教科版高中物理必修二4.6《能源的开发与利用》word学案

可通过做功的方式实现不同形式的能量之间的转 化，也可在同一物体的不同部分或不同物体间进行转移。
(2)能量在转化与转移过程中，能量的总量保持不变。利用能 量守恒定律解题的关键是正确分析有多少种能量变化，分析时避 免出现遗漏。
1．(多选)下列关于能量守恒定律的认识正确的是
()
1 C.4mgh
1 D.2mgh
[思路点拨] 通过题图可知，拿去盖板后，最后两端液面相平。U
形管中的右侧 h 高度的液体重心降低。
[解析] 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，减少的重力势能转化为内 能。如图所示，最终状态可等效为右侧12h 的液柱移到 左侧管中，即增加的内能等于该液柱减少的重力势能，则 Q＝18mg·12h ＝116mgh，故 A 正确。
图466 解析：木块与皮带间的摩擦力 f＝μN＝μmg＝0.2×1×10 N＝2 N。 由牛顿第二定律得木块加速度 a＝mf ＝21 m/s2＝2 m/s2。
木块速度达到 4 m/s 时需发生位移 x＝2va2＝2×422 m＝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
第6节
能源的开发与利用
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来实现的。
2．自然界中的能量在转移和转化过程中 总量是不变的。
3．能源是指能够提供某种形式能量的物 质资源。能源与人类生活密切相关，节 约能源，恰当地利用能源，以及开发新 能源是人类解决能源问题的基本途径。
一、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
A．某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加

议一议 既然能量是守恒的,为什么还有能源危机? 答案: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,从便于利用的能源变成不便于利用的了,
所以存在能源危机.
思考判断
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.( 4.煤、石油、天然气属于常规能源.( 5.电能、焦炭、氢能属于一次能源.( ) ) ) ) ) 3.物体做了多少功,就有多少能量消失.(
空气的密度为ρ ,风轮机叶片的长度为r,若风速为v0,每台风力发电机输 出电功率为P,求此过程中:
(1)单位时间内每台风力发电机获得的风能表达式;
(2)风力发电机利用风能的效率表达式. 〚思路点拨〛 (1)风能就是空气定向流动的动能.
(2)发电效率等于电功率与总功率的比值.
1 2 解析:(1)由能量守恒定律可知 m v0 =P 总 t 2 1 而 m=πr2v0tρ,解得 P 总= πr2ρ v03 . 2
(教师备用) 例2-1:如图所示,质量为m的小铁块A(A的长度可忽略)以水平速度v0从左侧 冲上质量为M、长为l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μ ,此时木板对地位移为s,求这一过程中:
(1)木板增加的动能;
解析:如图所示,设小铁块的位移为 x,两者共同的速度为 v.
即小铁块动能减少,减少了μmg(s+l). 1 2 1 v (3)系统机械能的减少量为ΔE 减= m 0 - (M+m)v2=μmgl. 2 2
(4)根据能量守恒定律,系统减少的机械能全部转化为内能 Q=ΔE减=μmgl. 答案:(2)μ mg(s+l) (3)μ mgl (4)μ mgl

第6节 能源的开发与利用一．选择题（1－8单项，9－10多项）1．关于能源,以下说法不正确的是( )A ．煤、石油、自然 气等燃料的最初来源都可以追溯到太阳能B ．柴草燃烧时释放的能量是化学能C ．核能和地热能来自地球自身D ．潮汐能来源于月球引力做的功2．关于能量和能源，下列说法正确的是( ) A ．由于自然界的能量守恒，所以不需要节省能源 B ．在利用能源的过程中，能量在数量上并未削减 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，所以能量可以被制造3．20世纪80年月初，科学家们制造了硅太阳能电池。

假如在太空设立太阳能卫星电站，可24h 发电，这不仅不受昼夜气候的影响，而且太阳辐射强度大，利用微波――电能转换装置，可将电能转换成微波向地面发送。

估量在21世纪初地球上空将会升起卫星电站，硅太阳能电池实现的能量转换方式是( )A ．光能→微波B ．光能→热能C ．电能→微波D ．光能→电能4．近年来，在公交车和出租车中推行用自然 气代替汽油作燃料的改革，取得了显著的进展，走上街头你会发觉不少公交车和出租车上印有“CNG ”的标记，代表它们是以自然 气作为燃料的汽车则推广这一改革的主要目的是( )A ．延长发动机的寿命B ．促进地方经济和西部进展C ．削减大气污染D ．节省能源 5．关于功和能，下列说法正确的是( )A ．功和能单位相同，意义相同，功是能，能是功B ．功和能虽然是两个不同的物理量，但是功和能可以相互转化C ．水对水轮机做了8.9×106 J 的功表示水的能量削减了8.9×106 JD ．竖直上抛的石子上升过程克服重力做功5 J 表示石子将5 J 的功转化为5 J 的重力势能 6．能把电能转化为机械的装置是( )A ．电灯B ．发电机C ．水轮机D ．电动机7．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，由静止开头下落，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 )8．如图所示，一个质量为m 的物体(可视为质点)以某一速度由A 点冲上倾角为30°的固定斜面，做匀减速直线运动，其加速度的大小为g ，在斜面上升的最大高度为h ，则在这个过程中，物体( )A ．机械能损失了mghB ．重力势能增加了3mghC ．动能损失了12mghD ．机械能损失了12mgh9．一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 ．子弹削减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 ．子弹削减的机械能等于木块增加的动能与木块增加的内能之和D ．子弹削减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10．将质量为m 的小球在距地面高度为h 处抛出，抛出时的速度大小为v 0.小球落到地面时的速度大小为2v 0.若小球受到的空气阻力不能忽视，则对于小球下落的整个过程，下面说法中正确的是( )A ．小球克服空气阻力做的功小于mghB ．重力对小球做的功等于mghC ．合外力对小球做的功小于m v 20D ．合外力对小球做的功等于m v 20 二．计算题11．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．假如这个风车能将圆面内10%的气流淌能转变为电能，则该风车带动的发电机功率是多大？12．如图所示，质量为m 的自行车绝技运动员从B 点由静止动身，经BC 圆弧，从C 点竖直冲出，完成空翻，完成空翻的时间为t .由B 到C 的过程中，克服摩擦力做功为W .空气阻力忽视不计，重力加速度为g ，试求：自行车运动员从B 到C 至少做多少功？第6节 能源的开发与利用一．选择题（1－8单项，9－10多项）1．C 2．B 3．D 4．C 5．C 6．D 7．A 8．A 9．BD 10．AB 二．计算题11．3.4 kW解析：在t 时间内作用于风车的气流质量。

4.8 能源的开发与利用学案（粤教版必修2）1．煤、石油、天然气，是埋在地下的动植物经过数亿年的地质演变而形成的，这些能源统称为____________．2．一次能源是指：煤、石油、天然气、水能、风能、__________、____________、海洋能、地热能等．它又可分为可再生能源(如太阳能、水能、风能、____________等)和不可再生能源(如煤、石油、____________、核能等)．电能、氢能、焦炭等是由一次能源直接或间接转化而来的能源称为____________．3．未来的清洁能源包括核能、风能、太阳能、水能、__________、____________、海洋能、氢等．【概念规律练】知识点一能源的基本概念1．(双选)能源可划分为一级能源和二级能源．自然界以现成形式提供的能源称为一级能源；需要依靠其他能源的能量间接制取的能源称为二级能源．氢气是一种高效而没有污染的二级能源，它可以由自然界中大量存在的水来制取：2H2O＝2H2＋O2－517.6 kJ.下列叙述正确的是( )A．电能是二级能源B．水力是二级能源C．天然气是一级能源D．焦炉气是一级能源2．煤、石油、天然气和生物资源的能量作为能源的共同特点是( )A．可再生能源，取之不尽，用之不竭B．不可再生能源，用一点，少一点C．来自太阳辐射的能量D．污染环境的能源知识点二能量间相互转化3．各种形式的能都可以________，木柴燃烧发出热和光，在这个过程中是________能转化为______能和________能；水烧开时，锅盖在水蒸气的冲击下不停地跳动，这个过程是____能转化为______能．4．人类使用的普通能源，如煤、石油、天然气、木柴，以及水力发电得到的能量，它们的根源是( )A．太阳能B．地球本身C．内能D．机械能【方法技巧练】一、能量大小的计算方法5．如果每人每年节约用电1千瓦时，那么，全国13亿人口节约用电相当于多少吨标准煤燃烧释放的能量？(标准煤热值为2.93×107J/kg)6.一水电站，水流的落差为20 m，水流冲击水轮发电机后，水流能20%转化为电能．若发电机的功率为200 kW，则水每分钟流下的水量为多少？(g取10 m/s2)二、摩擦生热的计算方法7.图1水平传送带以速度v匀速运动，一质量为m的小木块A由静止轻放在传送带上，若小木块与传送带间的动摩擦因数为μ，如图1所示，在小木块与传送带相对静止时，转化为内能的能量为( )A．mv2B．2mv2C.14mv2D.12mv28．如图2所示，质量为m的小铁块A以水平速度v0冲上质量为M、长为l、置于光滑水平面上的木板B，正好不从木板上掉下，已知A、B间动摩擦因数为μ，此时长木板对地位移为s.在这一过程中，求：图2(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)系统产生的热量．参考答案课前预习练1．化石能源2．太阳能 生物能 海洋能 天然气 二次能源3．地热能 生物质能课堂探究练1．AC [焦炉气是焦炉厂运作生产产生的衍生物质，故不是一级能源．天然气和水力都是自然界中现成的能源，是一级能源，B 错误、C 正确．显然电能是二级能源，A 正确．]2．C3．相互转化 化学 内 光 内 机械解析 能的种类多种多样，有太阳能、机械能、化学能、电能、光能、生物质能、内能、核能等．各种形式的能之间可以相互转化．4．A5．1.60×105 t解析 由题可知，共节约的电能为E ＝1.3×109×3.6×106 J ＝4.68×1015 J ，则E ＝mQ ，m ＝E/Q ＝4.68×1015/(2.93×107) kg＝1.60×108 kg ＝1.60×105 t6．300 m 3解析 设每分钟水的流量为Q ，则在1分钟内流下的水的质量m ＝Q ρ ① 在1分钟内流下的水减少的重力势能ΔE P ＝mgh ＝Q ρgh ②由题意可知：发动机的功率P ＝ΔE p ×20%t③ 整理得：Q ＝Pt ρgh×20%代入数据得：Q ＝200×103×601×103×10×20×0.2＝300 m 3. 7．D解析 物块所受的滑动摩擦力为F ＝μmg物块加速度a ＝F m＝μg 加速至v 的时间t ＝v a ＝v μg物块相对地面运动的位移s A ＝v 2t ＝v 22μg这段时间内传送带的位移s 带＝vt ＝v 2μg则物块相对于传送带向后滑动的位移s 相对＝s 带－s A ＝v 22μg根据能量守恒定律知ΔE 内＝Fs 相对＝μmg v 22μg ＝12mv 2. 8．(1)μmgs (2)μmg(s ＋l ) (3)μmgl (4)μmgl解析 在此过程中摩擦力做功的情况：A 和B 所受摩擦力分别为f 、f′，且f ＝f′＝μmg ，A 在f 的作用下减速，B 在f′的作用下加速；当A 滑动到B 的右端时，A 、B 达到一样的速度v ，正好不掉下．(1)对木板B ，根据动能定理有：μmg·s＝12Mv 2－0 ① 从上式可知ΔE k B ＝μmgs.(2)滑动摩擦力对小铁块A 做负功，根据功能关系可知ΔE k A ＝－μmg(s ＋l )即－μmg(s ＋l )＝12mv 2－12mv 20＝12m(v 2－v 20) ② (3)系统机械能的减少量ΔE ＝12mv 20－12mv 2－12Mv 2 由 ①、②可知ΔE ＝μmgl(4)m 、M 相对位移为l ，根据能量守恒知Q ＝μmg l .方法总结 摩擦生热的计算公式是Q ＝fd ，其中d 是两物体的相对位移．由此可知：一对相互作用的静摩擦力的总功为零，即不产生热量，一对相互作用的滑动摩擦力总功为－fd ，因此产生的热量为fd.。