2020年高中物理人教版必修2课件：7.10 能量守恒定律与能源(共25张PPT)

(共25张PPT)
10.能量守恒定律与能源
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一、能量守恒定律
1.定律内容:能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到别的物体,在转化和转移的过程中,能量的总量保持不变。
2.建立定律的两个事实:
(1)确认了永动机的不可能性;
(2)各种自然现象之间能量的相互联系和转化。
3.能量守恒定律的意义:
(1)它是最普遍、最重要、最可靠的自然规律之一;
(2)它是大自然普遍和谐性的一种表现形式。
二、能源和能量耗散
1.常规能源:煤、石油、天然气;新能源:太阳能、风能、地热能。
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2.能量耗散:燃料燃烧时一旦把自己的热量释放出去,它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内能和光能,热和光被其他物质吸收之后变成周围环境的内能。我们也无法把这些内能收集起来重新利用。
3.能源危机的含义:在能源利用过程中,即在能量的转化过程中,能量在数量上并未减少,但在利用的品质上降低了,从便于利用的变成不便于利用的了。
4.能量转化的方向性与节约能源的必要性:能量的耗散从能量转化的角度反映出了自然界中宏观过程的方向性。能源的利用受这种方向性的制约,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守恒,但还是很有必要节约能源。
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利用下列哪种能源时,给人类带来污染较小(　　)
A.煤 B.石油
C.天然气 D.核能
答案：D
问题导引
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典例剖析
探究一
探究二
对功、能关系的理解?
高山滑雪起源于阿尔卑斯山地域,又称“阿尔卑斯滑雪”或“山地滑雪”,是一项古老的滑雪运动。如图所示,运动员从高山上由静止滑下,不计空气阻力。请思考:






(1)下滑中,有哪些力对运动员做功?
(2)如何判断运动员重力势能、动能及机械能的变化情况?
问题导引
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典例剖析
探究一
探究二
问题导引
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典例剖析
探究一
探究二
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.常见的几种功能关系
问题导引
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典例剖析
探究一
探究二
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探究一
探究二
【例题1】如图所示,某段滑雪雪道倾角为30°,总质量为m(包括雪具在内)的滑雪运动员从距底端高为h处的雪道上由静止开始匀加速下滑,加速度为 g。在他从静止向下滑到底端的过程中,下列说法正确的是(　　)
A.运动员减少的重力势能全部转化为动能
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典例剖析
探究一
探究二
答案：D
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探究一
探究二
变式训练1　(多选)升降机底板上放一质量为100 kg的物体,物体随升降机由静止开始竖直向上移动5 m时速度达到4 m/s,则此过程中(g取10 m/s2)(　　)?
A.升降机对物体做功5 800 J
B.合外力对物体做功5 800 J
C.物体的重力势能增加5 000 J
D.物体的机械能增加800 J
解析：根据动能定理得W升-mgh= mv2,可得W升=5 800 J,选项A正确;合外力做功为 mv2= ×100×42 J=800 J,选项B错误;物体重力势能增加mgh=100×10×5 J=5 000 J,选项C正确;物体机械能增加E=Fh=W升=5 800 J,选项D错误。
答案：AC
探究一
探究二
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典例剖析
能量守恒定律的理解及应用?
有一种自发电电动车,基本原理是将一小型发电机紧靠车轮处,车轮转动时,带动发电机运转,发出的电又继续供给电动车,你认为仅靠这种方式,电动车能持续运动下去吗?
探究一
探究二
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典例剖析
探究一
探究二
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1.对定律的理解
(1)某种形式的能量减少,一定存在另外形式的能量增加,且减少量和增加量相等。
(2)某个物体的能量减少,一定存在别的物体的能量增加,且减少量和增加量相等。
2.表达式:E初=E末;E增=E减
3.解题步骤
(1)分清共有多少种形式的能(如动能、势能、电能、内能等)在变化。
(2)明确哪种形式的能量增加,哪种形式的能量减少。
(3)减少的总能量一定等于增加的总能量,据此列出方程:E减=E增。
探究一
探究二
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4.利用能量守恒定律解题应注意的问题
(1)该定律是贯穿整个物理学的基本规律之一,是学习物理的一条主线。
(2)要分清系统中有多少种形式的能量,发生哪些转移和转化。
(3)滑动摩擦力与相对距离的乘积在数值上等于产生的内能,即Q=Ffl相。
探究一
探究二
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【例题2】如图所示,水平传送带由电动机带动,并始终保持以速度v匀速运动,现将质量为m的某物块由静止释放在传送带上的左端,过一会儿物块能保持与传送带相对静止,设物块与传送带间的动摩擦因数为μ,则这一过程中:



(1)系统产生的热量为多少?
(2)电动机多做的功为多少?
探究一
探究二
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典例剖析
解析：(1)物块加速时的加速度a=μg,设经过时间t物块和传送带速度相等,则v=at=μgt
(2)由能的转化和守恒定律可知,电动机多做的功应等于物块增加的动能与系统产生的热量值和,即
探究一
探究二
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典例剖析
探究一
探究二
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典例剖析
变式训练2　质量为m的小球由高为h的曲面顶端以v0的初速度滑下并沿水平面又运动了s停止下来,求在该过程中由于摩擦阻力而产生的热量。?




解析：根据能量守恒定律可知,小球减少的机械能转化为由于摩擦阻力而产生的热量,有mgh+ =Q。
答案：mgh+
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1.下列说法正确的是(　　)
A.汽车在平直公路上匀速行驶,能量守恒不用耗油
B.内能不能转化为动能
C.电动机工作时把电能全部转化为机械能
D.自然界中能的转化和转移是有方向性的
解析：能量的耗散从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程具有方向性。D项正确。
答案：D
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2.市面上出售一种装有太阳能电扇的帽子(如图所示)。在阳光的照射下,小电扇快速转动,能给炎热的夏季带来一丝凉爽。该装置的能量转化情况是(　　)
A.太阳能→电能→机械能
B.太阳能→机械能→电能
C.电能→太阳能→机械能
D.机械能→太阳能→电能
解析：电池板中太阳能转化为电能,小电动机中电能转化为机械能。
答案：A
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3.如图为运动员依靠双手牵引使自己和轮椅升至高空,假设运动员和轮椅是匀速上升的,则在上升过程中运动员和轮椅的(　　)
A.动能增加
B.重力势能增加
C.机械能减少
D.机械能不变
解析：匀速上升,动能不变,但重力势能增加,
机械能增加,选项B正确,A、C、D错误。
答案：B
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4.(选做题)某地平均风速为5 m/s,已知空气密度是1.2 kg/m3,有一风车,它的车叶转动时可形成半径为12 m的圆面。如果这个风车能将圆面内10%的气流动能转变为电能,则该风车带动的发电机功率是多大。
答案：3.4 kW