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第六节能量的转化与守恒A级抓基础1．我们绝不会看到：一个放在水平地面上的物体，靠降低温度，可以把内能自发地转化为动能，使这个物体运动起来．其原因是( )A．这违反了能量守恒定律B．在任何条件下内能都不可能转化为机械能，只有机械能才会转化为内能C．机械能和内能的转化过程具有方向性，内能转化成机械能是有条件的D．以上说法均不正确解析：机械能和内能可以相互转化，但必须通过做功来实现．因为各种有关热的物理过程都具有方向性，所以内能不可能全部转化成机械能，同时不引起其他变化．答案：C2．下列说法中正确的是( )A．能量转化与守恒定律的成立是有一定条件的B．行驶的汽车具有动能，刹车时动能转化为内能C．能量从一种形式转化为另一种形式时，总量会减少D．热传递是能量的转化解析：能量转化与守恒定律对任何物体都成立、无条件，A、C错．汽车刹车时动能转化成内能，B对，热传递是能量的转移，D错．答案：B3．(多选)下列关于能量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械——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：根据能量守恒定律可知，能量既不会消灭，也不会创生．能量只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，A、B正确，D错误，永动机违背了能量守恒定律，故它不可能制造出来，C正确．答案：ABC4．下列过程中，可能发生的是( )A．某工作物质从高温热源吸收20 kJ的热量，全部转化为机械能，而没有引起其他变化B．打开一高压密闭容器，其内气体自发溢出后又自发溢进去，恢复原状C．利用其他手段，使低温物体的温度更低，高温物体的温度更高D．将两瓶不同液体互溶，然后又自发地各自分开解析：某工作物质从高温热源吸收20 kJ的热量，全部转化为机械能，而没有引起其他变化，这是不可能的，则A错误；能量传递具有方向性，则B、D错误；利用其他手段，使低温物体温度更低，高温物体的温度更高，如空调，则C正确．答案：C5．小明同学在家锻炼身体，做杠铃练习．他将杠铃由静止开始举高H，并获得速度v.则下列说法中不正确的是( )A．小明对杠铃做的功等于杠铃机械能的增量B．杠铃动能的增量等于杠铃所受合外力对它做的功C．克服杠铃重力做的功等于杠铃重力势能的增量D．合外力对杠铃做的功等于机械能的增量解析：合力做功等于杠铃的动能增量，不是机械能的增量，B对，D错；小明对杠铃做的功等于杠铃能量的增加(即机械能的增加)，A对；重力做功等于重力势能的增量，C对．答案：DB级提能力6．(多选)在体育比赛项目中，高台跳水是我国运动员的强项．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，设水对他的阻力大小恒为F，那么在他减速下降高度为h的过程中，下列说法正确的是(g为当地的重力加速度)( )A．他的动能减少了Fh－mghB．他的重力势能增加了mghC．他的机械能减少了(F－mg)hD．他的机械能减少了Fh解析：由动能定理，得mgh－Fh＝ΔE k，故动能减少了Fh－mgh，A选项正确；他的重力势能减少了mgh，B选项错误；他的机械能减少了ΔE＝Fh，C选项错误，D选项正确．答案：AD7.劲度系数为k的轻质弹簧，一端系在竖直放置、半径为R的光滑圆环顶点P，另一端连接一套在圆环上且质量为m的小球．开始时小球位于A点，此时弹簧处于原长且与竖直方向的夹角为45°，之后小球由静止沿圆环下滑，小球运动到最低点B时的速率为v，此时小球与圆环之间的压力恰好为零，已知重力加速度为g.下列分析正确的是( )A．轻质弹簧的原长为RB ．小球过B 点时，所受的合力为mg ＋m v 2RC ．小球从A 到B 的过程中，重力势能转化为弹簧的弹性势能D ．小球运动到B 点时，弹簧的弹性势能为mgR －12mv 2 解析：由几何知识可知弹簧的原长为2R ，A 错误；根据向心力公式：小球过B 点时，则由重力和弹簧弹力的合力提供小球的向心力，F 合＝m v 2R，B 错误；以小球和弹簧组成的系统为研究对象，在小球从A 到B 的过程中，只有重力和弹簧的弹力做功，系统的机械能守恒，小球重力势能减小转化为弹簧的弹性势能和动能，故C 错误；根据能量的转化与守恒：mgR ＝12mv 2＋E p ，得E p ＝mgR －12mv 2，故D 正确． 答案：D8.(多选)如图所示，质量为m 的物体在水平传送带上由静止释放，传送带由电动机带动，始终保持以速率v 匀速运动，物体与传送带间的动摩擦因数为μ，物体过一会儿能保持与传送带相对静止，对于物体从静止释放到相对传送带静止这一过程下列说法正确的是( )A ．电动机多做的功为12mv 2 B ．摩擦力对物体做的功为12mv 2 C ．电动机增加的功率为μmgvD ．传送带克服摩擦力做功为12mv 2 解析：由能量守恒知电动机多做的功为物体动能增量和摩擦生热Q ，所以A 项错；根据动能定理，对物体列方程，W f ＝12mv 2，所以B 项正确；因为电动机增加的功率P ＝物体动能增量＋摩擦生热时间＝μmg v 2t ＋μmg v 2t t＝μmgv ，C 项正确；因为传送带与物体共速之前，传送带的路程是物体路程的2倍，所以传送带克服摩擦力做功是摩擦力对物体做功的2倍，即mv 2，D 项错误．答案：BC9.如图所示，斜面的倾角为θ，质量为m 的滑块距挡板P 的距离为x 0，滑块以初速度v 0沿斜面上滑，滑块与斜面间的动摩擦因数为μ，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x ，对滑块运动的全程应用功能关系，全部所产生的热量Q ＝12mv 20＋mgx 0sin θ，又因为全程产生的热量等于克服摩擦力所做的功，即Q ＝μmgx cos θ，解以上两式，可得x ＝1μ⎝ ⎛⎭⎪⎫v 22g cos θ＋x 0tan θ.答案：1μ⎝ ⎛⎭⎪⎫v 22g cos θ＋x 0tan θ。
第6节能量能量转化与守恒定律本节教材分析三维目标1．知识与技能(1)·知道各种形式的能是可以相互转化的。
(2)·知道在转化的过程中，能量的总量是保持不变的。
(3)·列举出日常生活中能量守恒的实例。
(4)·有用能量守恒的观点分析物理现象的意识。
2．过程与方法(1)·通过学生自己做小实验，发现各种现象的内在联系，体会各种形式能量之间的相互转化。
(2)·通过讨论体会能量不会凭空消失，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。
3．情感态度与价值观(1)·通过学生自己做小实验，激发学生的学习兴趣，对物理规律有一个感性的认识。
(2)·通过学生讨论锻炼学生分析问题的能力.教学重点能量的转化与守恒定律。
教学难点能量在转化与转移中守恒，能量转化与转移的方向性。
教学建议通过本章前面几个单元的学习，学生对能量转化的普遍性已有了一个整体的了解，对不同形式的能量的特点及转化和转移的过程也进行了深入的讨论，特别是对能量在转化和转移中的“总量不变”已有了一定的认识，学习了动能和势能的相互转化及机械能的守恒。
另外，在生产生活中到处都有能的形式与转化，学生有一定的知识储备和生活积累，教师可以充分利用学生的这些学习优势，在教学中尽量做到生活化和实践性，并给予适时的指导、鼓励、创造宽松、合作、民主的学习氛围。
总之，本章各个单元的学习的积累，已为本节“能量的转化与守恒”的学习作了较为全面的铺垫。
因此，本节课应当利用学生已掌握的知识，通过学生自主的活动来实现教育目标，教师应该成为学生学习活动的组织者和引导者，使学生的科学素养在主动学习的过程中得到发展提高。
新课导入设计导入一教师活动：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。
我们还知道不同能量之间是可以相互转化的，请你举几个能量转化的例子。
学生活动：思考并回答问题，列举实例。
第六、八节能量的转化与守恒__能源的利用与开发1．能量转化与守恒定律：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另一个物体，在转化或转移的过程中其总量保持不变.2．能量的转化或转移具有方向性，能量的利用过程是不可逆的。
3．第一类永动机因违背能量转化与守恒定律是不可能制造成的.4．煤、石油、天然气统称为化石能源，为不可再生能源；太阳能、风能、水能为可再生能源。
一、各种各样的能量及其转化(1）自然界中存在着机械能、内能、电能、电磁能、核能和化学能等不同形式的能量。
(2)能量的存在形式多种多样，而且不同形式的能量可以相互转化.二、能量转化与守恒定律（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另一个物体，在转化或转移的过程中其总量不变。
这就是能量转化与守恒定律。
(2)第一类永动机违背了能量转化与守恒定律。
三、能量转化和转移的方向性（1）能量转化和转移具有方向性，如烧火生热，化学能通过燃烧转化为内能，但内能不会自发地重新转化为化学能。
（2）能量在被利用的过程中，总存在一定的损失,不可能100％地被利用。
四、能源的利用与开发1．能源及其分类（1)概念：在一定条件下能够提供可利用能量的物质资源，都可以称为能源。
（2)分类：①煤、石油、天然气统称为化石能源.②一次能源:直接取之于自然界，未经人类加工转换的能源，如煤、石油、天然气、水能、风能、生物能、海洋能等。
一次能源按是否能够再生，分为可再生能源（水能、风能等)和不可再生能源(石油、煤等)。
二次能源：从一次能源直接或间接转化而来的能源.如：电能、氢能、焦炭等。
2．能源危机与环境保护（1）我国能源消耗以煤为主,约占能源消费总量的75％，且能源使用效率低。
随着我国经济的迅速增长和大众文化生活水平的提高，能源消耗量将急剧增加，能源的需求和供应的矛盾更为突出，能源短缺的现象更为严重。
2019-2020年高中物理第四章机械能和能源第六节能量的转化与守恒检测粤教版1．我们绝不会看到：一个放在水平地面上的物体，靠降低温度，可以把内能自发地转化为动能，使这个物体运动起来．其原因是( )A．这违反了能量守恒定律B．在任何条件下内能都不可能转化为机械能，只有机械能才会转化为内能C．机械能和内能的转化过程具有方向性，内能转化成机械能是有条件的D．以上说法均不正确解析：机械能和内能可以相互转化，但必须通过做功来实现．因为各种有关热的物理过程都具有方向性，所以内能不可能全部转化成机械能，同时不引起其他变化．答案：C2．下列说法中正确的是( )A．能量转化与守恒定律的成立是有一定条件的B．行驶的汽车具有动能，刹车时动能转化为内能C．能量从一种形式转化为另一种形式时，总量会减少D．热传递是能量的转化解析：能量转化与守恒定律对任何物体都成立、无条件，A、C错．汽车刹车时动能转化成内能，B对，热传递是能量的转移，D错．答案：B3．(多选)下列关于能量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械——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：根据能量守恒定律可知，能量既不会消灭，也不会创生．能量只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，A、B正确，D错误，永动机违背了能量守恒定律，故它不可能制造出来，C正确．答案：ABC4．下列过程中，可能发生的是( )A．某工作物质从高温热源吸收20 kJ的热量，全部转化为机械能，而没有引起其他变化B．打开一高压密闭容器，其内气体自发溢出后又自发溢进去，恢复原状C．利用其他手段，使低温物体的温度更低，高温物体的温度更高D．将两瓶不同液体互溶，然后又自发地各自分开解析：某工作物质从高温热源吸收20 kJ 的热量，全部转化为机械能，而没有引起其他变化，这是不可能的，则A 错误；能量传递具有方向性，则B 、D 错误；利用其他手段，使低温物体温度更低，高温物体的温度更高，如空调，则C 正确．答案：C5．小明同学在家锻炼身体，做杠铃练习．他将杠铃由静止开始举高H ，并获得速度v .则下列说法中不正确的是( )A ．小明对杠铃做的功等于杠铃机械能的增量B ．杠铃动能的增量等于杠铃所受合外力对它做的功C ．克服杠铃重力做的功等于杠铃重力势能的增量D ．合外力对杠铃做的功等于机械能的增量解析：合力做功等于杠铃的动能增量，不是机械能的增量，B 对，D 错；小明对杠铃做的功等于杠铃能量的增加(即机械能的增加)，A 对；重力做功等于重力势能的增量，C 对．答案：D6．(多选)在体育比赛项目中，高台跳水是我国运动员的强项．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，设水对他的阻力大小恒为F ，那么在他减速下降高度为h 的过程中，下列说法正确的是(g 为当地的重力加速度)( )A ．他的动能减少了Fh －mghB ．他的重力势能增加了mghC ．他的机械能减少了(F －mg )hD ．他的机械能减少了Fh解析：由动能定理，得mgh －Fh ＝ΔE k ，故动能减少了Fh －mgh ，A 选项正确；他的重力势能减少了mgh ，B 选项错误；他的机械能减少了ΔE ＝Fh ，C 选项错误，D 选项正确．答案：AD7.劲度系数为k 的轻质弹簧，一端系在竖直放置、半径为R 的光滑圆环顶点P ，另一端连接一套在圆环上且质量为m 的小球．开始时小球位于A 点，此时弹簧处于原长且与竖直方向的夹角为45°，之后小球由静止沿圆环下滑，小球运动到最低点B 时的速率为v ，此时小球与圆环之间的压力恰好为零，已知重力加速度为g .下列分析正确的是( )A ．轻质弹簧的原长为RB ．小球过B 点时，所受的合力为mg ＋m v 2RC ．小球从A 到B 的过程中，重力势能转化为弹簧的弹性势能D ．小球运动到B 点时，弹簧的弹性势能为mgR －12mv 2解析：由几何知识可知弹簧的原长为2R ，A 错误；根据向心力公式：小球过B 点时，则由重力和弹簧弹力的合力提供小球的向心力，F 合＝m v 2R，B 错误；以小球和弹簧组成的系统为研究对象，在小球从A 到B 的过程中，只有重力和弹簧的弹力做功，系统的机械能守恒，小球重力势能减小转化为弹簧的弹性势能和动能，故C 错误；根据能量的转化与守恒：mgR ＝12mv 2＋E p ，得E p ＝mgR －12mv 2，故D 正确． 答案：D8.(多选)如图所示，质量为m 的物体在水平传送带上由静止释放，传送带由电动机带动，始终保持以速率v 匀速运动，物体与传送带间的动摩擦因数为μ，物体过一会儿能保持与传送带相对静止，对于物体从静止释放到相对传送带静止这一过程下列说法正确的是( )A ．电动机多做的功为12mv 2B ．摩擦力对物体做的功为12mv 2C ．电动机增加的功率为μmgvD ．传送带克服摩擦力做功为12mv 2解析：由能量守恒知电动机多做的功为物体动能增量和摩擦生热Q ，所以A 项错；根据动能定理，对物体列方程，W f ＝12mv 2，所以B 项正确；因为电动机增加的功率P ＝物体动能增量＋摩擦生热时间＝μmg v 2t ＋μmg v2tt ＝μmgv ，C 项正确；因为传送带与物体共速之前，传送带的路程是物体路程的2倍，所以传送带克服摩擦力做功是摩擦力对物体做功的2倍，即mv 2，D 项错误．答案：BC9.如图所示，斜面的倾角为θ，质量为m 的滑块距挡板P 的距离为x 0，滑块以初速度v 0沿斜面上滑，滑块与斜面间的动摩擦因数为μ，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x ，对滑块运动的全程应用功能关系，全部所产生的热量Q ＝12mv 20＋mgx 0sin θ，又因为全程产生的热量等于克服摩擦力所做的功，即Q ＝μmgx cos θ，解以上两式，可得x ＝1μ⎝ ⎛⎭⎪⎫v 202g cos θ＋x 0tan θ.答案：1μ⎝ ⎛⎭⎪⎫v 202g cos θ＋x 0tan θ2019-2020年高中物理第四章机械能和能源第四节机械能守性定律检测粤教版1．关于机械能，下列说法正确的是( ) A ．机械能守恒时，物体的动能和重力势能都不变 B ．物体处于平衡状态时，机械能一定守恒 C ．物体机械能的变化等于合力对它做的功 D ．物体所受合力不为零时，其机械能可以守恒解析：机械能守恒是指机械能的总和不变，其中动能和重力势能都有可能变，A 错；物体处于平衡状态时，动能不变，但重力势能可以变化，机械能不一定守恒，B 错；合力做的功等于动能的变化，C 错；物体所受合力不为零，如果只有重力做功，则机械能守恒，D 对．答案：D2．(多选)下列情况中，运动物体机械能一定守恒的是( ) A ．做匀速直线运动的物体 B ．做平抛运动的物体 C ．物体不受摩擦力 D ．物体只受重力解析：在竖直方向做匀速直线运动的物体，动能不变，重力势能变化，机械能不守恒，故A 错误；做平抛运动的物体，只有重力做功，机械能必定守恒，故B 正确；物体在拉力作用下在竖直方向做匀速运动时，不受摩擦力，但机械能增加，故C 错误；物体只受重力时，机械能守恒，故D 正确．故选B 、D.答案：BD3．质量为1 kg 的物体从倾角为30°、长2 m 的光滑斜面顶端由静止开始下滑，若选初始位置为零势能点，那么，当它滑到斜面中点时具有的机械能和重力势能分别是(g 取10 m/s 2)( )A ．0 J ，－5 JB ．0 J ，－10 JC ．10 J ，5 JD ．20 J ，－10 J解析：物体下滑时机械能守恒，故它下滑到斜面中点时的机械能等于在初始位置的机械能，下滑到斜面中点时的重力势能E p ＝－mg L 2·sin 30°＝－1×10×22sin 30° J ＝－5 J ．故选项A 正确．答案：A4.如图所示，在轻弹簧的下端悬挂一个质量为m 的小球A ，若将小球A 从弹簧原长位置由静止释放，小球A 能够下降的最大高度为h .若将小球A 换成质量为2m 的小球B ，仍从弹簧原长位置由静止释放，则小球B 下降h 时的速度为(重力加速度为g ，不计空气阻力)( )A.2ghB.ghC.gh2D ．0解析：设小球A 下降高度h 时，弹簧的弹性势能为E p ，由机械能守恒可知E p ＝mgh .当小球A 换为质量为2m 的小球B 时，设小球B 下降h 时速度为v ，根据机械能守恒定律有2mgh ＝12·2mv 2＋E p ，解得v ＝gh ，B 项正确． 答案：B5.(多选)如图所示，质量为m 的小球在地面上以初速度v 0沿斜向上抛出后，能达到的最大高度为H ，当它将要落到离地面高度为h 的平台上时，下列判断正确的是(不计空气阻力，取地面为参考平面)( )A ．它的总机械能为12mv 2B ．它的总机械能为mgHC ．它的动能为mg (H －h )D ．它的动能为12mv 20－mgh解析：小球在空中运动时，由于不计空气阻力，所以小球只受重力作用，只有重力对小球做功，小球的机械能守恒，选择地面为参考平面，所以小球的总机械能为12mv 20，选项A 正确；小球在最高点时，由于小球具有一个水平向右的速度，因而具有一定的动能，此时的总机械能等于此时的动能和重力势能mgH 之和，所以选项B 错误；由于机械能守恒，小球在平台上的动能和势能mgh 之和等于12mv 20，所以小球落在平台上时的动能等于12mv 20－mgh ，选项C错误，选项D 正确．答案：AD6.如图所示的滑轮光滑轻质，阻力不计，M 1＝2 kg ，M 2＝1 kg ，M 1离地高度为H ＝0.5 m ．M 1与M 2从静止开始释放，M 1由静止下落0.3 m 时的速度为( )A. 2 m/s B ．3 m/s C ．2 m/sD ．1 m/s解析：对系统运用机械能守恒定律得，(M 1－M 2)gh ＝12(M 1＋M 2)v 2，代入数据解得v ＝ 2m/s ，故A 正确，B 、C 、D 错误．答案：AB 级 提能力7.如图所示，具有一定初速度的物块，沿倾角为30°的粗糙斜面向上运动的过程中，受一个恒定的沿斜面向上的拉力F 作用，这时物块的加速度大小为5 m/s 2，方向沿斜面向下，那么，在物块向上运动过程中，下列说法正确的是(g 取10 m/s 2)( )A ．物块的机械能一定增加B ．物块的机械能一定减小C ．物块的机械能不变D ．物块的机械能可能增加也可能减小 解析：由于mg sin α＋F f －F ＝ma 可知F －F f ＝mg sin 30°－ma ＝0即F ＝F f ，则W F ＝WF f ，合力功为重力功，可知物块机械能不变． 答案：C8.(多选)两质量相同的小球A 、B 用线悬在等高的O 1、O 2两点，A 球的悬线比B 球的长．把两球的悬线均拉到水平后将小球无初速释放，则经最低点时(以悬点为零势能点，不计空气阻力)( )A ．B 球的动能大于A 球的动能 B ．A 球的动能大于B 球的动能C ．A 球的机械能大于B 球的机械能D ．A 球的机械能等于B 球的机械能解析：空气阻力不计，小球下落过程中只有动能和重力势能之间的转化，机械能守恒，选项C 错误，选项D 正确；到最低点时A 球减少的重力势能较多，增加的动能较多，选项A 错误，选项B 正确．答案：BD9.如图所示，在水平台面上的A 点，一个质量为m 的物体以初速度v 0被抛出，v 0与水平方向的夹角为30°，水平台面离地面的高度为h ，不计空气阻力．(1)求物体落至地面瞬间的速度大小；(2)若以地面为参考平面，求当动能与势能相等时，物体速度的大小．解析：(1)法一：物体抛出后的运动过程中只受重力作用，机械能守恒，若选地面为参考平面，则mgh ＋12mv 20＝12mv 2，解得v ＝v 20＋2gh .法二：若使用机械能守恒定律的另一种形式：重力势能的减少量等于动能的增加量，不需要选取参考平面，有mgh ＝12mv 2－12mv 20，解得v ＝v 20＋2gh .(2)以地面为参考平面，当E k ＝E p 时，动能为总机械能的一半，设此时的速度大小为v ′，则2×12mv ′2＝12mv 20＋mgh ， 解得v ′＝v 202＋gh .答案：(1)v 20＋2gh (2) v 202＋gh10.如图所示，一根轻质细杆两端分别固定着A 、B 两个质量均为m 的小球，O 点是光滑水平轴．已知AO ＝L ，BO ＝2L .使细杆从水平位置由静止开始转动，当B 球转到O 点正下方时，它对细杆的拉力是多少？解析：设B 球到达O 点的正下方时，A 、B 两球的速度分别为v A 、v B .两球在转动过程中角速度相等．由v ＝ωr 得：v A ∶v B ＝L ∶2L ＝1∶2.①对A 、B 组成的系统应用机械能守恒定律ΔE p 减＝ΔE k 增，有：mg 2L －mgL ＝12mv 2A ＋12mv 2B .②由①②联立解得：v B ＝2510gL .③ B 球在O 点正下方时，由向心力公式，有 F －mg ＝m v 2B2L.④将③代入④得：F ＝mg ＋m 425×10gL 2L＝1.8mg .由牛顿第三定律可得，球对细杆的拉力F ′＝F ＝1.8mg . 答案：1.8mg。
