第七章 第10节 能量守恒定律与能源
1．有关功和能，下列说法正确的是
A．力对物体做了多少功，物体就具有多少能
B．物体具有多少能，就一定能做多少功
C．物体做了多少功，就有多少能量消失
D．能量从一种形式转化为另一种形式时，可以用功来量度能量转化的多少
解析 能量反映的是物体的做功本领，功用来量度能量转化的多少，功和能不是等值的，能量的总和不变，某种形式的能量只能转化不能消失。
答案 D
2．(多选)如图7－10－5所示，高h＝2 m的曲面固定不动。一个质量为1 kg的物体，由静止开始从曲面的顶点滑下，滑到底端时的速度大小为4 m/s。g取10 m/s2。在此过程中，下列说法正确的是
图7－10－5
A．物体克服摩擦力做功20 J
B．物体的动能增加了8 J
C．物体的重力势能减少了20 J
D．曲面对物体的支持力对物体不做功
解析 根据动能定理得mgh＋Wf＝mv2＝×1×42 J＝8 J，B对；其中重力做功WG＝mgh＝1×10×2 J＝20 J，故重力势能减少20 J，C对；所以摩擦力做功Wf＝8 J－20 J＝－12 J，A错；支持力始终与物体的速度垂直，故支持力不做功，D对。
答案 BCD
3．关于能源的利用中，下列说法不正确的是
A．自然界的能量守恒，所以不需要节约能源
B．一座城市的能量耗散使其环境温度略高于周围农村的环境温度
C．煤炭和石油产品燃烧会造成空气污染和温室效应
D．能量耗散表明能源的利用是有条件的，也是有代价的
解析 自然界的能量守恒，但能量在利用过程中，可利用的品质在逐渐降低，因此，必须节约能源，A项错，C、D对；城市工业、交通急剧发展使得城市过多接收了耗散 能量，使城市温度升高，B对。
答案 A
[限时45分钟 满分60分]
一、选择题(每小题4分，共40分)
1．(多选)下列关于功和能的说法，正确的是
A．在有阻力作用的情况下，物体重力势能的减少不等于重力对物体所做的功
B．合外力对物体所做的功等于物体动能的改变量
C．物体的重力势能是物体与地球之间的相互作用势能，其大小与势能零点的选取有关
D．运动物体动能的减少量一定等于其重力势能的增加量
解析 任何情况下，物体重力势能的减少量都等于重力做的功，A错；由动能定理知，B对；重力势能是物体与地球共有的，重力势能具有相对性，大小与参考平面，即势能零点的选取有关，C对；只有在机械能守恒时，物体动能的减少量才等于它的重力势能的增加量，D错。
答案 BC
2．关于“节约能源”，下面的说法中正确的是
A．浪费能源，只是浪费个人的金钱，所以节约能源是毫无意义的
B．浪费能源，只是浪费个人的金钱，对整个社会和自然界来讲，反正能量是守恒的，所以就社会而言，节约能源毫无意义
C．从能量转化的角度看，自然界中宏观过程是有方向性的，能源的利用受这种方向性的制约，且能源的利用过程对环境有污染，所以“节约能源”对人类社会发展有很大的影响
D．上述说法都是错误的
答案 C
3．将小球竖直上抛，经一段时间落回抛出点，若小球所受的空气阻力大小不变，对其上升过程和下降过程损失的机械能进行比较，下列说法中正确的是
A．上升损失的机械能大于下降损失的机械能
B．上升损失的机械能小于下降损失的机械能
C．上升损失的机械能等于下降损失的机械能
D．无法比较
解析 上升过程和下降过程中空气阻力均做负功，Wf＝－Ffh，因此上升损失的机械能与下降损失的机械能大小相等，C正确。
答案 C
4．在墙壁与外界无热传递的封闭房间里，夏天为了降低温度，同时打开电冰箱和电风扇，两电器工作较长时间后，房内气温将会
A．升高 B．降低
C．不变 D．无法判断
解析 冰箱压缩机制冷和风扇扇风的同时，有热量产生，故会造成房间内温度的升高。
答案 A
5．一个人平稳地站在商店的自动扶梯的水平踏板上，随扶梯向上加速运动，如图7－10－6所示，则
图7－10－6
A．踏板对人做的功等于人的机械能的增加量
B．踏板对人的支持力做的功等于人的机械能的增加量
C．克服人的重力做的功等于人的机械能的增加量
D．对人做功的只有重力和踏板对人的支持力
解析 人受三个力作用：重力、支持力和水平向右的摩擦力，根据功能关系，人克服重力做的功等于重力势能的增加，C错误；支持力和摩擦力做的功等于人增加的机械能，A正确，B错误；摩擦力对人做功，D错误。
答案 A
6．(多选)一颗子弹以某一水平速度击中了静止在光滑平面上的木块，并从中穿出，对于这一过程，下列说法正确的是
A．子弹减少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．子弹减少的机械能等于木块增加的动能与木块增加的内能之和
D．子弹减少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
解析 由能量守恒定律可知对子弹来讲，减少的机械能一是用于木块增加动能，二是用于增加木块和子弹的内能，D对；对子弹和木块来讲减少的机械能只用来增加它们的内能，B对，A、C错。
答案 BD
7．(多选)一个质量为0.2 kg的小球从空中静止下落，与水平地面相碰后弹到空中某一高度，其速度随时间变化的关系如图7－10－7所示，假设小球在空中运动时所受阻力大小不变，小球与地面碰撞时间可忽略不计，重力加速度g取10 m/s2，则下列说法中正确的是
图7－10－7
A．在0～1.2 s内，小球的位移为2.2 m
B．在0～1.2 s内，小球的路程为2.8 m
C．在0～1.2 s内，小球在空气阻力作用下损失机械能2.2 J
D．小球在碰撞过程中损失机械能1.6 J
解析 由小球速度随时间变化的关系图像可知，小球下落加速度为5 m/s2，所受阻力为1 N，与水平地面相碰后向上运动的加速度a＝15 m/s2，向上运动时间0.2 s。在0～1.2 s内，小球的位移为5×1.0× m－3×0.2× m＝2.2 m，A正确；小球的路程为5×1.0× m＋3×0.2× m＝2.8 m，B正确；在0～1.2 s内，小球在空气阻力作用下损失机械能等于fs＝1×2.8 J＝2.8 J，C错误；小球在碰撞过程中损失机械能为mv－mv＝m(v－v)＝×0.2×(52－32) J＝1.6 J，D正确。
答案 ABD
8．(多选)质量为m的物体，由静止开始下落，由于阻力的作用，下落的加速度为g，在物体下落h的过程中，下列说法正确的是
A．物体的动能增加了mgh
B．物体的重力势能减少了mgh
C．物体的机械能减少了mgh
D．物体克服阻力做功为mgh
解析 由牛顿第二定律F＝ma知，物体所受合外力为mg，由动能定理知，ΔEk＝F合h＝mgh，A正确；重力势能的减少等于重力做功，即mgh，B错误；所受阻力为f＝mg－F合＝mg，物体克服阻力所做的功等于机械能的减少量，即ΔE＝fh＝mgh，C正确、D错误。
答案 AC
9．如图7－10－8所示，工厂利用足够长的皮带传输机把货物从地面运送到高出水平地面的C平台上，C平台离地面的高度一定。传输机的皮带以一定的速度v顺时针转动且不打滑。将货物轻轻地放在A处，货物随皮带到达平台。货物在皮带上相对滑动时，会留下一定长度的痕迹。已知所有货物与皮带间的动摩擦因数为μ。满足tan θ<μ，可以认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力
图7－10－8
A．皮带对货物做的功等于货物动能的增加量
B．皮带对货物做的功等于货物对皮带做的功
C．因传送货物，电动机需多做的功等于货物机械能的增加量
D．货物质量m越大，系统产生的热越多
解析 皮带对货物做的功等于货物的机械能的增加量，即动能和势能的增加量的和，A错；设货物向上加速时的加速度为a，则它加速过程沿皮带方向的位移为x物＝，此过程皮带前进的距离x带 ＝v·＝。故皮带对货物做的功W1＝μmgcos θ·x物，货物对皮带做的功W2＝－μmgcos θ·x带，W1答案 D
10．(多选)如图7－10－9所示，滑块a、b的质量均为m，a套在固定竖直杆上，与光滑水平地面相距h，b放在地面上。a、b通过铰链用刚性轻杆连接，由静止开始运动。不计摩擦，a、b可视为质点，重力加速度大小为g。则
图7－10－9
A．a落地前，轻杆对b一直做正功
B．a落地时速度大小为
C．a下落过程中，其加速度大小始终不大于g
D．a落地前，当a的机械能最小时，b对地面的压力大小为mg
解析 因为杆对滑块b的限制，a落地时b的速度为零，所以b的运动为先加速后减速，杆对b的作用力对b做的功即为b所受合外力做的总功，由动能定理可知，杆对b先做正功后做负功，故A错；对a、b组成的系统应用机械能守恒定律有：mgh＝mv，va＝，故B正确；杆对a的作用效果为先推后拉，杆对a的作用力为拉力时，a下落过程中的加速度大小会大于g，即C错；由功能关系可知，当杆对a的推力减为零的时刻，即为a的机械能最小的时刻，此时杆对a和b的作用力均为零，故b对地面的压力大小为mg，D正确。
答案 BD
二、非选择题(共20分)
11．(10分)在质量为0.5 kg的重物上安装一极轻的细棒(设细棒足够长)，如图7－10－10所示的那样，用手在靠近重物处握住细棒，使重物静止，握细棒的手不动，稍稍减小握力，使手和细棒间保持一定的摩擦力，让重物和细棒保持一定的加速度下降，在起初的1.0 s的时间里，重物落下了0.50 m。在此过程中手和细棒之间所产生的热量是多少？(g＝10 m/s2)
图7－10－10
解析 由h＝at2 a＝＝1 m/s2
由v＝at＝1×1 m/s＝1 m/s
由能量守恒mgh＝mv2＋Q热
Q热＝0.5×10×0.5 J－×0.5×12 J＝2.25 J。
答案 2.25 J
12．(10分)如图7－10－11所示，斜面的倾角为θ，质量为m的滑块距挡板P的距离为s0，滑块以初速度v0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。
图7－10－11
解析 滑块最终要停在斜面底部，设滑块经过的总路程为s，对滑块运动的全程应用能量守恒定律，全程所产生的热量为Q＝mv＋mgs0sin θ
又因为全程产生的热量等于克服摩擦力所做的功，即
Q＝μmgscos θ
解以上两式可得s＝(＋s0tan θ)。
答案 (＋s0tan θ)
课件29张PPT。第10节 能量守恒定律与能源[学习目标]
1．了解各种不同形式的能，知道能量守恒定律确定的两个重要事实。
2．能够叙述能量守恒定律的内容，会用能量守恒的观点分析、解释一些实际问题。
3．了解能量耗散，知道能源短缺和环境恶化问题，增强节约能源和环境保护意识。
一、能量守恒定律
1．建立能量守恒定律的两个重要事实：
(1)确认了永动机的 性。
(2)发现了各种自然现象之间能量的 与_______________。不可能相互联系转化2．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 为另一种形式，或者从一个物体 到别的物体，在 或 的过程中，能量的总量 。
3．意义：能量守恒定律的建立，是人类认识自然的一次重大飞跃。它是最 、最 、最 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。转化转移转化转移普遍重要可靠保持不变?自主思考——判一判
1．(1)随着科技的发展，永动机是可以制成的。( )
(2)太阳照射到地球上的光能转化成了其他形式的能量，但照射到宇宙空间的能量都消失了。( )
(3)在水平路面行驶的汽车，关闭油门后慢慢停下来，说明能量正在消失。( )×××二、能源和能量耗散
1．能源与人类社会：人类对能源的利用大致经历了三个时期，即柴薪时期、 时期、________时期。自工业革命以来，煤和 成为人类的主要能源。煤炭石油石油2．能量耗散：燃料燃烧时一旦把自己的热量释放出去，就不会再次自动聚集起来供人类重新利用。电池中的化学能转化为电能，电能又通过灯泡转化为 和 ，热和光被其他物质吸收之后变成周围环境的 ，我们无法把这些散失的能量收集起来重新利用。内能光能内能3．能源危机的含义：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 ，但在可利用的品质上 ，从便于利用的变成 的了。
4．能量转化的方向性与节约能源的必要性：____________反映了能量转化的宏观过程具有方向性。所以，能源的利用是有条件的，也是有代价的，所以自然界的能量虽然 ，但还是很有必要节约能源。虽未减少降低不便于利用能量耗散守恒?自主思考——判一判
2．(1)能量能从一种形式转化为另一种形式，也能从一个物体转移到另一个物体。( )
(2)能量在转化过程中变少的现象叫能量的耗散。( )
(3)既然能量守恒，所以不必担心会发生“能源危机”。( )√××1．适用范围
能量守恒定律是贯穿物理学的基本规律，是各种自然现象中普遍适用的一条规律。
考点一 能量守恒定律的理解与应用2．能量守恒定律的表达式
(1)从不同状态看，E初＝E末。
(2)从能的转化角度看，ΔE增＝ΔE减。
(3)从能的转移角度看，ΔEA增＝ΔEB减。
下列说法正确的是
A．随着科技的发展，永动机是可以制成的
B．太阳照射到地球上的光能转化成了其他形式的能量，但照射到宇宙空间的能量都消失了
C．“既要马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能量转化和守恒定律，因而是不可能的
D．有种“全自动”手表，不用上发条，也不用任何形式的电源，却能一直走动，说明能量可以凭空产生命题角度1 能量守恒定律的理解[例1][自主解答] 永动机是不消耗或少消耗能量，可以大量对外做功的装置，违背能量守恒定律，A错误。能量不可能凭空消失，B错误。能量也不可能凭空产生，C正确，D错误。
[答案] C命题角度2 能量守恒定律的应用 [例2][答案] A [规律总结]
用能量守恒解题的基本步骤
1．分清有多少种形式的能(如机械能、内能、电能等)在变化。
2．分别列出减少的能量ΔE减和增加的能量ΔE增的表达式。
3．列式求解。
用能量观点去分析、解决物理问题，往往具有简便、适用范围广等优点。同学们要逐步养成用能量的观点分析、解决问题的素养。 1．行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下来；流星在夜空中坠落并发出明亮的光焰；降落伞在空中匀速下降；上述不同现象中所包含的相同物理过程是
A．物体的动能转化为其他形式的能
B．物体的势能转化为其他形式的能
C．物体的机械能转化为其他形式的能
D．其他形式的能转化为物体的机械能◎变式训练解析 三个运动过程中的能量转化如下表：
由表可知，三个运动过程中均是物体的机械能转化为其他形式的能，C正确。
答案 C答案 D考点二 功能关系的理解与应用[例3][自主解答] 由动能定理知，小滑块动能的改变为
ΔEk＝W1－W2＋W3－W4；
小滑块重力势能的改变为ΔEk＝－W3；
小滑块机械能的改变为ΔE＝W1－W2－W4。
[答案] W1－W2＋W3－W4 －W3 W1－W2－W4[规律总结]
1．功与能量的转化
不同形式的能量之间的转化是通过做功实现的。做功的过程就是各种形式的能量之间转化(或转移)的过程，且做了多少功，就有多少能量发生转化(或转移)。因此，功是能量转化的量度。2．功与能的关系
由于功是能量转化的量度，某种力做功往往与某一种具体形式的能量转化相联系，具体功能关系如下：注：其他力指的是重力和系统内弹力之外的力。3．(2018·全国卷Ⅰ)如图7－10－4，abc是竖直面内的光滑固定轨道，ab水平，长度为2R；bc是半径为R的四分之一圆弧，与ab相切于b点。一质量为m的小球，始终受到与重力大小相等的水平外力的作用，自a点处从静止开始向右运动。重力加速度大小为g。小球从a点开始运动到其轨迹最高点，机械能的增量为
◎变式训练答案 C本讲结束
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