1. 斜面的高是0.6m，倾角是37°，质量是1kg的物体由顶端滑到底端。已知动摩擦因数是0.5，g取10m/s2，在这个过程中产生多少热量？ 1.6J
2 水能是可再生能源，可用来发电为人类提供清洁的能源。若一水力发电站水库平均流量为Q m3/s，落差为h m。试回答和计算：
水力发电过程是什么能之间的转化？
设发电效率为η，则全年的发电量为多少？（用kW·h来表示）
3 将一物体竖直向上抛出，不计空气阻力，则物体的动能—路程图象应是图5—69中的（B
A. (a) 图 B. (b) 图 C. (c) 图 D. (d) 图
4. 小球质量为m，在距地面h高度处以v0的初速度竖直向上抛出，设空气阻力恒为F，且小于mg，小球与地面碰撞过程中不损失机械能，则小球在整个过程中经历的路程是多少？
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(b)
(c)
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第十章 能量守恒定律与能源
A. 能的转化和能量守恒定律
1.能量的形式
机械能（动能、势能）
内能（热能）
电能
磁能
化学能
太阳能(光能)
核能(原子能)
能以多种形式存在于自然界，每一种形式的能对应于一种运动形式。
风能 wind 类别
风是地球上的一种自然现象，它是由太阳辐射热引起的。太阳照射到地球表面，地球表面各处受热不同，产生温差，从而引起大气的对流运动形成风。据估计到达地球的太阳能中虽然只有大约2％转化为风能，但其总量仍是十分可观的。全球的风能约为2.74X109MW，其中可利用的风能为2X107MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。
石油类燃料fossil fuel 类别
石油是水中堆积的微生物残骸，在高压的作用下形成的碳氢化合物。石油经过精制后可得到汽油、煤油、柴油和重油。石油在地球上分布不均，中东占54%，北美占12%，南美占9%，几乎占了可确认埋藏量的3/4。
水电 hydroelectric 类别
水力发电是从流动的水的能量中产生的电能。原理是利用一条大堤坝蓄水成湖，引水流过大堤坝的涡轮桨叶，从而推动涡轮电机发电。
水力发电最丰富的地方，通常都有高山峻岭和充沛的雨量，形成流速高、流量大的河流。水力发电是可再生的能源，不会污染空气。
潮汐能Tidal 类别
潮汐与潮流能来源于月球、太阳引力。
潮汐的能量与潮差大小和潮量成正比；潮流、海流的能量与流速平方和通流量成正比 。
据调查统计，我国沿岸和海岛附近的可开发潮汐能资源理论装机容量达2179万kW，理论年发电量约624亿kWH，波浪能理论平均功率约1285万kW，潮流能理论平均功率1394万kW。
生物能 Biomass 类别
生物能是太阳能以化学能形式贮存在生物中的一种能量形式，一种以生物质为载体的能量，它直接或间接地来源于植物的光合作用，在各种可再生能源中，生物质是独特的，它是贮存的太阳能，更是一种唯一可再生的碳源，可转化成常规的固态、液态和气态燃料。
目前世界各国都正在着手开发和利用，如沼气。
地热能Geothermal 类别
地热能是来自地球深处的可再生热能。它起源于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变。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，热能随自然涌出的热蒸汽和水而到达地面，
地热能是指贮存在地球内部的热能。其储量比目前人们所利用的总量多很多倍，而且集中分布在构造板块边缘一带、该区域也是火山和地震多发区。
核能 nuclear 类别
在50多年前，科学家发现铀-235原子核在吸收一个中 子以后能分裂，同时放出2-3个中子和大量的能量，放出 的能量比化学反应中释放的能量大得多，这就是核裂变能， 也就是我们所说的核能。
核电站是利用原子核内部蕴藏的能量产生电能的新型发电站
太阳能 solar power 类别
太阳内部高温核聚变反应所释放的辐射能。太阳向宇宙空间发射的辐射功率位3.8×10^23kW的辐射值，其中20亿分之一到达地球大气层。到达地球大气层的太阳能，30%被大气层反射，23%被大气层吸收，其余的到达地球表面，其功率为8×10^13kW。
据估算，地球上每年接收的太阳能，相当于地球上每年燃烧其他燃料所获能量的3000倍，因此，大力开发利用太阳能是21世纪的高新技术。
煤炭coal 类别
煤炭是地球上蕴藏量最丰富，分布地域最广的化石燃料。据世界能源委员会的评估，世界煤炭可采资源量达4．84×10 4亿t标准煤，占世界化石燃料可采资源量的66．8％。
煤炭是埋藏在地下的植物受地下和地热的作用，经过几千万年乃至几亿年的炭化过程，释放出水份、二氧化碳、甲烷等气体后，含氧量减少而形成的，含炭量非常丰富。由于地质条件和进化程度不同，含炭量不同，从而发热量也就不同。按发热量大小顺序分为无烟煤、烟煤 和褐煤等。
飞机飞行
闪电
点燃的火柴
火山喷发
核电站
通讯卫星
太阳灶
石油开采
能量的转化
机械能 <-> 内能（燧木取火）
水能 --> 电能（水力发电）
风能 --> 电能（风力发电）
太阳能 --> 电能（太阳能发电）
太阳能 -->化学能（光合作用）
核能 --> 内能（原子弹爆炸）
自主活动
机械能
内能
电能
化学能
核能
根据箭头标出的各种能之间的转化 关系，请例举事例，说明它们是如何实现转化的？
核反应堆
燃烧
蒸汽机
发电机、电动机
电热器
蓄电池
举例：
光合作用
高温高压、无氧
燃烧
热机
机械能
太阳能
化学能
生物能
内能
电能
发电机
能量可以通过一定途径从一种形式转化成另一种形式，或从一个物体到另一个物体，而能量的总量是不变的。
2.内能变化的两个途径
做功过程：摩擦生热
热传递过程：辐射、传导、对流
内能变化的两个途径：做功和热传递
做功和热传递在改变物体内能上是等效的。
历史回眸
英国物理学家焦耳（James Prescort Joule,1818～1889）一生致力于实验研究。从1840年到1878年的将近40年的时间里，他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。他做了400多次实验，用各种方法测定了热功当量的值，为能量守恒定律的发现奠定了坚实的实验基础。
焦耳测定热功当量的实验装置
3.能的转化和能量守恒定律
能量既不会产生，也不会消灭，它只会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，而能的总量保持不变
能的转化和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的。
永动机不可能制成
所谓永动机是期望在没有外界能源供给，即不消耗任何燃料和动力的情况下，源源不断地得到有用的功。
永动机违反了能量守恒定律，因此永动机不可能制成。
能量从哪里来？
能够提供可利用能量的物质资源叫做能源
能源
类别 一次能源 二次能源
常用能源 煤炭、石油、天然气、水力 电能
新能源 太阳能、地热、风能、潮汐能、海洋能、可燃冰
核能
能量的总量是不变的。
地球上的能源是有限的，在人类无限扩张的能源需求下，将日趋枯竭。
如何开发和利用能源？
开发新能源
我们要开发和利用对环境没有污染和危害的清洁能源。比如：太阳能、地热能、风能、潮汐能、海洋能等。
这些能源数量巨大且可以再生。
如何开发和利用能源？
节能
我们要提高能源利用率。提高能源利用率的根本途径是减少转化和传递过程中的损失，如提高燃烧效率、提高热机效率、减少废气带走的热量、减少导线中的能量损失、减少传动过程中的摩擦损失等。
太阳塔原理图
在下列有关能的转化的几种说法中，不正确的是 ：
A、用锯子锯木头，锯条会发热，是由于机械能转化成内能
B、当水壶中的水沸腾时壶盖会跳动，这是内能转化为机械能
C、给蓄电池充电的过程中，电能转化为化学能
D、在燃料燃烧的过程中，内能转化为光能
D
下面是关于能量转化和转移的一些说法，其中错误的是：
A、电动机工作时是将机械能转化成电能的过程
B、冬天将手放到炉旁烤火感到暖和，是内能从一个物体转移到另一个物体的过程
C、木材燃烧是将化学能转化为内能的过程
D、打桩机的重锤下落的过程，是将重力势能转化为动能的过程
A
2001年9月11日，恐怖分子利用劫持的2架客机，装满燃油，先后水平撞击世贸大楼的南北塔楼，使两大楼产生幅度近1米的晃动和猛烈燃烧。一个多小时后两幢110层的高楼相继倒塌，造成数千人的伤亡。使两幢大楼遭受重创的巨大能量是 ：
A、飞机的重力势能
B、飞机的内能
C、燃油燃烧产生的内能和飞机的动能
D、以上都是
C
下列说法中错误的是：
A、能的转化和守恒定律只适用于物体内能的变化
B、只要有能的转化和转移，就一定遵从能量守恒定律
C、能的转化和守恒定律是人们认识自然和利用自然的有力武器
D、任何一种形式的能在转化为其它形式的能的过程中，消耗多少某种形式的能量，就能得到多少其它形式的能量，而能的总量保持不变
A
俄罗斯“和平号”空间站完成了历史使命，于2001年3月23日从太空进入大气层，最后坠入南太平洋大海中。设空间站庞大的结构不解体，它在坠落过程中：
A、势能减小，机械能不变
B、动能与势能相互转化，且势能全部转化成动能
C、内能增大，温度升高
D、坠入海底越深，所受浮力越大
C
第十章 能量守恒定律
B. 能源的开发和利用
1能源和能量耗散（阅读课文回答问题）
思考问题1：
什么是能量耗散？
思考问题2：
能量耗散与能量守恒是否矛盾，该怎样理解？
能够提供可利用能量的物质资源
波浪发电站
风力发电站
水力发电站
地热发电站
太阳能发电站
太阳能收集站
沼气发酵池
潮汐发电站
火力发电站
核电站
2.能源的分类
常用能源：煤、石油、天然气
新能源：太阳能、核能、地热能
一次能源：直接来自然界的能源，如石油、煤炭等。
二次能源：从一次能源直接或间接转化 而来的能源，如电能等。
燃料能源：煤、石油、天然气、核能
非燃料能源：太阳能、风能、地热能等
地球上的能源是取之不尽的吗？
根据中国能源网（www.）提供的资料：“随着世界人口的增加和经济的发展，人类对能源的需求日益增加，威机构预测，到2020年全世界的能源需求将比1995年的能源消耗增长一倍，如果这些能源全部使用化石燃料－煤、石油、天然气，到2020年，世界上就难以找到满足100亿人口的煤矿和油田可供开发了。”
3.合理利用能源
节能
开发新能源
开发节能技术、开拓新能源利用技术、开发清洁能源是利用能源的技术发展方向。
澳大利亚政府决定建造一座高达1000米的“太阳塔”，利用太阳能进行风力发电。
开发新能源
循环式太阳能热水器
开发新能源
冷水
热水
采热器一年级 物理 学科 课题 §7.9 能量守恒定律与能源
预授课时间 2012 年4月15日 第 1 课时 授课类型 新授课
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，理解能量守恒定律的确切含义。3．通过能源和环境的教学，培养学生可持续发展的意识和为社会服务的责任感。
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．理解能量守恒定律的确切含义；2．能量转化的方向性。
板书设计 5．10 能量守恒定律与能源 1．在一定的条件下，各种形式的能可以相互转化； 2．能量守恒定律的内容：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。 3．能量守恒定律的变式表述：（1）物体系统内，某些形式能的增加等于另一些形式能的减小；（2）物体系统内，某些物体的能量的增加等于另一些物体的能量的减小。 4．能源和能量耗散
教学反思
构建高效课堂教学设计案（副业）
教学环节及时间分配 教 师 活 动（教学活动内容的呈现及教学方法） 学 生 活 动（学习活动的设计） 设 计 意 图
情景引入进行新课分析讨论课堂练习课堂小结当堂巩固 1．提出问题：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。2．播放能量转化的资料，让学生观看后思考：有哪些能量发生了转化？3．演示实验1：在一个玻璃容器内放入面粉，拿一个小铁球分别从某一高度释放，使其落到面粉中。思考：小木块运动过程中机械能是否守恒？请说出小球运动过程中能量的转化情况。4．演示实验2：用手提物理课本匀速上升，让学生分析机械能的变化情况。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？5．指出：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．6．听取学生汇报，总结点评。回答学生可能提出的问题。7．引入课题：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基本的守恒定律，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？各种形式的能量可以相互转化，一种能量减少，必有其他能量增加，一个物体的能量减少，必定其他物体能量增加，能量的总和并没有不化。这就是我们今天要学习的能量守恒定律。一、能量守恒定律1．让学生阅读28页的有关能量守恒定律建立的过程，回答相应的问题。2．引导学生阅读教材，说出能量守恒定律的内容，并引用教材上的话，说明能量守恒定律的建立有何重大意义？导致能量守恒定律最后确立的两类重要事实是什么？3．引导学生理解变式表述：①物体系统内，某些形式能的增加等于另一些形式能的减小；②物体系统内，某些物体的能量的增加等于另一些物体的能量的减小。上述表述是利用能量守恒定律分析问题时建立数学关系式的依据。4．多媒体播放能量守恒定律的建立过程。5．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？6．总结能量守恒定律的意义：能量守恒定律的建立过程，是人类认识自然的一次重大的飞跃，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。7．引出下一课题：既然能量是守恒的，不可能消灭，为什么我们还要节约能源？二、能源和能量耗散8．引导学生阅读教材，了解人类应用能源的历程，能源对人类社会发展所起的作用；人类在利用能源的同时也对环境造成了严重污染。9．什么是能量耗散？能量耗散与能量守恒是否矛盾，该怎样理解？从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程的方向性理解能量的耗散。10．我们为什么要节约能源呢？11．指出：正是因为能量转化的方向性，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。12．多媒体播放世界能源的解决途径。1.引导学生回顾本节课的学习内容；2.组织学生在交流的基础上进行小结；3.对学生在交流的基础上进行小结。1.．下列说法正确的是（ ）A．燃料燃烧时把自己的热量释放出去，它还会自动聚集起来供人类重新利用B．热量会自发地从高温物体传给低温问题，但却不能自发地从低温物体传给高温物体C．自然界的能量虽然守恒，但还是要节约能源D．两种气体放到一个容器内，总会均匀地混合到一起，但不会再自发地分离开来。2．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)雨天时发生雷电；(3)人在跑步时，身体发热；(4)手摇发电机发电使灯泡发光；风吹动帆船前进。3．如图所示，某人乘雪橇从雪坡经A点滑至B点，接着沿水平路面滑至C点停止。人与雪橇的总质量为70 kg。表中记录了沿坡滑下过程中的有关数据，请根据图表中的数据解决下列问题： 位置ABC速度(m/s)2．012．00时刻(s)0410(1)人与雪橇从A到B的过程中，产生的热量为多少？(2)设人与雪橇在BC段所受阻力恒定，求阻力大小。(g=10m/s2)4．一小滑块放在如图所示的凹形斜面上，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所做的功的大小（绝对值）为A，斜面对滑块的作用力所做的功的大小为B，重力做功的大小为G，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？ 注意观察物体运动中动能、势能的变化情况学生仔细观察实验现象并回答：学生分析讨论引导学生分析学生思考学生课堂练习学生进行课堂小结学生练习巩固 兴趣引入，提高学习兴趣深入理解加强理解引发思考培养能力课堂练习夯实基础夯实基础 培养学生的归纳总结能力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，依次是（ ）
A. 柴薪时期、煤炭时期、石油时期 B. 柴薪时期、石油时期、煤炭时期
C. 煤炭时期、石油时期、电力时期 D. 畜力时期、热力时期、电力时期
关于能量耗散，下列说法中正确的是（ ）
能量耗散是指在一定条件下，能量在转化过程中总量减少了
能量耗散表明，能量守恒定律具有一定的局限性
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
能量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
下列说法中正确的是（ ）
A. 不同形式能量的转化是通过做功来实现的
B. 做功的过程总是伴随着能量的变化
C. 某种形式的能量增加10J，一定有其他形式的能量减少10J
D. 某个物体的能量减少10J，一定有其他物体的能量增加10J
下列说法中正确的是（ ）
A. 弹簧的弹力做功10J，弹簧的弹性势能就减少10J
B. 干电池中，化学力做功10J，就有10J的化学能转化为电能
C. 电流通过电阻做功10J，就有10J的电能转化为内能
D. 电流对电动机做功10J，就有10J的电能转化为机械能
运动员把原来静止的足球踢出去，使足球获得100J的动能。则在运动员踢球的过程中，运动员消耗的体能（ ）
A. 等于100J B. 大于100J C. 小于100J D. 无法确定
随堂检测
1. 斜面的高是0.6m，倾角是37°，质量是1kg的物体由顶端滑到底端。已知动摩擦因数是0.5，g取10m/s2，在这个过程中产生多少热量？
2 水能是可再生能源，可用来发电为人类提供清洁的能源。若一水力发电站水库平均流量为Q m3/s，落差为h m。试回答和计算：
水力发电过程是什么能之间的转化？
设发电效率为η，则全年的发电量为多少？（用kW·h来表示）
3 将一物体竖直向上抛出，不计空气阻力，则物体的动能—路程图象应是图5—69中的（ ）
A. (a) 图 B. (b) 图 C. (c) 图 D. (d) 图
4. 小球质量为m，在距地面h高度处以v0的初速度竖直向上抛出，设空气阻力恒为F，且小于mg，小球与地面碰撞过程中不损失机械能，则小球在整个过程中经历的路程是多少？
5 用一个底面积是500cm2、高不小于2cm的圆柱形容器，内装水1kg，可用来估测射到地面上的太阳能。在日光垂直照射5min后，水温升高了2.5°C。试估算在日光直射下地球表面每平方米每秒钟获得的热量。（忽略容器吸收的和散失到周围的热量）
