4-6能量能量转化与守恒 学案1

4.6
能量能量转化与守恒
学案
【课堂探究】
一、各种各样的能量
1．能量
(1)概念：一个物体能够对外
,我们就说这个物体具有
。如流动的河水、被举高的重物、被压缩的弹簧、高温高压气体……都能对外做功.因此都具有能量。
(2)形式：能量有各种不同的形式。运动的物体具有
；被举高的重物具有
；发生弹性形变的物体具有
；物体内大量分子热运动及分子间相互作用对应的能量称为________；与电磁运动对应的能量称为_________；另外自然界中还存在化学能、电能、光能、太阳能、风能、潮汐能、原子能等等不同形式的能。
2.能量之间的转化
虽然自然界中存在多种形式的能量，但不同形式的能量之间可以相互______；能量也会在不同的物体间相互
。
【想一想】不同形式能量间的相互转化是通过什么实现的？在某一过程中能量转化了多少可以用什么来量度？
3．几个常用的功能关系
由于我们关心的大多是能量的变化量，而不是能量的具体数值，能量的转化必须通过做功才能实现，某种力做功往往与某一具体的能量变化相联系，即所谓功能关系．
常见的力做功与能量变化的对应关系如下：
功
能的变化
表达式
重力做功
正功
重力势能减少
重力势能变化
WG＝Ep1－Ep2
负功
重力势能
弹力做功
正功
弹性势能
弹性势能变化
W弹＝Ep1－Ep2
负功
弹性势能
合力做功
正功
动能
动能变化
W合＝Ek2－Ek1
负功
动能
除重力(或系统内弹力)外其他力做功
正功
机械能
机械能变化
W外＝△Ek+△Ep
负功
机械能
【例2】某人将重物由静止开始举高H，并获得速度V，则下列说法中错误的是（
）
A.人对物体做的功等于物体机械能的增加量
B.物体所受合外力对它做的功等于物体动能的变化量
C.克服物体重力做的功等于物体势能的变化量
D.合外力的功等于物体动能和势能的总和的增加量
二、能量转化与守恒定律
1．内容：能量既不会凭空______，也不会凭空______,它只能从一种形式______为另一种形式，或者从一个物体______到另一个物体，在转化或转移的过程中其总量不变．
2．定律的表达式：E初＝E终；△E增＝△E减
【讨论与交流】
1.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，即第一类永动机，这样的机器能不能制成？为什么？
2.当杂技演员沿竹竿下滑时，演员的重力势能有一部分转化为手和竹竿的内能，使手和竹竿的温度升高。那么相反的现象会不会自发的发生呢？即手和竹竿自发地降低温度，而使人的位置升高。
三、能量转化和转移的方向性
能量转化和转移具有_______，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．
【例5】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,下同）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C，空气阻力做功的大小为D。
（1）用这些量表达小滑块的动能改变量（指末态动能减去初态动能）等于多少？
（2）滑块的重力势能的变化量等于多少？
（3）滑块机械能（指动能与重力势能之和）的变化量等于多少？
【课后练习】
1.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，就一定遵循能量守恒定律
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他形式的能的过程中，消耗多少某种形式的能量，就能得到多少其他形式的能量，而能的总量保持不变
2.（双选）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
3.NBA篮球赛非常精彩，吸引了众多观众．经常有这样的场面：在终场前0.1
s，运动员把球投出且准确命中，获得比赛的胜利．如果运动员投篮过程中对篮球做功为W，出手高度(相对地面)为h1，篮筐距地面高度为h2，球的质量为m，空气阻力不计，则篮球进筐时的动能表达式是(
)
A．W＋mgh1－mgh2
B．W＋mgh2－mgh1
C．mgh1＋mgh2－W
D．mgh2－mgh1－W
4.质量为m=2kg的物体下落过程中，经过高度h1=2.3m处速度为v1=1m/s，下落至高度h2=2.0m处速度为v2=2m/s，求物体由h1下落到h2过程中由于空气阻力产生的内能。
5．如图所示，质量为M的木块静止在光滑的水平面上，质量为m的子弹以速度v0沿水平方向射中木块并最终留在木块中与木块一起以速度v运动．已知当子弹相对木块静止时，木块前进距离L，子弹进入木块的深度为L′，若木块对子弹的阻力F视为恒力，则
（1）在这一过程中系统机械能损失了多少？
（2）由能的转化和守恒定律你能得出什么结论？
参考答案：
5.解：根据动能定理：对子弹：－F(L＋L′)＝mv2－mv02
①
对木块：FL＝Mv2
②
由以上两式整理可得：FL′＝mv02－(M＋m)v2
即系统前后损失的机械能为FL′，由能的转化和守恒定律可知，由于子弹与木块之间发生相对滑动而摩擦生热，产生了内能，即有FL′的机械能转化为内能．
总结：第五种“功能关系”：摩擦生热
1.
摩擦生热的本质就是一对滑动摩擦力做功代数和总为负
2.
计算摩擦生热
①依据能量转化与守恒定律
②在滑动摩擦力大小一定的情况下，可由Q＝fs相对求解