第十节 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。

第10节能量守恒定律与能源理解领悟科学概念的作用在于它具有概括多种自然现象的能力，能量就是从千差万别的各种自然现象中抽象出来的概念。

能量从更深的层次上反映了物质运动和相互作用的本质。

能量守恒定律是人们认识自然的重要工具。

能量关系到人们的衣食住行，关系到国家的兴旺发达。

能源的开发和利用，是关系人类生存和发展的一个重大的社会问题。

我们应竖立科学的世界观，形成可持续发展的意识。

1.各种形式能量的相互转化现实生活的经验告诉我们，各种形式的能量是可以相互转化的。

例如：在摩擦生热的现象中，克服摩擦力做多少功，就有多少机械能转化成等量的内能；通过电流的导线变热，电能转化成内能；燃料燃烧生热，化学能转化成内能；灼热的灯丝发光，内能转化成光能。

实验证明，在这些转化过程中，能量都是守恒的。

2.科学家对能量守恒的探索对于能量守恒，科学家进行了长期的探索：1801年，戴维发现了电流的化学效应；1820年，奥斯特发现了电流的磁效应；1821年，塞贝克发现了温差电现象；1831年，法拉第发现了电磁感应现象；1840年，焦耳发现了电流的热效应；1842年，迈尔表述了能量守恒定律，并计算出热功当量的数值；1843年，焦耳测定了热功当量的数值。

从而，确立了电化学、电和磁、电和热、力和热等自然现象之间的联系。

1847年，亥姆霍兹在理论上概括和总结了能量守恒定律。

……发现能量守恒定律的历史表明，能量守恒定律的发现不是偶然的它是人类对自然认识发展到一定阶段的产物；除了物理学外，别的学科对能量守恒定律的发现也有贡献。

3.关于能量守恒定律能量既不会消灭，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一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。

这就是能量守恒定律。

能量守恒定律是经过人类的长期探索在19世纪确立的。

恩格斯曾经把这一定律称为“伟大的运动基本规律”，认为它的发现是19世纪连同细胞学说、达尔文的生物进化论在内的自然科学的三大发现之一。

第十节 能量守恒定律与能源
一、能量
1、定义：一个物体能够对外做功，就说这个物体就具有能量。

2、能量具有多样性：不同运动形式对应不同的能量。

①机械能：机械运动。

②内能：热运动
③电磁能：电磁运动。

④核能：核运动
此外，自然界还有太阳能，化学能，生物能，潮汐能，地热能。

3、能量的转化：
不同形式的能量在一定条件下相互转化，在转化的过程中总量保持不变。

4、功是能量转化的量度：
①Ep ∆-=G W ．
②Ep ∆-=F W ．
③k E ∆=合W ④E ∆=其W
二、能量守恒定律
1、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，在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。

2、表达式：
①E 初＝E 末.（前后）
3、说明：
①是贯穿物理学的基本规律之一，是学习物理的一条主线。

②分清系统中有多少形式的能，发生了哪些转移和转化。

三、能源与能量耗散
1、人类利用能源经历的三个时期：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，它就不会自动聚集起来供人类重新利用。

即能量转化具有方向性。

四、功能原理
1
2、基本结论：
①摩擦力做功和是否产生热量无必然关系：摩擦力可能做功，无热量；摩擦力不做功，产热量。

②静摩擦力一定不产热，滑动摩擦力一定产热。

③x f l f Q •==W ；相滑
专题 滑板模型与传送带模型 一、滑板模型
二、传送带模型。