高中物理第七章机械能守恒定律第10节能量守恒定律与能源学案解析版新人教版必修2

第10节能量守恒定律与能源一、概述(介绍本课时内容在本章中的作用，主要学习内容，具体细化的三维学习目标，重点、难点，学习本节学生的优势和不足，主要学习活动和预期学生表现性成果) 本节在本章中的作用，主要学习内容：本节做为本章的最后一节，是机械能守恒的进一步提升，是对本章知识的总结与拓展，主要内容分为两部分，第一部分能量守恒定律，从机械能守恒定律向普遍的能量守恒定律拓展，阐述了能量守恒定律推出的艰辛历程，让学生感受物理规律得出的历程，使学生体会科学家不畏艰辛的探索精神．并且指出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，展示了科学的和谐美。

第二部分，能源和能量耗散，从生活实际出发，让学生了解自然界中热传导过程和能量转化、转移是有一定方向的，让学生了解能源对人类文明的意义和由能源带来的环境问题，引入可持续发展的概念。

让学生认识节约能源。

具体细化的三维学习目标：知识与技能1．明确能量可发生相互转化，理解能量守恒定律，知道类永动机不可能实现。

2．了解什么是常规能源，什么是新型能源，知道能量转化和转移的方向性3．通过能量转化和转移的方向性，认识提高效率的重要性4．了解能源与人类生存和社会发展的关系，使学生认识能源的合理利用与环境保护对可持续发展的重要意义过程与方法1．通过能量守恒定律事例分析，提高分析问题和理论联系实际的能力2．通过阅读教材，感受物理规律得出的历程，体会哲学和自然科学长期发展和进步历程情感态度价值观1．学习科学家不畏艰辛的探索精神、体验科学的和谐美，了解大量的能源消耗带来的全球性环境问题，树立环保意识2．感知我们周围能源的耗散，树立节能意识教学重点能量守恒定律，节约能源的意义教学难点用能量守恒定律解决具体问题学习本节学生的优势和不足学生通过机械能的学习，已经形成了有关能量转化的一些图景，体会到能量概念是对自然现象的抽象与概括，具备了从“机械能的转化与守恒”联想扩展到“自然界中各种能量在转化和转换中总能量是否会守恒”的基础，但具体事例解决缺乏分析方法和策略。

能量守恒定律与能源【教学目标】1 ．理解能量守恒定律,知道能源和能量耗散.2．通过对生活中能量转化的实例分析,理解能量守恒定律确实切含义.3．用能量的观点分析问题应该深入学生的心中,由于这是最本质的分析方法.4．感知我们周围能源的耗散,树立节能意识.5．学生在学习了机械能守恒定律之后拓展到能量守恒是不难接受的,特别是学生通过对自然界的熟悉、生物课的学习、化学课的学习,都学到了很多种类的能量,在这节课中把这些能量间的关系综合起来是有很大意义的.【教学重点】1 ．能量守恒定律的内容.2．应用能量守恒定律解决问题.【教学难点】1 ．理解能量守恒定律确实切含义.2．能量转化的方向性.【教学思路】通过阅读让学生体会自然界中能量确实良转化与守恒关系,鼓励学生得出问题,理解能量品质、能量耗散等概念.新课程更多地与社会实际相联系,鼓励学生提出问题.本节“思考与讨论〞对能源问题做了讨论, 这是一个质疑的范例. 它引导我们考虑能量转化和转移的方向性.从物理学的角度研究宏观过程的方向性, 在现阶段只需用一些简单的实例, 让学生初步地体会一下就可以了.例如：摩擦力做功的过程,要损耗机械能而生热,产生的热不可能全部转化为机械功.在其他的宏观过程中也是如此,例如：两种气体放到一个容器内,总会均匀地混合到一起, 但不会再自发地别离开来. 通过实例说明. 在能量的转化和转移过程中, 能量是守恒的, 但能量的品质却降低了,可被人直接利用的能在逐渐减少,这是能量耗散现象.所以,能量虽然守恒,但我们还要节约能源.【教学方法】教师启发、引导,学生自主阅读、思考,讨论、交流学习成果.【教学准备】玻璃容器、沙子、小铁球、水、小木块.【教学过程】 教学划、节教学内容师生互动 设计意图注引入 请举几个能量转化的例 子.师：我们已学习了多种形式的能, 请同学们说出你所知道的能量形式.我 们还知道不同量之间是可以相互转化 的,请举几个能量转化的例子.生1:电灯能够发光是由于电能转化 为了光能.师：当电灯发光的同时.还能感觉 到电灯是热的,说明什么问题呢？生1:说明在电能转化为光能的同时 还产生了热能.生2:我举一个例子,当两个物体相 互摩擦的时候,它们的温度会升高,这 个过程中机械能转化为内能.生3:在火箭发射的时候,推进剂燃 烧产生的化学能转化为火箭的机械能.生4:汽车在行驶过程中,汽车内燃 机产生的化学能转化为汽布的机械能.师：刚刚同学们分析得都很好,看 起来自然界除了我们在上几节学过的机 械能之外,还有各种各样的能量,机械 能守恒定律成立的条件是什么？生：机械能守恒定律成立的条件是 只有重力或弹力做功.师：我们看一卜卜面几种情况卜物 体所处的系统机械能是否守恒. 举例说 明与日常生 活贴近,激发 学生的学习 兴趣,激发学 生的好奇心 和探索欲.量恒恒能守守 一、能量守恒定律能量既/、会消灭,也 师：大豕看这1—个问题：小球运 动过程中机械能是否守恒？请说出小球 利用提 问的方式引定律不会创生,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/、父. 运动过程中能量的转化情况.生：小球在运动过程中机械能不守恒,根据机械能守恒定律成立的条件是只有重力或弹力做功,在小球卜落的过程中,除了受到的重力做功之外,还启沙子对它做功,沙子对铁球做负功,铁球在下落过程中机械能是减少的.师：从这个问题中我们可以得到什么结论？生：外力〔除了重力和弹力之外的力〕对系统做负功,系统的机械能减少.［演示实验2:用手提一个物体匀速上升,让学生分析机械能的变化情况〔物体可以是身边的物体,例如黑板擦、课本等等〕］师：这个物体在运动过程中机械能是否守恒,如果不守恒,原因是什么, 机械能是怎样变化的？生：这个物体在运动过程中机械能不守恒,原因是不符合机械能守恒定律成立的条件,有外力对物体做了功,这个力是人对物体向上的拉力.在运动过程中,物体动能没有发生变化,而物体的重力势能增加了,所以系统的机械能是增加的.师：我们可以得出什么结论？生：当外力〔除了重力或弹力以外的力〕对物体做正功,物体的机械能增力口,物体机械能的增加量等于外力对物体做的功.师：从这两个例子中我们能够得出入,便于学生接受什么结论？生：物体所处的系统机械能守恒是有条件的,当外力对物体做功时,系统的机械能不守恒,此时外力对系统做的功等于系统机械能的变化.师：这里的外力是指的什么？生：这里的外力是指的除了物体本身重力和弹力之外的力.师：这个结论叫做功能原理.从这两个例子中我们可以看到,机械能守恒定律并不是自然界中最根本的守恒定律,当涉及到多个能量之间的相互转化时,我们应该怎样研究这些能量之间的关系呢？师：卜卸大豕后下书中启美能重守恒定律建立的过程,答复相应的问题.〔学生阅读课本,总结能量守恒定律的表达方式〕师：导致能量守恒定律最后确立的两类重要事实是什么？生：导致能量守恒定律最后确立的两类重要事实是确立了永动机的/、可能性和发现了各种自然现象之间的相互联系与转化.师：能量守恒定律的内容是什么？生：能量既/、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/、父.师：能量守恒定律是一个人发现的思考问题：导致能量守恒定律最后确立的两类重要事实是什么？吗？生：能量守恒定律不是一个人发现的,到了19世纪40年代前后.科学界已经形成一种思想气氛,即用联系的观点去观察自然,各种不同能量可以相互转化,这预舟t到了把分立环节连成一体的时候了,也就是到了建立能量转化与守恒止禅的时候了,不同国豕、不同领域的十几位科学家,以/、同的方式, 各自独立提出了能量守恒定律的内容：能量既/、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/、变.师：看起来能量守恒定律是人类进步的一个必然的结果,那么对能量守恒定律作出奉献比拟大的科学家是谁呢？生：对能量守恒定律奉献比拟大的科学家肩：德国物理学家和医生迈尔, 英国物理学家焦耳,德国物理和生理学家亥姆霍兹等人.师：能量守恒定律是建立在自然科学开展的根底上的,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开展,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认J热质说.把物体内能的变化与机械运动联系19世纪自然科学的三大发现之一,能量转化和守恒定律、细胞学说、达尔义的生物进化论起来.1800年创造伏打电池之后不久, 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,证实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有美,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、焦耳和英姆霍兹等人完成. 德国医生迈尔是从生埋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r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屡次实验, 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根底.在1847年,当焦耳宣布他的能量观点的时候,德国学者袤姆霍兹在柏林也宣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/、同形式的能的转化和守恒,并且把结果跟永动机/、可能制造成功联系起米,他认为/、可能无中生有地创『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、全而而且概括的论述,使这一定律为人们广泛接受.在19世纪中叶,还启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.因止匕,能量守恒定律的发现是科学开展的必然结果.此时,能量转化和守恒定律得到了科学界的普遍成认.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.当运动形式发生变化或运动量发生转移时,能量也从一种形式转化为另一种形式,从一个系统传递给另一个系统：在转化和传递中总能量始终/、变.恩格斯曾经把能量转化和守恒定律称为“伟大的运动根本规律〞,认为它的发现是19世纪自然科学的三大发现之一、〔另两个发现是细胞学说,达尔文的生物进化论〕师：通过学习能量守恒定律,你受到了什么启示？生：能量守恒定律的建立过程,是人类熟悉自然的一次重大的飞跃,是哲学和自然科学长期开展和进步的结果. 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.师：这位同学总结得很好,美是无处不在的,物理学中更是处处存在着美, 希望同学们在学习中汴意发现,注意体会,这样我们的学习将会更加的丰富多彩.源能耗和量二、能源和能量耗散燃料燃烧时一旦把自己的热量释放出去,它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,它又通过灯泡转化成内能和光能,热和光被其他物质吸收后变为周围划、境的内能,我们无法把这些内能收为用. 这种现象叫做能量的耗散.能量耗散与能量守恒是否矛盾,该怎样理解？我们为什么要节约能源呢？师：大家卜回思考这1—个问题：既然能量是守恒的,我们为什么还要节约能源.带着这个问题.大家阅读有关能量和能量耗散的内容,答复相关问题.〔学生阅读教材,了解人类应用能源的历程,能源对人类社会开展所起的作用；人类在利用能源的同时也对环境造成了严重污染〕师：什么是能量耗散？生：燃料燃烧时一旦把自己的热量释放出去,它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,它又通过灯泡转化成内能和光能,热和光被其他物质吸收后变为周围环境的内能,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.师：能量耗散与能量守恒是否矛盾, 该怎样理解？生：能量耗散和能量守恒并不矛盾, 能量耗散说明,在能源利用的过程中, 即在能量的转化过程中,能量在数量上并没有减少.但是可利用的品质上降低了,从便于利用变为不便于利用了.师：这说明什么问题？生：这说明能量的耗散从能量转化教师逐步设置疑问, 由浅到深,引导学生思考, 培养学生分析问题的习惯,让学生对能源的危机有所了解,进而能够唤起他们的环保、节能意识.说明：能量耗散和能量守恒并不矛盾,能量耗散说明,在能源利用的过程中,即在能量的转化过程中,能量在数量上并没有减少.但是可利用的品质上降低了,从便于利用变为不便于利用了.的角度反映出自然界中宏观过程的方向性.师：我们为什么要节约能源呢？生：正是由于能量转化的方向性, 能量的利用受这种方向性的制约,所以能量的利用是有条件的,也是有代价的.生：节约能源同时开发可再生能源.师：通过卜间材料的阅读.加深你对能源的理解.世界能源问题的解决途径是什么？能源,是人类敕以生存和进行生产的不可缺少的资源.近年来,随着生产力的开展和能源消费的土外长.能源问题已被列为世界上研究的重大问题之一、解决世界能源问题的根本途径,主要后两个方面：其一是广泛开源,具一是认真节流.所谓开源,就是积极开发和利用各种能源.在继续加紧石油勘探和寻找新的石油产地的同时,积极开发丰富的煤炭资源,还要大力开发水能,生物能等常规能源,增强核能、太阳能,风能、沼气,海洋能,地热能以及其他各种新能源的研究和利用,从而/、断扩大人类的能源资源的种类和来源.所谓节流, 就是要大力提倡节约能源.节能是世界上许多国家关心和研究的重要课题,甚至有人把节能称为世界的“第五大能源〞,与煤、石油和天然气、水能、核能等并列.在节能方面,在有方案地控制人口土外长的同时,重点要发挥先进科学技术的优势,提升各国的能源利用效率.如果世界各国家和各地区都能改良各种用能设备,不断提升能源的质量标准和降低单位产品的能耗,增强科学管理,适当限制生活能源的合理使用,就能使能源更加有效地用于生产和生活之中,从而解决人类面临的能源问题.课堂练习［课堂练习］卜列对能的转化和守恒定律的熟悉正确的是...( )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.必然后其他物体的能增加C. /、需要任何外界的动力而持续对外做功的机器永动机是/、口」能制成的D.石子从空中落卜, 最后停止在地面上,说明机械能消失了解析；能量守恒定律是指能量的总量/、变,但更重要的是指转化和转移过程中的守恒.在/、同形式的能量间发生转化, 在/、同的物体间发生转移./、需要任何外界动力做题巩周而持续对外做功的机器是违背能量守恒定律的, 是永远/、可能制成的.机械能转化成了其他形式的能量血/、能消失,能量是不会消失的.A选项是指/、同形式的能量间在转化,转化过程中是守恒的.B选项是指能量在/、同的物体问发生转移,转移过程中是守恒的.这正好是能量守恒定律的两个方面转化与转移.任何永动机都是/、可能制成的,它违背了能量守恒定律,所以ABC止确.D选项中后于的机械能在变化,比方受空气阻力作用,机械能可能要减少,但机械能并没有消失,能量守恒定律表明能量既/、能创生,也不能消失.故D是错的.小结小结：一、能量守恒定律1 .内容：能量既/、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.2.建立过程.二、能源和能量耗散1 .内容：能量转化具启方向性.2 .节约能源的重要意作业作业布置1.到网络上去查找, 有关能源的问题.稳固知识,开放性的作业,能激发学生学习物理的兴趣,培养学生的节能意识.【拓展延伸】地热什么是地热资源地球是一个巨大的热库,它由地壳、地幔和地核组成.我们知道越往地下温度越高,地热就是指地球内部蕴藏的能量.从地球外表往下正常增温梯度是每1000米增加25— 30C,在地下约40公里处温度可到达1200c,地球中央温度可到达6000c.由于构造原因,地球外表的热流量分布不匀,这就形成了地热异常,如果再具备盖层、储层、导热、导水等地质条件,就可以进行地热资源的开发利用.地热资源可以按多种方式分类.按赋存状态可分为水热型〔可进一步划分为蒸汽型和热水型地热资源〕、干热岩型和地压型地热资源；按技术经济条件可分为浅于2000米的经济型地热资源,和2000米至5000米的亚经济型地热资源；按成因可分为现〔近〕代火山型、岩浆型、断裂型、断陷盆地型和凹陷盆地型等；按温度可分为高温和中低温地热资源,其中大于150c的高温地热资源带主要出现在地壳表层各大板块的边缘, 如板块的碰撞带、板块开裂部位和现代裂谷带,小于150c的中、低温地热资源那么分布于板块内部的活动断裂带、断陷谷和凹陷盆地地区.地热资源赋存在一定的地质构造部位,有明显的矿产资源属性,因而对地热资源要实行开发和保护并重的科学原那么,北京的地热资源储量及分布,北京地区赋存有丰富的地热资源,据北京平原区地热地质构造格局、主要断裂构造展布方向、热储层埋深及地温场特征,北京市平原具备地热开发利用条件的地区分为：延庆、沙河、小汤山、北京城区、良乡、天竺、后沙峪、李遂、双桥、凤河营这10 个地热田.北京的地热有了长足的开展,已查明的地热田面积超过了1000 平方公里.投入开发利用的地热田有：东南城区、小汤山、顺义、良乡以及延庆.开凿成功的地热井有300余眼,出水温度在40—88℃之间,出水量到达1000方/日,开凿深度一般在2000米左右.近年来随着房地产和旅游业的快速开展,也加速了地热资源的开发利用,热水井的开凿深度也由2000 米增加到了3000米,有的甚至到达4000米.北京平原地区具有地热开发利用条件的2372kM2范围内,每年可采地热水总量为1. 087X 108m3,可利用总热量1. 903X 1013KJ,仅相当于全部储存热量3. 219X 1017KJ的0.006%,其资源的潜力是十分巨大的.北京的地热温泉水中富含有各种微量元素,其中锶、锂、偏硅酸已到达天然矿泉水标准,铁、氟等化学元素到达了医疗矿水标准. PH值在7. 5左右,属于偏碱性,矿化度较低,属于比拟优良的地热温泉水.地热资源是集热、矿、水三位一体的清洁而珍贵的矿产资源,在市政府治理大气污染、改善空气质量、举办2021 年奥运会的今天,选择地热水用于采暖、洗浴、文化娱乐、医疗、种养殖等,越来越受到各单位的欢送.据介绍,世界上只有 6 个国家的首都具有地热资源,北京是具备开采条件的城市之一.北京已发现有10 个低温地热田, 大多地热井水温约为50℃左右,个别到达70℃以上. 市内8 个主要城区的地下都有热源,预计每年可以开采地下热水近1200 万立方米,可以利用的热量折合成标准煤相当于9 万多吨.地热资源按温度可分为高温、中温和低温三类.温度大于150℃的地热以蒸气形式存在,叫高温地热；90℃ -150 ℃的地热以水和蒸气的混合物等形式存在, 叫中温地热；温度大于25℃、小于90℃的地热以温水( 25℃ -40 ℃)、温热水( 40℃ -60 ℃)、热水( 60℃ -90 ℃)等形式存在,叫低温地热.高温地热一般存在于地质活动性强的全球板块的边界,即火山、地震、岩浆侵入多发地区, 著名的冰岛地热田、新西兰地热田、日本地热田以及我国的西藏羊八井地热田、云南腾冲地热田、台湾大屯地热田都属于高温地热田.中低温地热田广泛分布在板块的内部,我国华北、京津地区的地热田多属于中低温地热田.地热能的利用主要有两种方式.中低温地热一般直接利用,即地热采暖、温室等,目前北京市地热利用就是这种方式.另一种是将高温地热转化为蒸汽,进而发电. lC _s 在我国,高温地热资源(温度高于150℃)主要集中在西藏南部、云南西部和台湾东部.我国最大的西藏羊八井地热电站,装机容量达25兆瓦,占拉萨电网供电量的一半左右. 与相对集中的高温地热不同,温度低于150℃的中低温地热资源那么普及全国各地,可以说整个中国大陆就是一个巨大的“地热田〞.尤其是东部沿海地区储埋藏浅、水质好,同时又多处在人口集中、城镇密布的地区,地热水的利用价值更高.专家们最看重的是其作为可替代能源具有清洁、无污染及经济效益好的特点.国际上也普遍利用地热资源.爱尔兰几乎全部家庭和大楼都用地热.美国和新西兰的许多城市也在使用地热采暖, 还有不少地方用地热加热温室. 有专家预计, 如果有效开发地热能源,地热能将供给全世界所需用电与热量的25％—50％.高温地热能主要用于发电,中低温地热能一般可直接利用〔供热、温室、旅游和疗养等〕. 在人们日益关注全球气候变暖和矿物燃料利用带来的各种环境污染的今天, 地热能作为一种清洁、无污染的能源而备受各国重视.地下热水和地热蒸气是由地球外表的大气降水渗漏到地壳下面,在地下不同深处被热岩体加热了所形成的. 地下水的深处循环和来自极深处的岩浆侵入到地壳后, 把热量从地下深处带至近表层.在有些地方,热能可随断层裂缝自然涌出,以热蒸气和热水的形式到达地面.这些天然出露的地下热水或蒸气叫做温泉. 温泉是在当前技术水平下最容易直接利用的一种地热资源.地热开发热背后的隐患. 地热是一种珍贵资源, 如果不开采而任其沉睡地下, 并不会增值, 是对资源的浪费.但如果缺少统筹方案而一哄而上,乱开乱采,也很容易造成资源的巨大浪费甚至破坏环境.地下热水位于地层深处,形成过程长,开采后难以用天然降水迅速补给.开采过多会造成资源枯竭,水位下降.已经有专家指出,地热的开发热将诱发地震.地热水是地球壳体的重要组成局部, 具有缓冲地基岩石板块应力的作用,并承受和分散地表压力.地下热水在被人类强行钻透深部岩层采集抽吸后, 因自然降水难以进入地下热水库存, 不可防止地产生空隙,导致大地的稳定性受到破坏.在山脉地区和城市高层建筑密集区域,地表压力更大,因此该区域的地下热水资源受破坏程度,将直接威胁到地理稳定性.一些专家指出：有的开发商不顾水文地质条件强行打井.在上个世纪70 年代,北京的地热井一般只打到1000 米深,而现在很多井打了3000 多米,甚至4000 米才出水.有的开发商的态度是：不管花多少钱,我的楼盘在这里我就要在这里打井.这样打的井已经很不经济.北京没打出水的井已有10 多口, 最典型的一口井打到4070米也没出水, 因钻机的水平到达极限而作罢.这种穷尽耗竭式的开采会破坏地质结构.目前的地热温泉开发热还造成地质勘探队伍的不稳定.据业内人士介绍,地质勘探队原来都有各自的专业分工,有的负责找煤矿,有的负责找铁矿,如此等等.从90 年代后,地矿系统也走向市场化,地热开发的热潮使得地矿队纷纷转向水文地质.这种现象在全国很普遍, 长此下去,将影响国家的后备资源储藏.有专家认为,实事求是地讲,任何情况下,即使从技术上来说地热能也不是可再生能源.但如果有限度的开采, 热量提取的速度不超过补充的速度,并采取回灌举措,那么地热能便可以再生.。

710 能量守恒定律与能源〖精讲细讲〗〖知识精讲〗知识点1 能量守恒定律（1）定律内容：能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式或从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中总的能量保持不变。

（2）某种形式的能量在减少，一定存在另一种形式的能量在增加，且减少量与增加量相等；某个物体的能量减少，一定存在另一个物体的能量增加，且减少量和增加量相等。

〖例1〗试说明下列现象中能量转化的情况。

①在水平公路上行驶的汽车，发动机熄火之后，速度越来越小，最后停止。

②植物的光合作用。

③用太阳能电池做动力的电动汽车在赛车场上奔驰。

④用柴油机带动发电机发电，供给电动水泵抽水，把水从低处抽到高处。

〖思路分析〗①发动机熄火后，速度减小，即机械能减小，速度减小的原因是汽车受到摩擦阻力的作用，此过程中将产生内能，因此此过程是：机械能转化为内能。

②植物的光合作用是：太阳能转化为化学能。

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。

第十节能量守恒定律与能源［学习目标］1. 了解各种不同形式的能，知道能量守恒定律确定的两个重要事实. 2.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. 3. 了解能量耗散，知道能源短缺和环境恶化问题，增强节约能源和环境保护意识.［学生用书F9i］、能量守恒定律(阅读教材P81)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.—拓展延伸?———(解疑难)—能量守恒定律的意义1 .确认了永动机是不可能制成的.2•反映了自然现象的普遍联系.3. 普遍性：能量守恒定律是分析解决问题的一个极为重要的方法，它比机械能守恒定律更普遍.4. 能量守恒定律是19世纪自然科学的三大发现之一.过:盈1.(1)随着科技的发展，永动机是可以制成的. ()(2) 太阳照射到地球上的光能转化成了其他形式的能量，但照射到宇宙空间的能量都消失了.()(3) 在水平路面行驶的汽车，关闭油门后慢慢停下来，说明能量正在消失. ()(4) 有种“全自动”手表，不用上发条，也不用任何形式的电源，却能一直走动，说明能量可以凭空产生.()提示：(1) X (2) X (3) X (4) X二、能源和能量耗散(阅读教材P82)1. 能量耗散燃料燃烧时把自己的热量释放出去，电池中的化学能转化为电能，它又通过灯泡转化成内能和光能总，热和光被其他物体吸收之后变成周围环境的内能，我们无法把这些散失的能量收集起来重新利用.2. 能量转化的方向性与节约能源的必要性能量耗散反映了能量转化的宏观过程具有方向性』以能源的利用是有条件的，也是有代价的，所以自然界的能量虽然守恒』还是很有必要节约能源.拓展延伸? --------------------------------------------------------- (解疑难)能源危机的含义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.吐曲2.(1)能量能从一种形式转化为另一种形式，也能从一个物体转移到另一个物体.()(2) 能量在转化过程中变少的现象叫能量的耗散. ()(3) 既然能量守恒，所以不必担心会发生“能源危机”.() 提示：(1) V (2) X (3) X能量守恒定律的应用［学生用书P 92］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 .表达式(1)己初=E 末，初状态各种能量的总和等于末状态各种能量的总和.(2) △丘增=厶E 减，增加的那些能量的增加量等于减少的那些能量的减少量.3. 应用步骤自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，下列说法正确的是( )A. 机械能守恒B. 能量正在消失C. 只有动能和重力势能的相互转化D. 减少的机械能转化为内能，但总能量守恒［解析］自由摆动的秋千摆动幅度越来越小， 说明机械能减少，摩擦阻力对秋千做负功, 使减少的机械能转化为内能，正确选项为 D, A B 、C 错误.［答案］D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.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［解析］这三个现象中物体运动过程中都受到运动阻力，汽车主要受摩擦阻力，流星、 降落伞受空气阻力，选项 A 正确；三个物体运动过程中，汽车是动能转化成了内能，流星、 降落伞是重力势能转化成其他形式的能， 总之是机械能转化成了其他形式的能， 选项D 正确.［答案］AD(2014 •高考广东卷)如图是安装在列车车厢之间的摩擦缓冲器结构图，图中①和②为楔块，③和④为垫板, 楔块与弹簧盒、垫板间均有摩擦，在车厢相互撞击使弹簧压缩的过程中()特别提醒： (1)机械能守恒定律实际上是能量守恒定律的一种特殊形式.(1) 明确研究对象及研究过程.(2) 明确该过程中，哪些形式的能量在变化.⑶ 确定参与转化的能量中，哪些能量增加，哪些能量减少.⑷ 列出增加的能量和减少的能量之间的守恒式 (或初、末状态能量相等的守恒式 ).(2)应用能量守恒定律解题时, 转移.定要分清系统中有哪些形式的能,什么能发生了转化或 讲塚结台 衆人探究知识点一W 一典例题纽 ________________(自选例题，启迪思维)筋iZ1A. 缓冲器的机械能守恒B. 摩擦力做功消耗机械能C. 垫板的动能全部转化为内能D. 弹簧的弹性势能全部转化为动能［解析］由于车厢相互撞击使弹簧压缩的过程中存在克服摩擦力做功，所以缓冲器的机 械能减少，选项 A 错误、B 正确；弹簧压缩的过程中，垫板的动能转化为内能和弹簧的弹性 势能，选项C 、D 错误.［答案］B［规律总结］不同形式的能量可以相互转化，在转化过程中能量的总量保持不变，明确 能量的转化形式是解题的关键.对功与能关系的理解［学生用书P 92］ 1 .功是能量转化的量度不同形式的能量之间的转化是通过做功实现的.做功的过程就是各种形式的能量之间转 化（或转移）的过程.且做了多少功，就有多少能量发生转化 （或转移），因此，功是能量转化的量度.2. 不同形式的能量变化与不同的功对应功能的变化表达式重力做功正功重力势能 减少重力势能 变化WG= E pi —乐负功 重力势能 增加 弹力做功正功弹性势能 减少 弹性势能 变化W 弹=E?i — E p2负功弹性势能 增加 合力做功正功 动能增加 动能变化W^= E K 2 — E ki负功 动能减少除重力（或系统内弹 力）外其他力做功正功 机械能增 加机械能变 化W 外=E ? — E i负功机械能减 少特别提醒：（1）功和能的本质不同， 并且功和能也不能相互转化， 而只能是通过做功实现能量的转化.⑵ 以系统为研究对象时，内力做功的过程也伴随着能量的转移或转化. 一个盛水袋，某人从侧面缓慢推装液体的袋壁使它变形至如图所示位置，则此过程中袋和液体的重心将（）A. 逐渐升高C.先降低再升高［解析］人对液体做正功，液体的机械能增加，液体缓慢移动可以认为动能不变，重力 势能增空一典例题纽 _________________（自选例题，启迪思维）D.始终不变加，重心升高，A正确.［答案］A(2015 •桂林高一检测)如图所示，高h = 2 m的曲面固定不动•一个质量为 1 kg的物体,2由静止开始从曲面的顶点滑下，滑到底端时的速度大小为 4 m/s. g取10 m/s .在此过程中，下列说法正确的是()A. 物体克服摩擦力做功20 JB. 物体的动能增加了8 JC. 物体的重力势能减少了20 JD. 曲面对物体的支持力对物体不做功一 1 2 1 2［解析］根据动能定理得mgh^ W/= ?mv = x 1X4 J= 8 J, B对.其中重力做功W G= mgh =1X 10X2 J= 20 J，故重力势能减少20 J, C对.所以摩擦力做功W= 8 J —20 J = - 12 J, A错.支持力始终与物体的速度垂直，故支持力不做功，D对.［答案］BCD如图所示，楔形木块abc固定在水平面上，粗糙斜面ab和光滑斜面be与水平面的夹角相同，顶角b处安装一定滑轮.质量分别为M rn(M>m的滑块，通过不可伸长的轻绳跨过定滑轮连接，轻绳与斜面平行.两滑块由静止释放后，沿斜面做匀加速运动.若不计滑轮的质量和摩擦，在两滑块沿斜面运动的过程中()A. 两滑块组成系统的机械能守恒B. 重力对M做的功等于M动能的增加C. 轻绳对m做的功等于m机械能的增加D. 两滑块组成系统的机械能损失等于M克服摩擦力做的功［解析］由于斜面ab粗糙，在两滑块沿斜面运动的过程中，两滑块组成系统的机械能不守恒，选项A错误.由动能定理，重力对M做的功大于M动能的增加，选项B错误.由功能关系，轻绳对m做的功等于m机械能的增加，选项C正确.由功能关系可知，两滑块组成系统的机械能损失等于M克服摩擦力做的功，选项D正确.［答案］CD［总结提升］应用功能关系解题的基本步骤(1) 明确研究对象.(2) 分析物体的运动过程并画图展示.(3) 分析力对研究对象的做功情况和能量转化形式.(4) 根据动能定理或能量守恒定律列方程求解.以例说法触类旁通［学生用书P93］典型问题一一“摩擦生热”问题的求解1 .静摩擦力做功不会引起系统机械能的变化. 静摩擦力做功的过程是系统中物体间的机械能发生转移的过程，不产生热量.2•滑动摩擦力做功一定会引起系统机械能的变化. 滑动摩擦力做功，一是会引起系统中物体间机械能的转移，二是会引起系统总机械能的减少，部分机械能转化为内能，产生热量.［范例］足够长的传送带以速度v匀速传动，一质量为m的小物体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卩，如图所示，当物体与传送带相对静止时，转化为内能的能量为（）2A. mv［解析］物体A被放于传送带上即做匀加速直线运动，加速度a = ^-mg L卩g,匀加速过m2 2 2v v v v程前进的距离X1= = .该时间内传送带前进的距离X2= vt = v •=—.2a2卩g 卩g卩g 所以物体相对传送带滑动距离故产生的内能0=卩mgA x=△ X= X2—X i =2v 1 2 .3 mg- =-mv, D正确.23 g 2［答案］D［名师点评］（1）滑动摩擦力做功时，机械能转化为内能. （2）—对滑动摩擦力做功产生的内能为Q= F f x相，其中F f指滑动摩擦力大小，x相指发生相对滑动的物体间的相对位移.如图所示，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v o水平射中木块，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L,子弹进入木块的深度为s.若木块对子弹的阻力F f视为恒定，则在此过程中产生的热量（）客_________ 比...........- ---------- L--------- H-• --------- £+$ --------1 2 1 2A. Q= F f(L+ s)B. Q= ~m\o—§mv解析：选CD.对木块：F f L = *Mv1 2 1 2对子弹：—F f( L+ s) = 2mv —^mv1 2 1 2联立可得，F f S = ^mv —^（阿依据能量转化和守恒定律，1 2 1 2Q= ^mv—歹曲m v产生的热量Q= F f S，故C、D正确.分层演练巩固落实［学生用书P94］C. 4mD.1m\/C. Q= F f sD. Q=苏―1( n)v2B. 2mV［随堂达标］1 •关于能量和能源，下列说法中正确的是（）A. 由于自然界的能量守恒，所以不需要节约能源B. 在利用能源的过程中，能量在数量上并未减少C. 能量耗散说明能量在转化过程中没有方向性D. 人类在不断地开发和利用新能源，所以能量可以被创造解析：选B.自然界的总能量是守恒的，能量只能从一种形式转化为另一种形式或从一个物体转移到另一个物体，能量不可能被创造；在利用能源的过程中，能量在数量上并未减少，能量耗散使能量的利用品质降低了，能量转化具有方向性，因此要节约能源，故B正确，AC、D错误.2.（2015 •眉山一中高一检测）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：选B.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均错误；由于摩擦力要做负功，机械能不守恒，故D错误；下滑过程中重力势能向动能和内能转化，故只有B正确.3. （2015 •吉安高一检测）设想在一间与外界绝热的房间里，有一台正在工作的电冰箱，如果电冰箱的门是开着的，那么室内的温度将（）A. 升高B.降低C.不变D.都有可能解析：选A.电冰箱是利用制冷剂，如氟利昂从箱内蒸发器处吸热而汽化后，到箱外冷凝器中放热液化，然后又到蒸发器中吸热汽化”如此循环而制冷的.由于蒸发器温度低，冷凝器温度高，制冷过程中，全靠压缩机将蒸发器中的氟利昂抽出再压缩到冷凝器中，以实现热量从低温物体传递到高温物体.其中压缩机对氟利昂蒸汽做了功.电能转化为内能，所以制冷剂从蒸发器吸收的热量比整台冰箱放出的热量要少，房间又是绝热的，故室内温度升高.故A正确，B、C D均错.4. （2015 •合肥高一检测）质量为m的物体在竖直向上拉力F的作用下从静止出发以2g 的加速度匀加速上升h,则（）A. 物体的机械能增加3mghB. 物体的重力势能增加mghC. 物体的动能增加FhD. 物体在上升过程中机械能守恒解析：选AB.由F—mg= 2mg得拉力F= 3mg机械能的增加等于拉力F做的功，即W= Fh= 3mgh A正确，D错误.重力势能的增加等于克服重力做的功mgh B正确.动能的增加2等于合力做的功，即弘=m-2 g • h = 2mghF r Fh, C错误.35. （选做题）（2014 •高考福建卷）如图，两根相同的轻质弹簧，沿足够长的光滑斜面放置，下端固定在斜面底部挡板上，斜面固定不动.质量不同、形状相同的两物块分别置于两弹簧上端. 现用外力作用在物块上，使两弹簧具有相同的压缩量，若撤去外力后，两物块由静止沿斜面向上弹出并离开弹簧，则从撤去外力到物块速度第一次减为零的过程，两物块（）A. 最大速度相同B. 最大加速度相同C. 上升的最大高度不同D. 重力势能的变化量不同解析：选C.当弹簧的弹力和物块重力沿斜面向下的分力大小相等时，物块的速度最大，由于两物块的质量不同，故两物块速度分别达到最大时，与质量大的物块接触的弹簧的形变量较大，根据能量守恒定律可知，质量大的物块的最大速度较小，选项A错误.刚撤去外力kx 时，两物块的加速度最大，根据牛顿第二定律得kx—mg n 0 = ma 0为斜面倾角），—g sin 0，由于两物块的质量不同，故两物块的最大加速度不同，选项B错误.从撤去外力到物块速度第一次减为零的过程中，弹簧的弹性势能全部转化为物块的重力势能，由于两物块质量不同，故上升的最大高度不同，选项C正确•两物块重力势能的变化量等于弹簧弹性势能的减少量，故重力势能的变化量相同，选项D错误.［课时作业］一、选择题1 .下列说法中正确的是（）A. 能就是功，功就是能B. 做功越多，物体的能量就越大C. 外力对物体不做功，这个物体就没有能量D. 能量转化的多少可以用做功来量度解析：选D.功和能是两个不同的概念，故选项A错误；做功的多少只是说明了能量转化的多少，而不能说明能量的多少，故选项B错误；外力是否做功不能说明物体能量的有无，故选项C错误；功是能量转化的量度，故选项D正确.2.（多选）（2015 •衡水高一检测）在巴塞罗那游泳世锦赛三米板决赛中何姿轻松夺冠. 若何姿的质量为m她入水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,在水中下降高度h的过程中，她的（g为当地重力加速度）（）A. 重力势能减少了mghB. 动能减少了FhC. 机械能减少了（F+ mghD. 机械能减少了Fh解析：选AD•重力势能的减少量等于重力做的功mgh A正确.动能的减少量等于克服合力做的功，为（F—mgh, B错误.机械能的减少量等于克服阻力F做的功Fh, C错误，D正确.3.（2015 •北京四中高一月考）如图所示，两个完全相同的物体分别自斜面AC和BC顶端由静止开始下滑，物体与两斜面的动摩擦因数相同，物体滑至斜面底部C点时的动能分别为E A 和E B,下滑过程中产生的热量分别为Q和Q,则（）A. E A>E B Q A=QB. E A=E B Q A>QC.E A>E B Q>QD.E A<E B Q>Q B解析：选A.设斜面倾角为0，底边长为b,则WF卩mg cos 0 • 一b—=卩mgb即COS 0摩擦力做功与斜面倾角无关，所以两物体的摩擦力做功相同，产生的热量相同•由题图知A 物体的重力做的功大于B物体的重力做的功，再由动能定理知，E A>E B.故A正确.3. （2015 •广州高一检测）如图所示，一块长木板B放在光滑的水平面上，在B上放一物体A,现以恒定的外力拉B由于A B间摩擦力的作用，A将在B上滑动，以地面为参照物，A、B都向前移动一段距离.在此过程中（）A. 外力F做的功等于A和B动能的增量B. B对A的摩擦力所做的功等于A的动能增量C. A对B的摩擦力所做的功等于B对A的摩擦力所做的功D. 外力F对B做的功等于B的动能增量解析：选B.物体A所受的合外力等于B对A的摩擦力，对物体A应用动能定理，则有B 对A的摩擦力所做的功等于A的动能增量，B正确.A对B的摩擦力与B对A的摩擦力是一对作用力与反作用力，大小相等，方向相反，但是由于A在B上滑动，A、B对地的位移不相等，故二者做功不相等，C错误.对B应用动能定理，W— W& △ E<B,即W= WF+ △ E<B,就是外力F对B做的功，等于B的动能增量与B克服摩擦力所做的功之和，D错误.由上述讨论知B克服摩擦力所做的功与B对A的摩擦力所做的功不相等，即W片△ E<A,W M△ E A+△ E B,故A错误.5.（2015 •宁波高一检测）蹦床运动员与床垫接触的过程可简化为下述模型：运动员从高处落到处于自然状态的床垫（A位置）上，随床垫一同向下做变速运动到达最低点（B位置），如图.有关运动员从A运动至B的过程，说法正确的是（）A. 运动员的机械能守恒B. 运动员的速度一直减小C. 运动员的机械能先增加后减小D. 运动员先失重后超重解析：选D.运动员从A运动至B的过程，床垫弹力对运动员做负功，运动员的机械能转化成了蹦床的弹性势能，运动员的机械能不断减小，A、C错.该过程运动员受到的合力先是向下后向上，加速度也是先向下后向上，所以运动员先失重后超重，D对.运动员的速度是先增加后减小的，B错.6.速度，沿斜面向上做匀减速运动，加速度的大小等于重力加速度的大小g.若物块上升的最大高度为H,则此过程中，物块的（）A. 动能损失了2mgHB. 动能损失了mgHC.机械能损失了mgH1D. 机械能损失了？mgH（多选）如图所示, 固定斜面倾角为定的初☆ 9.解析：选AC.物块以大小为g 的加速度沿斜面向上做匀减速运动，运动过程中 F 合=mg 一 1由受力分析知摩擦力 f = q mg 当上升咼度为 H 时，位移x = 2H,由动能定理得 △ H =- 2mgH 1由功能关系知 △ E = W/= — 2mgx=- mgH 选项A 、C 正确.7. (2015 •高考福建卷)如图，在竖直平面内，滑道 ABC 关于B 点对称，且 A B C 三点在同一水平线上•若小 滑块第一次由A 滑到C 所用的时间为t i ，第二次由C 滑到A ,所用的时间为t 2，小滑块两 次的初速度大小相同且运动过程始终沿着滑道滑行，小滑块与滑道的动摩擦因数恒定，则 ( )A . t 1<t 2B. t 1= t 2C. t 1>t 2D.无法比较t 1> t 2的大小解析：选A.在滑道AB 段上取任意一点 E,比较从A 点到E 点的速度V 1和从C 点到E 点 的速度V 2，易知V 1>V 2.因E 点处于“凸”形轨道上，速度越大，轨道对小滑块的支持力越小， 因动摩擦因数恒定， 则摩擦力越小，可知由A 滑到C 比由C 滑到A 在AB 段上的摩擦力小，因 摩擦造成的动能损失也小. 同理，在滑道BC 段的“凹”形轨道上， 小滑块速度越小，其所受 支持力越小，摩擦力也越小，因摩擦造成的动能损失也越小，从 C 处开始滑动时，小滑块损 失的动能更大.故综上所述，从A 滑到C 比从C 滑到A 在轨道上因摩擦造成的动能损失要小， 整个过程中从 A 滑到C 平均速度要更大一些，故 11<t 2.选项A 正确.8.□ AT n如图所示，一个粗细均匀的 U 形管内装有同种液体，液体质量为 m 在管口右端用盖板 A 密闭，两边液面高度差为 h , U 形管内液体的总长度为 4h ,先拿去盖板，液体开始运动，由 于管壁的阻力作用，最终管内液体停止运动，则该过程中液体机械能的减少转化为的内能是 ( )1 1A.^mghB. §mgh 1 1C.j mghD. ^mgh 解析：选A.去掉右侧盖板之后，液体向左侧流动，最终两侧液面相平，液体的重力势能减少，减少 -「 1的重力势能转化为内能.如图所示，最终状态可等效为右侧 -h 的液柱移到左侧管中，即增加一 一 11 1的内能等于该液柱减少的重力势能，则Q=;mg ・；h = £mgh 故A 正确.82 16(2015 •巴蜀中学高一检测)如图所示，工厂利用足够长的皮带传输机把货物从地面运送 到高出水平地面的 C 平台上，C 平台离地面的高度一定•传输机的皮带以一定的速度 v 顺时 针转动且不打滑.将货物轻轻地放在 A 处，货物随皮带到达平台. 货物在皮带上相对滑动时， 会留下一定长度的痕迹•已知所有货物与皮带间的动摩擦因数为 □，满足tan 0 ＜卩，可以 认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力 ( )A. 皮带对货物做的功等于货物动能的增加量B. 皮带对货物做的功等于货物对皮带做的功C. 因传送货物，电动机需多做的功等于货物机械能的增加量D. 货物质量m 越大，系统产生的热越多解析：选D.皮带对货物做的功等于货物的机械能的增加量， 即动能和势能的增加量的和，2A 错.设货物向上加速时的加速度为a ,则它加速过程沿皮带方向的位移为x 物=V ，此过程2a2v v皮带前进的距离 x 带=v.故皮带对货物做的功 W =卩mg cos 0 • x 物，货物对皮带做的a a功W=-卩mg cos 0 • x 带，WW, B 错.根据能量守恒定律知，电动机对皮带多做的功，等 于货物机械能的增加量和系统内能增加量的和， C 错.系统产生的热量二、非选择题10.0，质量为 m 的滑块距挡板 P 的距离为s o ,滑块以初速度 v o沿斜面上滑，滑块与斜面间的动摩擦因数为 1，滑块所受摩擦力小于重力沿斜面向下的分力.若滑块每次与挡板相碰均无机械能损失，求滑块经过的总路程.解析：滑块最终要停在斜面底部，设滑块经过的总路程为 S ,对滑块运动的全程应用功能关系，全程所产生的热量为1 2Q = $mv + mgs sin又因为全程产生的热量等于克服摩擦力所做的功，即Q = i mgsc os 0解以上两式可得1( v 2、s =+ s o ta n 0 .1 2g cos 0 1( v 2、答案：：2^OST +sotan 0一 2 211.某一圆筒横截面积为 3X 10 m ,筒内装水0.6 kg ，用水测量射到地面的太阳能，某一天中午在太阳光直射 2 min 后，水的温度升高了 1 °C .已知水的比热容 c = 4.2 X 10 J/(kg •C ).求：(1) 在阳光直射下，地球表面每平方厘米每分钟获得的能量；(2) 假设射到大气顶层的太阳能只有 43%到达地面，另外57%被大气吸收和反射而未到达 地面，你能由此估算出太阳辐射的功率吗(日地距离r = 1.5 X 1013 cm)?解析：(1)圆筒内的水经过 2 min 照射后，增加的内能△ E = Q= cm A t3解得△ E = 2.52 X 10 J 每分钟获得的能量为—x 物)=口 mgs os• 2a ，故m 越大，产生的热量越多, D 对.Q =mg cos 0 •( x 带如图所示，斜面的倾角为△ E 3—=1.26 X 10 J/min, —2 2 2 2 圆筒面积S= 3X 10 m = 3X 10 cm地球上每分钟每平方厘米获得的能量为A( A的长度可忽略)以水平速度V o从左侧冲上质量为为I置于光滑水平面C上的木板B,刚好不从木板上掉下，已知A B间的动摩擦因数为卩，此时木板对地位移为s,求这一过程中：(1) 木板增加的动能；(2) 小铁块减少的动能；(3) 系统机械能的减少量；(4) 系统产生了多少热量.解析：如图所示，设小铁块的位移为x，两者共同的速度为V.■<----- A\li厂Bs ----- H(1)对木板B,根据动能定理得所以△ E kB=mgs(2) 滑动摩擦力对小铁块A做负功，根据功能关系可知1 2 1 2△E kA= g mv —?mv=— 1 mgx=- 1 mgs + l)即小铁块动能减少，减少了i mgs + l).(3) 系统机械能的减少量为△E减=f mV-2( M^ njv2= 1 mgl.⑷根据能量守恒定律，系统减少的机械能全部转化为内能Q= △E减=i mgl.答案：(1) i mgs (2) i mgs + l) (3) 1 mgl (4) 1 mgl2S=4.2 J/(min -cm2).(2)上述能量也相当于以太阳为球心，得的能量，设太阳辐射的功率为P,则以日地距离r为半径的球面上每分钟每平方厘米获P X 604 n rX 43%R△EI S其中r = 1.5 X 1013 cm 解得p= 4.6 X 10 26 W.2答案：(1)4.2 J/(min • cm ) ☆12.26(2)4.6 X10 W如图所示，质量为m的小铁块。

7．10 能量守恒定律与能源【教材分析】1．本节课是对本章知识内容的总结和扩展，是力学中的一个重要内容，它从能量的观点来分析物质的运动规律，学生学习到这里，已经可以从机械能转化和守恒扩展到自然界各种能量的转化和守恒了。

2．教材是通过永动机的不可能制成以及科学家们发现的各种形式能量之间的转化和转移过程中的联系这两个重要事实确立了能量守恒定律的内容；从能量耗散及能源的枯竭讲述了节约能源的重要性；在化石能源的使用中带来的环境污染和温室效应阐述了保护环境和开发新能源的重要性；把德育教育穿插到物理教学中。

【学生分析】经过将近一年的高中物理的学习，学生的逻辑思维已经有了一定的提高，已经比较熟悉由牛顿运动定律判断物体的运动规律，再通过学习功的知识，加深了知识的联系性，知道分析一个物体的运动规律还可以通过做功来实现能量的转化，即由能量观点来分析运动规律。

但在能量守恒定律的应用中还是存在一定的困难，把握不了有哪些能量发生转化。

【教学目标】1．知识与技能（1）了解各种形式的能，知道确立能量守恒定律的两类重要形式。

（2）理解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。

（3）了解能量耗散，认识提高能量利用效率的重要性。

（4）知道能源短缺和环境恶化是关系到人类社会能否持续发展的大问题，增强节约能源和环境保护的意识。

2．过程与方法：（1）通过收集信息、阅读教材和资料、相互交流，感受物理规律得出的历程，体会哲学和自然科学长期发展和进步历程。

（2）通过能量守恒定律事例分析，提高分析问题和理论联系实际的能力。

从可持续发展角度分析能源、资源及日常诸多现象，提出自己的观点及其可行的做法。

3．情感态度价值观：（1）学习科学家不畏艰辛的探索精神、体验科学的和谐美，了解大量的能源消耗带来的全球性环境问题，树立环保意识。

（2）感知我们周围能源的耗散对环境的影响，认识科技对人类社会发展的负面影响，提高节能意识和环保意识，并在个人所能及的范围内对社会的可持续发展有所贡献。

710 能量守恒定律与能源〖精讲细讲〗〖知识精讲〗知识点1 能量守恒定律（1）定律内容：能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式或从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中总的能量保持不变。

（2）某种形式的能量在减少，一定存在另一种形式的能量在增加，且减少量与增加量相等；某个物体的能量减少，一定存在另一个物体的能量增加，且减少量和增加量相等。

〖例1〗试说明下列现象中能量转化的情况。

①在水平公路上行驶的汽车，发动机熄火之后，速度越来越小，最后停止。

②植物的光合作用。

③用太阳能电池做动力的电动汽车在赛车场上奔驰。

④用柴油机带动发电机发电，供给电动水泵抽水，把水从低处抽到高处。

〖思路分析〗①发动机熄火后，速度减小，即机械能减小，速度减小的原因是汽车受到摩擦阻力的作用，此过程中将产生内能，因此此过程是：机械能转化为内能。

②植物的光合作用是：太阳能转化为化学能。

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。

第七章机械能守恒定律第十节能量守恒定律与能源永动机：空想与诈骗20世纪20年代德国的一张明信片拿爱因斯坦开玩笑．想想看永动机为什么不行．自古至今，声称自己发明了永动机的人，无非两种人：那些只是在嘴上、纸上宣布自己设计出了永动机的人，可能是无知(不知道物理学定律)或偏执(认定物理学定律不成立)的可怜的空想家；当然也可能是骗子．而那些声称已制造出了永动机、到处推销的人，则可以肯定是百分之百的骗子．在历史上，这类骗子有的相当成功，骗取了大量的投资．1．理解能源的概念，理解能量守恒定律，会用能量守恒的观点分析、解释一些实际问题．2．认识能量守恒定律发现的重大意义．3．了解能量耗散，了解自然界中宏观过程能量守恒以及能量转化和转移的方向性，认识提高效率的重要性．一、能量守恒定律1．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，能量保持不变．2．建立定律的两个重要事实．(1)确认了永动机的不可能性．(2)各种自然现象之间能量的相互联系与转化．二、能源和能量耗散1．能源：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．2．能量耗散：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．如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．3．能量转化的方向性：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．4．能源危机的含义：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利用的了．1．关于能的转化与守恒定律，下列说法错误的是(A)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．一个物体能量增加了，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．自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，下列说法正确的是(D)A．机械能守恒B．能量正消失C．只有动能和重力势能的相互转化D．减少的机械能转化为内能，但总能量守恒3．下列关于能源开发和利用的说法中，正确的是(C)A．能源利用的过程是内能转化成机械能的过程B．要合理开发和节约使用核能、太阳能、风能、地热能、海洋能等常规能源C．能源利用的过程，是一种形式的能向另一种形式的能转化的过程D．无论是节约能源还是开发能源，我国都要靠外国支援4．下面关于能量转化的说法中，正确的是(A)①节日里点燃的“冲天爆竹”腾空而起，是内能转化为机械能的过程②将一杯热水倒入一盆冷水中，冷水和热水温度变成一样，是热水的内能转移到冷水中的过程③冬日，人们在太阳光下晒太阳取暖，是太阳能转化为机械能的过程④在炉子上放一壶水，将水加热到50℃是机械能转化为内能的过程A．①②B．③④C．①③D．②④教师个人研修总结在新课改的形式下，如何激发教师的教研热情，提升教师的教研能力和学校整体的教研实效，是摆在每一个学校面前的一项重要的“校本工程”。

高中物理《能量守恒定律与能源》学案7 新人教版必修5、10 能量守恒定律与能源【要点导学】1、本节学习能量守恒定律与能源问题，能量守恒定律是自然界中最普遍、最重要、最可靠的自然规律之一，尽管我们在必修模块中学习这一定律，但实际上它通着领整个物理学，运用能量守恒定律的思想来思考和处理问题是通用的。

能源危机是当今世界发展中存在的严重问题，通过学习应该了解能量守恒定律与能源危机这对矛盾的对立与统一性。

2、能量守恒定律的内容是：_____________________________________________________ ___________________________________________________。

能量有多种形式，与机械运动对应的能叫做机械能，与化学反应对应的能叫做化学能，与电荷运动对应的能叫做电能，与热运动对应的能叫做内能，……，此外还有生物能、磁能、核能等。

当只有重力做功时，物体的重力势能与动能发生转化，减少（增加）的重力势能转化为增加（减少）的动能，物体的机械能是守恒的，可见机械能守恒定律仅仅是能量守恒定律在机械运动中的特殊体现。

涉及机械能与内能发生转化时，物体的机械能不再守恒，减少（增加）的机械能将转化为增加（减少）的内能，这时尽管机械能不再守恒，但包括___________在内的总能量还是守恒的。

永动机之所以不能实现，其原因是因为它_____________________。

3、能量的耗散是指__________________________________，能量耗散并不违背_________，但反映出自然界中宏观过程具有_________，能源利用受它的制约，所以能源利用是有________，也是有___________。

【范例精析】例1 在某密闭隔热的房间内有一电冰箱，现接通电源使电冰箱开始工作，并打开电冰箱的门，则过段时间后室内的温度将【】A、降低B、不变C、升高D、无法判断解析电冰箱制冷过程中，使冰箱内放出热量Q 放，温度降低，同时使其外部空气吸收热量Q吸，温度升高，此过程不可能自发发生，必须借助压缩机的工作来完成，由于压缩机中的线圈有电阻，电流流过电阻要发热，此部分焦耳热将使室内温度上升，即从整体来看冰箱相当于一个发热电阻在使用。

10.能量守恒定律与能源[学习目标] 1.[物理观念]知道能量守恒定律的内容．(重点) 2.[物理观念]理解能量守恒定律的确切含义． 3.[科学方法]掌握应用能量守恒定律解决问题的方法．(重点) 4.[物理观念]知道能量转化的方向性．(难点)一、能量守恒定律1．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．2．建立定律的两个重要事实(1)确认了永动机的不可能性．(2)各种自然现象之间能量的相互联系与转化．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能量守恒定律的特殊背景下一种特殊的表现形式．二、能源和能量耗散1．能量耗散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，它又通过灯泡转化成内能和光能，热和光被其他物体吸收之后变成周围环境的内能，我们无法把这些散失的能量收集起来重新利用．这种现象叫作能量的耗散．2．能源危机的含义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．3．能量转化的方向性与节约能源的必要性能量耗散反映了能量转化的宏观过程具有方向性，所以能源的利用是有条件的，也是有代价的，所以自然界的能量虽然守恒，但还是很有必要节约能源．1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)当一个物体的能量减少时，一定有其他物体的能量增多． (√) (2)做功越多，能量的转化也越多． (√) (3)物体做了多少功，就有多少能量消失． (×) (4)煤、石油、天然气属于常规能源．(√) (5)冒起的煤烟和散开的炭灰可以重新合成一堆煤炭．(×)2．煤、石油、天然气和生物质能作为能源的共同特点是( ) A ．都为可再生能源，取之不尽，用之不竭 B ．都为不可再生能源，用一点，少一点 C ．都为来自太阳辐射的能量 D ．都为污染环境的能源C [煤、石油、天然气是不可再生能源，对环境污染严重，生物质能是可再生能源，对环境无污染或污染少，但它们都来自太阳辐射．因此，选项C 正确，其他选项均错误．]3．“天舟一号”发射成功，我国将迈进“空间站时代”，如图所示，“天舟一号”在点火后，竖直加速上升的过程中，忽略其质量的变化，则“天舟一号”的( )A ．重力势能减少，动能减少，机械能减少B ．重力势能减少，动能增加，机械能增加C ．重力势能增加，动能减少，机械能减少D ．重力势能增加，动能增加，机械能增加D [“天舟一号”竖直加速上升的过程中，高度增加，速度增大，由E p ＝mgh 和E k ＝12mv 2知，其重力势能增加，动能增加，故机械能增加，D 正确．]4．一个盛水袋，某人从侧面缓慢推装液体的袋壁使它变形至如图所示位置，则此过程中袋和液体的重心将( )A．逐渐升高B．逐渐降低C．先降低再升高D．始终不变A [人对液体做正功，液体的机械能增加，液体缓慢移动可以认为动能不变，重力势能增加，重心升高，A正确．]功能关系的理解与应用1(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：功能的变化表达式重力做功正功重力势能减少重力势能变化W G＝E p1－E p2负功重力势能增加弹力做功正功弹性势能减少弹性势能变化W弹＝E p1－E p2负功弹性势能增加合力做功正功动能增加动能变化W合＝E k2－E k1负功动能减少除重力(或系统内弹力)外其他力做功正功机械能增加机械能变化W外＝E2－E1负功机械能减少绕过动滑轮．用F＝6 N的恒力竖直向上拉细线的另一端．滑轮、细线的质量不计，不计一切摩擦．经过1 s，则( )A．重力势能增加了B．拉力F做功为12 JC．物体的动能增加了10 JD．物体的机械能增加了12 JABD [如图所示，物体受到两个力的作用：拉力F′＝2F和重力mg.由牛顿第二定律得F′－mg＝ma，a＝2 m/s2，物体从静止开始运动，1s内的位移为：x＝12at2＝12×2×12 m＝1 m，重力势能增加E p＝mgx＝10 J，A正确．拉力F的作用点为绳的端点，在物体发生1 m位移的过程中，绳的端点的位移为x′＝2x＝2 m所以拉力F做的功为W＝Fx′＝6×2 J＝12 J，故B正确；C．物体的速度v＝at＝2 m/s2，物体的动能增加了E k＝12mv2＝12×1×22 J＝2 J，故C错误；D．拉力做的功等于物体机械能的增加量，所以物体的机械能增加了12 J，故D正确．故选A、B、D.]应用功能关系解题的关键应用功能关系解题的关键是深刻理解不同功能关系的含义：(1)重力做功是物体重力势能变化的原因，重力做多少功，重力势能就减少多少； (2)弹力做功是弹簧弹性势能变化的原因，弹力做多少功，弹性势能就减少多少； (3)合力做功是物体动能变化的原因，合力做多少功，动能就增加多少；(4)除重力和系统内弹力之外的其他力做功是机械能变化的原因，其他力做多少功，机械能就增加多少．[跟进训练]1．(多选)如图所示，扶手电梯与水平地面的夹角为30°，质量为m 的人站在电梯上，电梯由静止斜向上做匀加速运动时，人对电梯的压力是他体重的54倍．人随电梯上升高度H 的过程中，下列说法正确的是(重力加速度为g )( )A ．人的重力势能增加mgHB ．人的机械能增加54mgHC ．人的动能增加mgHD ．电梯的加速度为g4AC [电梯克服人的重力做功为：mgH ，所以人的重力势能增加mgH ，故A 正确；根据牛顿第二定律，在竖直方向上有：N －mg ＝ma y ，解得：a y ＝0.25g ，根据平行四边形定则，电梯的加速度为：a ＝0.5g ，故D 错误；人所受的合外力为：F ＝ma ＝12mg ，根据动能定理可得：ΔE k ＝F Hsin 30°＝mgH ，故C正确；人的机械能的增加量等于重力势能的增加量与动能的增加量之和，即：2mgH ，故B 错误．所以A 、C正确，B、D错误．]能量守恒定律的理解与应用1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．表达式(1)E初＝E末，初状态各种能量的总和等于末状态各种能量的总和．(2)ΔE增＝ΔE减，增加的那些能量的增加量等于减少的那些能量的减少量．3．应用步骤(1)明确研究对象及研究过程．(2)明确该过程中，哪些形式的能量在变化．(3)确定参与转化的能量中，哪些能量增加，哪些能量减少．(4)列出增加的能量和减少的能量之间的守恒式(或初、末状态能量相等的守恒式)．【例2】如图所示，电动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，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；(4)摩擦过程产生的热量；(5)电动机带动传送带匀速转动输出的总能量．思路点拨：①在计算第(4)问时，要用滑动摩擦力乘木块相对皮带的位移，不是对地位移．②要理解电动机带动传送带匀速转动输出能量的含义为：小木块获得的动能与摩擦生热的和．[解析] 小木块刚放上传送带时，速度为0，受到传送带的滑动摩擦力作用，做匀加速直线运动，达到与传送带相同的速度后不再受摩擦力．整个过程中小木块获得一定的动能，系统内因摩擦产生一定的热量．(1)对小木块，相对滑动时，由μmg ＝ma ，得a ＝μg ， 由v ＝at ，得小木块由静止到与传送带相对静止时所用的时间t ＝vμg.则小木块的位移l ＝12at 2＝v 22μg.(2)传送带始终匀速运动，转过的路程s ＝vt ＝v 2μg.(3)小木块获得的动能E k ＝12mv 2.(4)摩擦过程产生的热量Q ＝μmg (s －l )＝12mv 2.(5)由能的转化与守恒得，电动机输出的总能量转化为小木块的动能与摩擦产生的热量，所以E 总＝E k＋Q ＝mv 2.[答案] (1)v 22μg (2)v 2μg (3)12mv 2 (4)12mv 2 (5)mv 2(1)摩擦力做功特点①无论是静摩擦力还是滑动摩擦力，它们都可以做负功或做正功，也可以不做功．②互为作用力和反作用力的一对静摩擦力所做的总功为零；而互为作用力和反作用力的一对滑动摩擦力所做的总功一定为负值．(2)因摩擦而产生的内能的计算Q ＝F f ·x 相，其中F f 指滑动摩擦力的大小，x 相指发生摩擦的物体间的相对位移的大小．[跟进训练]2．如图所示，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μ，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：(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．[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μmg(l－L)＝ΔE k，即小铁块动能的增加量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ΔE k M＝－μmgl，即长木块减少的动能等于长木块克服摩擦力做的功μmgl.(3)系统机械能的减少量等于系统克服摩擦力做的功ΔE＝μmgL.(4)m、M间相对滑动的位移为L，根据能量守恒定律，有Q＝μmgL，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．[答案] (1)μmg(l－L) (2)μmgl(3)μmgL(4)μmgL能源及其开发和利用1(1)有利方面：能源的利用给人类的生活带来了极大的改善，人类社会每一次重大的经济飞跃和生产革命，都与新的能源和动力机械的利用密切相关，能源消耗的多少已经成为一个国家和地区经济发展水平的重要标志．(2)不利方面：能源的大量使用会给环境带来极大的破坏，如大气污染、温室效应、酸雨等，对人类造成很大的危害．2．常规能源和新能源的转化途径【例3】能源短缺和环境恶化指的是( )①煤炭和石油的开采与技术有关，在当前技术条件下，煤炭和石油的开采是有限的，这叫能源短缺．②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，这叫能源短缺．③煤炭和石油具有很大的气味，在开采、存放和使用过程中这些气味会聚集在空气中污染空气，使环境恶化．④大量煤炭和石油产品在燃烧时排出的有害气体污染了空气，改变了大气成分，使环境恶化．A．①③B．①④C．②③D．②④D [煤炭和石油都是由几亿年以前的生物遗体形成的，这些能源不能再次生成，也不可重复使用，它们的储量是有限的，并不是取之不尽、用之不竭的，这是所讲的能源短缺，②正确；能源在使用时会排出有害气体污染空气，这是所讲的环境恶化，④正确．故D正确．](1)能源的开发和利用要以人为本，要以可持续发展为前提．(2)应优先使用新能源，新能源的共同特点：可再生、取之不尽、绿色无污染．[跟进训练]3．关于能源的利用，下列说法中不正确的是( )A．由于我国煤和石油的储量无限，所以太阳能和核能的开发在我国根本没有必要B．能源的利用过程，实质是能量的转化和转移过程C．现在人类社会使用的能源主要是煤、石油和天然气D．煤、石油和天然气的化学能归根到底来自太阳能A [石油、煤等为非再生的能源，储量有限，能源的利用中虽然总量不变，但品质降低，可再利用能源越来越少，所以新能源的开发和利用是当今世界各国面临的课题，A错，B、C、D对．]1．物理观念：(1)能量守恒定律及其意义．(2)能量转化的方向性．2．科学方法：(1)功能关系的应用．(2)应用能量守恒定律解决问题的方法．1．市面上出售一种装有太阳能电扇的帽子(如图所示)．在阳光的照射下，小电扇快速转动，能给炎热的夏季带来一丝凉爽．该装置的能量转化情况是( )A．太阳能→电能→机械能B．太阳能→机械能→电能C．电能→太阳能→机械能D．机械能→太阳能→电能A [电池板中太阳能转化为电能，小电动机中电能转化为机械能．]2．下列关于力做功与对应能量变化的说法正确的是( )A．合力做正功，机械能增加B．合力做正功，物体的动能一定增加C ．摩擦力做功，物体的机械能一定减少D ．合力做负功，重力势能一定减少B [除重力外其余力做的功等于物体机械能的变化量，除重力外其余力做正功等于物体机械能的增加量，故A 、C 错误；由动能定理，可知合力做功是动能变化的量度，合力做正功，物体的动能一定增加，重力势能的变化是看重力是否做功，故B 正确，D 错误；故选B.]3．韩晓鹏是我国首位在冬奥会雪上项目夺冠的运动员．他在一次自由式滑雪空中技巧比赛中沿“助滑区”保持同一姿态下滑了一段距离，重力对他做功1 900 J ，他克服阻力做功100 J ．韩晓鹏在此过程中( )A ．动能增加了1 900 JB ．动能增加了2 000 JC ．重力势能减小了1 900 JD ．重力势能减小了2 000 JC [外力对物体所做的总功为W 总＝W G ＋W 阻＝1 900 J －100 J ＝1 800 J ，是正功，根据动能定理得：动能增加了1 800 J ，故A 、B 错误．重力对物体做功为1 900 J ，是正功，则物体重力势能减小了1 900 J ，故C 正确，D 错误．故选C.]4．如图所示，皮带的速度是3 m/s ，两圆心的距离s ＝4.5 m ，现将m ＝1 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μ＝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/s 2)(1)小物体获得的动能E k ；(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 .[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 ′.μmgs ′＝12mv 2，解得s ′＝3 m ＜4.5 m ， 即物体可与皮带达到共同速度，此时E k ＝12mv 2＝12×1×32 J ＝4.5 J. (2)由μmg ＝ma 得a ＝1.5 m/s 2，由v ＝at 得t ＝2 s ， 得Q ＝μmg (vt －s ′)＝0.15×1×10×(6－3) J ＝4.5 J.(3)由能量守恒知E 电＝E k ＋Q ＝4.5 J ＋4.5 J ＝9 J.[答案] (1)4.5 J (2)4.5 J (3)9 J。

能量守恒定律与能源【教课目的】1．理解能量守恒定律，知道能源和能量耗散。

2．经过对生活中能量转变的实例剖析，理解能量守恒定律确实切含义。

3．用能量的看法剖析问题应当深入学生的心中，因为这是最实质的剖析方法。

4．感知我们四周能源的耗散，建立节能意识。

5．学生在学习了机械能守恒定律以后拓展到能量守恒是不难接受的，特别是学生经过对自然界的认识、生物课的学习、化学课的学习，都学到了好多种类的能量，在这节课中把这些能量间的关系综合起来是有很粗心义的。

【教课要点】1．能量守恒定律的内容。

2．应用能量守恒定律解决问题。

【教课难点】1．理解能量守恒定律确实切含义。

2．能量转变的方向性。

【教课思路】经过阅读让学生领会自然界中能量确实良转变与守恒关系，鼓舞学生得出问题，理解能量质量、能量耗散等看法。

新课程更多地与社会实质相联系，鼓舞学生提出问题。

本节“思虑与议论”对能源问题做了议论，这是一个怀疑的典范。

它指引我们考虑能量转变和转移的方向性。

从物理学的角度研究宏观过程的方向性，在现阶段只要用一些简单的实例，让学生初步地领会一下就能够了。

比如：摩擦力做功的过程，要消耗机械能而生热，产生的热不行能所有转变成机械功。

在其余的宏观过程中也是这样，比如：两种气体放到一个容器内，总会平均地混淆到一同，但不会再自觉地分别开来。

经过实例说明。

在能量的转变和转移过程中，能量是守恒的，但能量的质量却降低了，可被人直接利用的能在渐渐减少，这是能量耗散现象。

因此，能量虽然守恒，但我们还要节俭能源。

【教课方法】教师启迪、指引，学生自主阅读、思虑，议论、沟通学习成就。

【教课准备】玻璃容器、沙子、小铁球、水、小木块。

【教课过程】教课备教课内容师生互动设计企图环节注引入请举几个能量转变的例子。

能量一、能量守恒定律守恒能量既不会消灭，也师：我们已学习了多种形式的能，请同学们说出你所知道的能量形式。

我们还知道不一样量之间是能够互相转变的，请举几个能量转变的例子。

高中物理 7.10能量守恒定律与能源导学案新人教版必修1、自然界里存在着各种形式的能及其相互转化。

2、了解能量守恒定律的发现和确立过程。

3、理解能量守恒定律，知道能源和能量耗散。

4、能用能量守恒定律的观点解释、分析一些实际问题。

自主落实学案1能量(1)概念、一个物体能够对外 ,我们就说这个物体具有。

如:运动的物体可以推动与其接触的另一个物体一起向前运动,对被推动的物体做功,说明运动的物体具有能量。

又如流动的河水、被举高的重物、被压缩的弹簧、高温高压气体……都能对外做功、因此都具有能量。

(2〕形式：能量有各种不同的形式。

运动的物体具有 ;被举高的重物具有 ;发生弹性形变的物体具有 ;由大量粒子构成的系统具有。

另外自然界中还存在化学能、电能、光能、太阳能、风能、潮汐能、原子能等等不同形式的能。

不同的能与物体的不同运动形式相对应,如机械能对应 ;内能与大量微观粒子的相对应(3)能量的转化：各种不同形式的能量可以相互转化,而且在转化过程中保持不变。

也就是说当某个物体的能量时,一定存在其他物体的能量且减少量一定增加量;当的能量减少时,一定存在其他形式的能量增加,且减少量一定增加量。

（4）功是能量转化的量度不同形式的能量之间的转化是通过做功实现的。

做功的过程就是各种形式的的过程。

且做了多少功,就有能量发生转化(或转移),因此,功是能量转化的。

2能量守恒定律(1)内容:能量既不会，也不会 ,它只会从一种形式为其地形式,或者从一个物体另一个物体,而在转化和转移过程中、能量的总量 ,这个规律叫做能量守恒定律、(2)定律的表达式：①②3、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，，。

(2)能量耗散:燃料燃烧时一旦把自己的热量释放出去,它就不会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之后变成周围环境的内能,我们也无法把这些内能起来这种现象叫做能量的耗散。

7.10 能量守恒定律与能源学案学习目标1、理解能量守恒定律2、知道能源和能量耗散学习重点能量守恒定律知识点梳理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__________的不可能性和发现了各种____________之间的相互联系和转化．(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____________，这就是能量守恒定律．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____________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，一旦把自己的热量释放出去，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，这种现象叫做能量的耗散．(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)能量的耗散从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程的____________．答案：1．(1)永动机自然现象(2)产生消失转化转移保持不变2．(1)柴薪煤炭石油煤石油(2)能源短缺环境恶化(3)自动(4)没有减少降低不便于利用(5)方向性课堂探究探究一能量守恒定律例题1 下列说法正确的是( )A．随着科技的发展，永动机是可以制成的B．太阳照射到地球上的光能转化成了其他形式的能量，但照射到宇宙空间的能量都消失了C．“既要马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能量守恒定律，因而是不可能的D．有种“全自动”手表，不用上发条，也不用任何形式的电源，却能一直走动，说明能量可以凭空产生解析：永动机是指不消耗能量，而可以大量对外做功的装置，历史上曾出现过各式各样的所谓永动机的发明，结果都以失败告终，原因就是违背了能量守恒定律．人类只能发现规律、利用规律．违背规律行事，即使以后科技再发达，也要受自然规律的制约，所以永动机是永远不可能制成的，A错．太阳辐射大量的能量，地球只吸收了极小的一部分，就形成了风云雨雪，使万物生长，但辐射到星际空间的能量也没有消失，一定是转化成了别的能量，B错．马和其他动物，包括人要运动，必须消耗能量，动物的能量来源是食物中储存的生物质能，C对．所谓“全自动”手表其内部还是有能量转化装置的，一般是一个摆锤，当人戴着手表活动时，使摆锤不停摆动，给游丝弹簧补充能量，才会维持手表的走动，D错．变式练习1 历史上曾有许多人试图发明一种机器，它可以不消耗能量而连续不断地对外做功，或者消耗少量能量而做大量的功．如图1所示为一种永动机的设计模型．人们把这种设想中的不消耗能量的机器叫做第一类永动机．这样的机器能制造出来吗？请你谈谈你的看法．图1答案：永动机是不可能制成的，因为它违背了能量守恒定律，机器只能转化能量，不能创造和消灭能量．实验证明，一切永动机的设想和制造都以失败而告终．探究二 能量耗散例题2． 下列说法正确的是( )A ．某种形式的能减少，一定存在其他形式能的增加B ．因为能量守恒，所以“能源危机”是不可能的C ．能量耗散表明，在能源的利用过程中，能量在数量上并未减少，但在可利用的品质上降低了D ．能源的利用受能量耗散的制约，所以能源的利用是有条件的，也是有代价的解析：本题考查对能量守恒定律及能量耗散的理解，能量只能转化或转移，在转化或转移过程中总量不变；能量耗散表明能量在数量上并未减少，只是在可利用的品质上降低了．4．关于“能量耗散”的下列说法中，正确的是( )A ．能量在转化过程中，有一部分能量转化为内能，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B ．能量在转化过程中变少的现象叫能量的耗散C ．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，能量的数量并未减少，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，而自然界的能量是守恒的D ．能量耗散表明，各种能量在不转化时是守恒的，但在转化时是不守恒的答案：AC探究三 应用能量守恒定律解题的方法7．某地平均风速为5 m /s ，已知空气密度是1.2 kg /m 3，有一风车，它的车叶转动时可形成半径为12 m 的圆面．如果这个风车能将圆面内10%的气流动能转变为电能，则该风车带动的发电机功率是多大？解析 在Δt 时间内作用于风车的气流质量m ＝πr 2v ·Δt ρ这些气流的动能为12mv 2， 转变成的电能E ＝12mv 2×10%所以风车带动的发电机功率为P ＝E Δt ＝12πr 2ρv 3×10% 代入数据得P ＝3.4 kW.方法总结 用能量守恒定律解题的一般步骤(1)首先分析系统的能量，弄清哪种形式的能量在增加，哪种形式的能量在减少．(2)分别列出减少的能量和增加的能量．(3)根据能量守恒定律列方程ΔE 减＝ΔE 增求解．6．水从20 m 高处落下，如果水的重力势能的20%用来使水的温度升高，则水落下后的温度将升高多少？(g 取10 m /s 2)解析 质量为m 的水从高h 处落下，使水的温度升高了Δt ，水的比热容为c ，由能量守恒定律有：mgh ×20%＝cm Δt ，代入数据，解得Δt ＝9.5×10－3 °C.【反思】课堂反馈1．关于能量守恒定律，下列说法错误的是( )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 ．一个物体能量增加了，必然伴随着别的物体能量减少D ．能量守恒定律说明了能量既不会凭空产生也不会凭空消失答案：BCD2.利用下列哪种能源时给人类带来的污染较小（ ）A.煤B.石油C.天然气D.核能答案：D3.关于“节约能源”，下面的说法中正确的是（ ）A.浪费能源，只是浪费个人的金钱，所以节约能源是毫无意义的B.浪费能源，只是浪费个人的金钱，对整个社会和自然界来讲，反正能量是守恒的，所以就社会而言，节约能源毫无意义C.从能量转化的角度看，自然界中宏观过程是有方向性的，能源的利用受这种方向性的制约，且能源的利用过程对环境有污染，所以“节约能源”对人类社会发展有很大的影响D.上述说法都是错误的答案：C4.质量为m 的物体，从距地面h 高出由静止开始以加速度a=g 31竖直下落到地面，在此过程( )A ．物体的重力势能减少mgh 31B ．物体的动能增加mgh 31C ．物体的机械能减少mgh 31 D ．物体的机械能保持不变答案：B5. 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,体内的一部分化学能转化为重力势能B．电流通过电阻丝使电能转化为内能C．内燃机做功的过程是内能转化为机械能的过程D．做功的过程是能量转化的过程，做了10J功,就有10J能量发生转化答案：ABCD6. 一小物体以50J的初动能滑上斜面,当动能为25J时,机械能减少2J,则当物体滑回原出发点时动能= J答案：42J。

2021-4-29 20XX年复习资料教学复习资料班级：科目：第十节 能量守恒定律与能源1．了解各种不同形式的能，知道导致能量守恒定律确立的两类重要事实。

2．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。

3．了解能量耗散，知道能源短缺和环境恶化问题，增强节约能源和环境保护意识。

1.能量守恒定律(1)建立能量守恒定律的两类重要事实 ①确认了□01永动机的不可能性。

②发现了各种自然现象之间的□02相互联系与□03转化。

(2)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□04转化为另一种形式，或者从一个物体□05转移到别的物体，在□06转化或□07转移的过程中，能量的总量□08保持不变。

(3)意义：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□09普遍、最□10重要、最□11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。

2．能源和能量耗散(1)能源与人类社会：人类对能源的利用大致经历了三个时期，即□12柴薪时期、□13煤炭时期、□14石油时期。

自工业革命时期，□15煤和石油成为人类的主要能源。

然而，煤炭和石油资源是□16有限的。

□17能源短缺和□18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。

(2)能量耗散：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□19内能和□20光能，热和光被其他物质吸收之后变成周围环境的□21内能，我们无法把这些散失的能量收集起来重新利用。

(3)能源危机的含义：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□22可利用的品质上降低了，从便于利用的变成□23不便于利用的了。

(4)能量转化的方向性与节约能源的必要性：能量耗散反映了能量转化的宏观过程具有□24方向性。

所以，能源的利用是有条件的，也是有代价的，自然界的能量虽然守恒，但还是很有必要节约能源。

第十节能量守恒定律与能源预习导航一、能量守恒定律1．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其他形式，或者从一个物体转移到别的物体,在转化和转移的过程中,能量的总量保持不变。

2．建立定律的两个事实：（1)确认了永动机的不可能性;（2）各种自然现象之间能量的相互联系和转化。

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的特种背景下一种特殊表现形式.4．能量守恒定律的意义：（1）它是最普遍、最重要、最可靠的自然规律之一；（2)它是大自然普遍和谐性的一种表现形式。

二、能源和能量耗散1．常规能源:煤、石油、天然气;新能源:太阳能、风能、地热能。

2．能量耗散：燃料燃烧时一旦把自己的热量释放出去，它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，它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。

我们也无法把这些内能收集起来重新利用。

3．能源危机的含义：在能源利用过程中,即在能量的转化过程中,能量在数量上并未减少，但在利用的品质上降低了，从便于利用的变成不便于利用的了。

4．能量转化的方向性与节约能源的必要性：能量的耗散从能量转化的角度反映出了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。

所以自然界的能量虽然守恒，但还是很有必要节约能源.尊敬的读者：本文由我和我的同事在百忙中收集整编出来，本文档在发布之前我们对内容进行仔细校对，但是难免会有不尽如人意之处，如有疏漏之处请指正，希望本文能为您解开疑惑,引发思考。

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7．10 能量守恒定律与能源【教材分析】1．本节课是对本章知识内容的总结和扩展，是力学中的一个重要内容，它从能量的观点来分析物质的运动规律，学生学习到这里，已经可以从机械能转化和守恒扩展到自然界各种能量的转化和守恒了。

2．教材是通过永动机的不可能制成以及科学家们发现的各种形式能量之间的转化和转移过程中的联系这两个重要事实确立了能量守恒定律的内容；从能量耗散及能源的枯竭讲述了节约能源的重要性；在化石能源的使用中带来的环境污染和温室效应阐述了保护环境和开发新能源的重要性；把德育教育穿插到物理教学中。

【学生分析】经过将近一年的高中物理的学习，学生的逻辑思维已经有了一定的提高，已经比较熟悉由牛顿运动定律判断物体的运动规律，再通过学习功的知识，加深了知识的联系性，知道分析一个物体的运动规律还可以通过做功来实现能量的转化，即由能量观点来分析运动规律。

但在能量守恒定律的应用中还是存在一定的困难，把握不了有哪些能量发生转化。

【教学目标】1．知识与技能（1）了解各种形式的能，知道确立能量守恒定律的两类重要形式。

（2）理解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。

（3）了解能量耗散，认识提高能量利用效率的重要性。

（4）知道能源短缺和环境恶化是关系到人类社会能否持续发展的大问题，增强节约能源和环境保护的意识。

2．过程与方法：（1）通过收集信息、阅读教材和资料、相互交流，感受物理规律得出的历程，体会哲学和自然科学长期发展和进步历程。

（2）通过能量守恒定律事例分析，提高分析问题和理论联系实际的能力。

从可持续发展角度分析能源、资源及日常诸多现象，提出自己的观点及其可行的做法。

3．情感态度价值观：（1）学习科学家不畏艰辛的探索精神、体验科学的和谐美，了解大量的能源消耗带来的全球性环境问题，树立环保意识。

（2）感知我们周围能源的耗散对环境的影响，认识科技对人类社会发展的负面影响，提高节能意识和环保意识，并在个人所能及的范围内对社会的可持续发展有所贡献。