摩擦力做功而产生的热量Q.参考答案1.解析:选A.能量可以在不同物体之间转移也可以相互转化,但能的总量保持不变. 2.答案:BCD 3.答案:C4.解析:选BD.由能量守恒定律可知对子弹来讲,减少的机械能一是用于木块增加动能,二是用于增加木块和子弹的内能,D 对.对子弹和木块来讲减少的机械能只用来增加它们的内能,B 对,A 、C 错5.解析:由A 点上升到某一点:动能损失ΔE k1=50 J ,机械能损失ΔE k2=10 J .由此可知由此点上升到最高点:动能损失ΔE k2=10 J.设机械能损失为ΔE 2,则有ΔE k1ΔE k2=ΔE 1ΔE 2,可知ΔE 2=2 J.全程机械能损失为(10+2)×2 J =24 J , 该物体返回A 点时动能为(60-24)J =36 J. 答案:36 J1.解析:选ABCD.物体被举高时,机械能增加,增加的机械能由人体内化学能转化而来,A 对;电流通过电阻丝时,电阻丝内能增加,这由电能转化而来,B 对;内燃机中燃料燃烧,将化学能转化为内能,再进一步转化为机械能,C 对;水力发电的原理就是将水的动能转化成电能,D 对.2.解析:选AD.四个现象中物体运动过程中都受到运动阻力,汽车主要是制动阻力,流星、降落伞是空气阻力,条形磁铁下落受磁场阻力,因而物体都克服阻力做功,故A 对;四个物体运动过程中,汽车是动能转化成了内能,流星、降落伞、条形磁铁是重力势能转化成其他形式的能.总之都是物体的机械能转化为其他形式的能量,故D 对.3.解析:选C.小球的动能减少量等于合力做的功,即ΔE k 减=(mg +F f )H ,A 、B 错,小球机械能的减少量等于克服阻力做的功,即ΔE 减=F f H ,C 对,D 错.4.解析:选A.冰箱压缩机虽然制冷,但压缩机电机有电流流过,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,所以房间温度会升高,A 正确.5.解析:选A.由功能关系可知,拉力对绳做正功机械能增加,而动能初、末状态均为零,所以绳的重力势能增加,重心升高,故A 对.6.答案:D7.解析:选BCD.由题意知物体所受的合力F =ma = 13mg ,方向向下.8.解析:选CD.克服重力做的功等于物体重力势能的增加ΔE p =W G ,C 正确.由动能定理:-W G -WF f +W F =12m v 2,W F =12m v 2+W G +WF f =ΔE k +ΔE p +WF f ,A 、B 不对;D 对.9.解析:选BCD.小球动能的增加用合外力做功来量度,A →C 小球受的合力一直向下,对小球做正功,使动能增加;C →D 小球受的合力一直向上,对小球做负功,使动能减小,所以B 正确.从A →C 小球重力势能的减少等于小球动能的增加和弹性势能之和,所以C 正确.A 、D 两位置动能均为零,重力做的正功等于弹力做的负功,所以D 正确.10.解析:水离开管口后,可以认为是做平抛运动,落地时间t =2hg=1 s ,则离开管口时的速度v =xt=10 m/s ,1 s 内所喷水的质量:m =ρS v =10 kg.1 s 内喷出水的动能E k=12m v 2=500 J .抽水机抽水,1 s 内水获得的重力势能E p =mg (h +H )=2500 J ;1 s 内抽水机对水做功为W =E k +E p =3000 J .则带动抽水机的电动机的最小输出功率P =Wηt=6000W.答案:600011.解析:设小球通过最低点时绳子张力为F T 1,根据牛顿第二定律得F T 1-mg =m v 21R将F T 1=7mg 代入得E k1=12m v 21=3mgR .经过半个圆周恰能通过最高点,则mg =m v 22R此时小球的动能E k2=12mgR ,从最低点到最高点应用动能定理得 W F f -mg ·2R =E k2-E k1所以W F f =-12mgR ,由能量守恒可知,转化的内能为12mgR .答案:12mgR12.解析:(1)滑块在由A 到B 的过程中机械能守恒,可得mgh =12m v 2B,解得v B =2gh .(2)滑块在由B 到C 的过程中,应用动能定理得μmgl =12m v 20-12m v 2B ,解得μ=v 20-2gh2gl.(3)Q =F f ·l 相对=μmgl 相对, 又v 0=v B +μg t ,得l 相对=v 0t -v B +v 02t =(v 0-v B )22μg =(v 0-2gh )22μg,故Q =m (v 0-2gh )22.答案:见解析。
§7.10能量守恒定律与能源命题人:郑州星源外国语学校王留峰一、预习指导:1、了解各种不同形式的能,知道能量是一个重要的物理量2、知道确立能量守恒定律的两类重要事实3、能够叙述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4、认识建立能量守恒定律的重大意义5、了解能量耗散,了解自然界宏观过程中能量守恒以及能量转化和转移的方向性,认识提高能量利用效率的重要性6、知道能源短缺和环境恶化是关系人类到人类社会能持续发展的大问题,增强节约能源和环境保护意识7、阅读课本P75—P76二、问题思考:1、能量守恒定律是一个人发现的吗?2、既然能量是守恒的,我们为什么还要节约能源?3、通过学习能量守恒定律,你受到了什么启示?三、新课教学:【例l】美国《科学美国人》杂志曾刊登的“地球的能量资源”一文提供如下数据.其中到达地球表面的太阳能的几条主要去路如下表所示.请选用以上数据计算:(1)地球对太阳能的利用率约是多少?(2)如果让地球上水循环资源的1%来发电,全世界能建多少个像我国三峡水电站(功率是1820万千瓦)这样规模的水电站?这一计算结果说明了什么?【例2】三峡水力发电站是我国最大的水力发电站.三峡水库二期蓄水后,水位落差约135 m,水的流量约1.35×104m3/s船只通航需要约3500m3/s的流量,其余流量全部用来发电.水流冲击水轮机发电时,水流减少的机械能有20%转化为电能.(1)三峡发电站的发电功率是多少?(2)根据你对家庭生活用电量的调查,如果三峡电站全部用于城市生活用电,它可以满足多少个百万人口城市的生活用电?四、课后练习:1.(单选)质量为m的子弹,以速度v0水平射入放在光滑水平面上的质量为M的木块中(未穿出),从子弹射进木块到子弹刚相对于术块静止,下列结论错误的是( ) A.子弹动能的减少量与子弹克服摩擦力做功的数值相等B.子弹克服摩擦力做的功等于系统增加的内能C.子弹对木块的摩擦力做正功.其功的数值等于木块增加的动能D.子弹损失的机械能等于木块增加的动能和系统增加的内能之和2.(多选)一物体静止在升降机的地板上,在升降机加速上升的过程中.地板对物体的支持力所做的功等于( )A.物体势能的增加量B.物体动能的增加量新课标第一网C.物体动能的增加量加上物体势能的增加量D.物体动能的增加量加上克服重力所做的功3.(多选)下列说法正确的是( )A.做匀变速直线运动的物体机械能一定守恒B.外力对物体做功为零,物体机械能一定守恒C.做变速运动的物体机械能可能守恒D.受摩擦力作用的物体,机械能可能守恒4.能量守恒定律:能量既不会,也不会,它只会,或者,而在和的过程中,能量的总量保持不变.5.人类利用能源大致经历了三个时期:、、.6.叫能量耗散.7.(单选)利用下列哪种能源时,不会给人类带来污染( )A.煤B.石油C.天然气D.太阳能8.(单选)2I世纪人类主要开发利用的新能源( )A.地热能B.潮汐能C.风能D.核能9.(多选)下列说法中正确的是( )A.功和能是相同的概念,所以它们的单位相同B.功和能是两个不同的概念C.做功总伴有能量转化或转移D.功是能量转化的量度10.(多选)下列关于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.永动机随社会科技的发展而发展,迟早会研制成功D.石子从空中下落,最后停止在地面上,说明机械能消失了11.(单选)子弹以水平速度v射人静止在光滑水平面上的木块M,并留在其中,则( )A.子弹克服阻力做功与木块获得的动能相等B.子弹克服阻力做功小于子弹动能的减少C.子弹克服阻力做功与子弹对木块做功相等D.子弹克服阻力做功大于子弹对木块做功12.某海湾共占面积1. 0×107m2,涨潮时水深20 m,此时关上水坝闸门,可使水位保持20 m不变,退潮时,坝外水位降至18 m,假如利用此水坝建水电站,且重力势能转变为电能的效率是10%,每天有两次涨潮,问该电站一天能发出多少电能?(g取10 m/s2,不考虑浮力作用)。
第七章10 能量守恒定律与能源
能量守恒定律
我们可以从千差万别的自然现象中抽象出一个贯穿其中的量——能量,这说明不同的运动形式在相互转化中有数量上的确定关系。
初中学过的声、光、热、电、磁、力等各种现象,都与能量有着密切联系。
本章描述的机械能守恒定律是普遍的能量守恒定律的一种特殊形式。
包括机械能守恒在内的能量守恒思想的萌芽,尽管出现时都是十分模糊的,却是后人总结和概括出普遍的能量守恒定律的依据。
导致能量守恒定律最后确立的两类重要事实是: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与转化。
到了19世纪40年代前后,科学界已经形成了一种思想氛围,即用联系的观点去观察自然;不仅各种机械能之间可以相互转化,电流也可以产生化学效应,电现象和磁现象可以相互转化,热和电也可以相互转化……这预示着,把分立的环节连成一体的时刻已经到来,也就是到了建立能量转化与守恒定律的时候了。
在这种情况下,不同国家、不同领域的十几位科学家,以不同的方式,各自独立地提出: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。
这个规律叫做能量守恒定律(law of energy conservation)。
其中,迈尔1、焦耳2、亥姆霍兹3的工作最有成效。
科学家们一直在关注自然现象之间的普遍联系
……
1801年戴维发现电流的化学效应(电和化学的联系)
1820年奥斯特发现电流的磁效应(电和磁的联系)
1821年塞贝克发现温差电现象(热和电的联系)
1831年法拉第发现电磁感应现象(电和磁的联系)
1840年焦耳发现电流的热效应(电和热的联系)
1842年迈尔表述了能量守恒定律,并计算出热功当量的数值(力和热的联系)
1843年焦耳测定了热功当量的数值(力和热的联系)
1847年亥姆霍兹在理论上概括和总结能量守恒定律
……
在能量守恒定律发现之后,曾有人怀疑某种过程“能量不守恒”。
但是,进一步研究又发现,原来是漏掉了人类尚不认识的一种新形式的能量。
如果把这种新形式的能量计算在内,总能量依然守恒。
能量守恒定律经受住了新的检验。
能量守恒定律的建立,是人类认识自然的一次重大飞跃,是哲学和自然科学长期发展和进步的结果。
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。
和谐美是科学的魅力所在。
问题与讨论
既然能量是守恒的,不可能消失,为什么我们还要节约能源?
1迈尔(Julius Robert Mayer,1814~1878),德国物理学家和医生。
2焦耳(James Prescott Joule,1818~1889),英国物理学家。
3亥姆霍兹(Hermann von Helmholtz,1821~1894),德国物理学家和生理学家。
能源和能量耗散
能源是人类社会活动的物质基础。
人类对能源的利用大致经历了三个时期,即柴薪时期、煤炭时期、石油时期。
自工业革命以来,煤和石油成为人类的主要能源。
到了20世纪50年代,世界石油和天然气的消耗量超过了煤炭。
然而,
煤炭和石油资源是有限的。
以今天的开采和消耗速度,石油储藏将在百年内用尽,煤炭资源也不可能永续利用。
与此同时,大量煤炭和石油产品在燃烧时排出的气体改变了大气的成分,甚至加剧了气候的变化。
能源短缺和环境恶化已经成为关系到人类社会能否持续发展的大问题。
煤炭和石油是古代植物和动物的遗体在地层中经过一系列生物化学变化而生成的,与古生物化石有些相似,所以也叫做化石能源。
另一方面,燃料燃烧时一旦把自己的热量释放出去,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,电能又通过灯泡转化成内能和光能,热和光被其他物质吸收之后变成周围环境的内能,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。
城市的工业和交通急剧发展,给人们的生活带来方便的同时,也使得城市环境过多地接收了耗散的能量,使城市环境的温度升高。
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,能量在数量上虽未减少,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。
这是能源危机的深层次的含意,也是“自然界的能量虽然守恒,但还是要节约能源”的根本原因。
能量的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。
能源的利用受这种方向性的制约,所以能源的利用是有条件的,也是有代价的。
问题与练习
1.生活中的许多用品都可以看做能量转换器,它们把能量从一种形式转化为另一种形式。
请观察你家中的各种生活用品,分别指出它们工作时发生了哪些能量转化。
图7.10-1 一座房屋的红外照片(红外照片是不能分辨颜色的,
图中的颜色是为区分不同的温度而在照片处理时加上的)。
可
以看出,由于取暖和使用电器,室内温度比室外高。
热量散失
到室外后,不能回收重新利用。
2.三峡水力发电站是我国最大的水力发电站,
平均水位落差约100 m,水的流量约1.35×104 m3/s。
船只通航需要约3 500 m3/s的流量,其余流量全部用来发电。
水流冲击水轮机发电时,水流减少的机械能有20%转化为电能。
(1)按照以上数据估算,三峡发电站的发电功率最大是多少?
(2)根据你对家庭生活用电量的调查,如果三峡电站全部用于城市生活用电,它可以满足多少个百万人口城市的生活用电?
3.为了节约能源,从个人的角度讲,你能做些什么?从社会的角度讲,你能为决策者提出什么建议?
第七章课题研究
潮汐现象
很久以前,人们就注意到了大海有节律的潮涨潮落,并把这一现象称为潮汐。
有一幅著名的对联,“海水朝朝朝朝朝朝朝落,浮云长长长长长长长消”,它利用中国汉字一字多音多义的特点,描绘了这一变幻多姿的景色,读后使人产生无限遐想。
第一部分潮汐的形成
在大部分地区,潮汐一天涨落两次,称为半日潮。
也有的地区一天涨落一次,称为全日潮。
半日潮的两次高潮之间的时间间隔约为12小时25分。
(根据这个数据猜测:潮汐现象可能与什么有关?)高潮时的最大高度减去低潮时的最小高度称为潮差。
世界各地的平均潮差为1~3 m。
但有些地方,如加拿大的芬迪湾,潮差可高达20 m。
图课1 潮汐现象
图课2 半日潮与全日潮示意图
很早人们就开始寻找潮汐节律性变化的原因,并注意到潮汐与月亮的关系,但不能做出深入的解释。
直到牛顿发现了万有引力定律,才在其巨著《自然哲学的数学原理》中解释了潮汐现象。
法国天文学家拉普拉斯在《天体力学》中进一步发展了牛顿的潮汐理论。
目前,高速电子计算机的应用推进了潮汐预报技术,但仍没有全面了解潮汐的过程。
1.请你根据所学的知识并查阅资料,初步解释潮汐形成的原因。
2.除了每日发生的潮汐之外,每月还会出现两次潮差最大(称为大潮)和潮差最小(称为小潮)的现象。
请尝试说明在什么情况下会出现大潮或小潮。
3.如果你生活在海边,还可以自己动手制作一个简单的潮汐表。
把一根直杆固定在海滩,每天记录海水最高和最低时的高度以及发生的时间。
你的数据能够说明你的理论吗?
第二部分潮汐发电
古人曾用“来疑沧海尽成空,万面鼓声中”来形容钱塘大潮这一奇观。
在这壮丽的现象背后,隐藏着巨大的可以被开发的能量。
在古代,我国和西方的沿海居民都有用潮汐力碾磨谷物、切割木材的记载。
随着科技的发展,现在潮汐能已经用来发电。
图课-3简单说明了利用潮汐发电的过程。
请结合这幅图,并查阅相关资料,研究以下问题。
图课3 潮汐发电的原理
1.潮汐发电涉及哪些能量转化的过程?
2.要建造一个潮汐电站,需要具备哪些自然条件?我国哪些地区适合建造潮汐电站?3.讨论潮汐电站的优点和缺点。