高中物理 教科版必修2 第四章第6节《能源的开发与利用》学案
文档属性
| 名称 | 高中物理 教科版必修2 第四章第6节《能源的开发与利用》学案 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 52.4KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 教科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2015-08-15 15:56:27 | ||
图片预览
文档简介
4.6 能源的开发与利用 学案
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2.93×107 J/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．mv2 B．2mv2
C.mv2 D.mv2
8．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 ( http: / / www.21cnjy.com )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．C
3．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．A
5．1.60×105 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 t
6．300 m3
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＝Qρ ①
在1分钟内流下的水减少的重力势能
ΔEP＝mgh＝Qρgh ②
由题意可知：发动机的功率P＝ ③
整理得：Q＝
代入数据得：Q＝＝300 m3.
7．D
解析 物块所受的滑动摩擦力为F＝μmg
物块加速度a＝＝μg
加速至v的时间t＝＝
物块相对地面运动的位移sA＝t＝
这段时间内传送带的位移s带＝vt＝
则物块相对于传送带向后滑动的位移
s相对＝s带－sA＝
根据能量守恒定律知ΔE内＝Fs相对＝μmg＝mv2.
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 ( http: / / www.21cnjy.com )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＝Mv2－0 ①
从上式可知ΔEkB＝μmgs.
(2)滑动摩擦力对小铁块A做负功，根据功能关系可知
ΔEkA＝－μmg(s＋l)
即－μmg(s＋l)＝mv2－mv＝m(v2－v) ②
(3)系统机械能的减少量ΔE＝mv－mv2－Mv2
由 ①、②可知ΔE＝μmgl
(4)m、M相对位移为l，根据能量守恒知Q＝μmgl.
方法总结 摩擦生热的计算公式是Q＝fd，其 ( http: / / www.21cnjy.com )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.
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2.93×107 J/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．mv2 B．2mv2
C.mv2 D.mv2
8．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 ( http: / / www.21cnjy.com )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．C
3．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．A
5．1.60×105 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 t
6．300 m3
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＝Qρ ①
在1分钟内流下的水减少的重力势能
ΔEP＝mgh＝Qρgh ②
由题意可知：发动机的功率P＝ ③
整理得：Q＝
代入数据得：Q＝＝300 m3.
7．D
解析 物块所受的滑动摩擦力为F＝μmg
物块加速度a＝＝μg
加速至v的时间t＝＝
物块相对地面运动的位移sA＝t＝
这段时间内传送带的位移s带＝vt＝
则物块相对于传送带向后滑动的位移
s相对＝s带－sA＝
根据能量守恒定律知ΔE内＝Fs相对＝μmg＝mv2.
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 ( http: / / www.21cnjy.com )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＝Mv2－0 ①
从上式可知ΔEkB＝μmgs.
(2)滑动摩擦力对小铁块A做负功，根据功能关系可知
ΔEkA＝－μmg(s＋l)
即－μmg(s＋l)＝mv2－mv＝m(v2－v) ②
(3)系统机械能的减少量ΔE＝mv－mv2－Mv2
由 ①、②可知ΔE＝μmgl
(4)m、M相对位移为l，根据能量守恒知Q＝μmgl.
方法总结 摩擦生热的计算公式是Q＝fd，其 ( http: / / www.21cnjy.com )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.