4.6
能源的开发与利用
教学目标：1.了解各种不同形式的能，知道能量守恒定律确立的两类重要事实.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.了解能源的开发和利用情况．
教学重点：了解各种不同形式的能，知道能量守恒定律确定的两类重要事实
教学难点：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
【自主学习】
能量的转化:自然界存在着各种不同形式的能量—机械能(动能和势能)、
、
、
、
等，各种不同形式的能量可以相互
．
2．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
转化为另一种形式，或者从一个物体转移到
，在转化或转移的过程中其
保持不变．
(2)机械能守恒定律与能量守恒定律的关系:机械能守恒定律是普遍的能量守恒定律在特种背景下一种特殊表现形式．
3．功与能的关系
功
能的变化
表达式
重力做功
正功
重力势能
重力势能变化
负功
重力势能
弹力做功
正功
弹性势能
弹性势能变化
负功
弹性势能
合力做功
正功
动能
动能变化
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
负功
机械能
【交流讨论】
【成果展示】展示学生交流讨论成果
【教师执导】教师引导、点拨、辨析、梳理，阐释内涵与外延等（略）
【学以致用】
考点一 能量守恒定律
【例1】最近几年的家电市场上出现一个新宠“变频空调”，据专家介绍变频空调比定频的要节能，因为定频空调开机时就等同于汽车启动时，很耗能，是正常运行的5至7倍．空调在工作时达到设定温度就停机，等温度高了再继续启动．这样会频繁启动，耗电多，而变频空调启动时有一个由低到高的过程，而运行过程是自动变速来保持室内温度，从开机到关机中间不停机．而是达到设定温度后就降到最小功率运行，所以比较省电．阅读上述介绍后，探究以下说法中合理的是（
）
A．变频空调节能，运行中不遵守能量守恒定律
B．变频空调运行中做功少，转化能量多
C．变频空调在同样工作条件下运行效率高，省电
D．变频空调与定频空调做同样功时，消耗同样电能
【变式1】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
考点二 能源的开发和利用
【例2】煤、石油、天然气和生物质能作为能源的共同特点是( )
A．都为可再生能源，取之不尽，用之不竭
B．都为不可再生能源，用一点，少一点
C．都为来自太阳辐射的能量
D．都为污染环境的能源
【变式1】关于能源的利用，下列说法中不正确的是( )
A．由于我国煤和石油的储量无限，所以太阳能和核能的开发在我国根本没有必要
B．能源的利用过程，实质是能的转化和转移过程
C．现在人类社会使用的能源主要是煤、石油和天然气
D．煤、石油和天然气的化学能归根到底来自太阳能
考点三 功能关系
【例3】如图所示，卷扬机的绳索通过定滑轮用力F拉位于粗糙斜面上的木箱，使之沿斜面加速向上移动．在移动过程中，下列说法正确的是
( )．
A．F对木箱做的功等于木箱增加的动能与木箱克服摩擦力所做的功之和
B．F对木箱做的功等于木箱克服摩擦力和克服重力所做的功之和
C．木箱克服重力做的功等于木箱增加的重力势能
D．F对木箱做的功等于木箱增加的机械能与木箱克服摩擦力做的功之和
【变式1】在体育比赛项目中，高台跳水是我国运动员的强项．质量为m的跳水运动员进入水中后受到水的阻力而做减速运动，设水对他的阻力大小恒为F，那么在他减速下降高度为h的过程中，下列说法正确的是(g为当地的重力加速度)( )
A．他的动能减少了Fh－mgh
B．他的重力势能增加了mgh
C．他的机械能减少了(F－mg)h
D．他的机械能减少了Fh
【变式2】如图所示是健身用的“跑步机”示意图，质量为m的运动员踩在与水平面成α角的静止皮带上，运动员用力后蹬皮带，皮带运动过程中受到的阻力恒定为Ff，使皮带以速度v匀速运动，则在运动过程中，下列说法正确的是（
）
A．人脚对皮带的摩擦力是皮带运动的动力
B．人对皮带不做功
C．人对皮带做功的功率为mgv
D．人对皮带做功的功率为Ffv
参考答案
【自主学习】
1．内能、电能、化学能、核能等，转化．
2．(1)一种形式，另一个物体，总量．
3．功与能的关系
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
重力势能增加
弹力做功
正功
弹性势能减少
弹性势能变化
W弹＝Ep1－Ep2
负功
弹性势能增加
合力做功
正功
动能增加
动能变化
W合＝Ek2－Ek1
负功
动能减少
除重力(或系
统内弹力)外
其他力做功
正功
机械能增加
机械能变化
W外＝E2－E1
负功
机械能减少
【例1】CD
【变式1】C
【例2】C
【变式1】A
【例3】CD
【变式1】AD
【变式2】AD4.6
能源的开发与利用
班级：
姓名：
1．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
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
3．关于功和能，下列说法中正确的是( )
A．功和能的单位相同，物理意义也相同
B．物体对外未做功，这个物体就不具有能量
C．物体对外做功多，这个物体具有的能量就多
D．功和能不能相互转化，是不同的两个物理量
4．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．城市的工业和交通急剧发展，使得城市环境过多接收了耗散的能量，使城市环境的温度升高．
C．煤炭和石油产品的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
5.下列对能的转化和守恒定律的认识错误的是( )
A．某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加
B．某个物体的能减少，必然有其他物体的能增加
C．不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动机是不可能制成的
D．石子从空中落下，最后静止在地面上，说明机械能消失了
6.(多选)一物体静止在升降机的地板上，在升降机加速上升的过程中，地板对物体的
支持力所做的功等于
( )
A．物体势能的增加量
B．物体动能的增加量
C．物体动能的增加量加上物体势能的增加量
D．物体动能的增加量加上克服重力所做的功
7.重为100N，长1m的不均匀铁棒平放在水平面上，某人将它一端缓慢竖起，需做功55J，将它另一端竖起，需做功（
）
A．45J
B．55J
C．60J
D．65J
8.(多选)如图所示，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( )
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
9.(多选)如图所示，质量为m的物体(可视为质点)以某一速度由底端冲上倾角为30°的固定斜面，上升的最大高度为h，其加速度大小为g.在这个过程中，物体
( )
A．重力势能增加了mgh
B．动能损失了mgh
C．动能损失了
D．机械能损失了
10.如图所示，质量为m的自行车特技运动员从B点由静止出发，经BC圆弧，从C点竖直冲出，完成空翻，完成空翻的时间为t.由B到C的过程中，克服摩擦力做功为W.空气阻力忽略不计，重力加速度为g，试求：自行车运动员从B到C至少做功多少？
11．如图所示，皮带的速度是3
m/s，两圆心距离x＝4.5
m，现将m＝1
kg的小物体轻放在左轮正上方的皮带上，物体与皮带间的动摩擦因数μ＝0.15，电动机带动皮带将物体从左轮运送到右轮正上方时，求：
(1)小物体获得的动能Ek；
(2)这一过程摩擦产生的热量Q；
(3)这一过程电动机消耗的能量E是多少？
(g＝10
m/s2)
参考答案
1.
C
2.A
3.D
4.A
5.D
6.CD
7.A
8.BCD
9.ACD
10.自行车由C点冲出后做竖直上抛运动上升高度等于下降高度h＝gt.
①
上、下时间相等t上＝t下＝.
②
由功能关系知，在从B到C再到D的过程中，自行车运动员做的功W人应当等于他克服摩擦力做的功W与增加的重力势能之和，W人＝W＋mgh.
③
联立①②③得：W人＝W＋mgh＝W＋mg2t2.
11.解析 (1)μmg＝ma，a＝1.5
m/s2
μmgx′＝mv2
所以x′＝3
m<4.5
m，即物体可与皮带达共同速度，Ek＝mv2＝×1×32
J＝4.5
J
(2)v＝at，t＝2
s
Q＝μmg(vt－x′)＝0.15×1×10×(6－3)
J＝4.5
J
(3)E＝Ek＋Q＝4.5
J＋4.5
J＝9
J
