第6章　第1节　能量的多种形式　第2节　能量的转化与守恒—2020-2021学年新教材鲁科版（2019）高中物理必修三课件（32张PPT）

第1节　能量的多种形式
第2节　能量的转化与守恒
必备知识
自我检测
一、多种形式的能量
1.机械能:包括动能、重力势能和弹性势能等。
2.电能是指电以各种形式做功的能力。
3.光能是光具有的能量。
4.化学能是储存在食物或燃料等物质中的能量。
5.核能是由于物质的原子核结构发生变化而释放的能量。
必备知识
自我检测
二、可再生能源和不可再生能源
1.能源的分类:能源可分为一次能源和二次能源。一次能源又分为可再生能源和不可再生能源。
2.能源的概念:
(1)一次能源:指直接取自自然界,未经加工转化的能源,如煤、石油、天然气等。
(2)二次能源:指由一次能源加工转化而成的能源产品,如电、煤气、蒸汽及各种石油制品。
(3)可再生能源:在自然界可循环再生的能源,如水能、风能及生物质能。
(4)不可再生能源:在自然界中经过亿万年形成,短期内无法恢复的能源,如煤炭、石油、天然气、油页岩等。
3.可再生能源的开发利用:(1)太阳能的利用;(2)风能、地热能、潮汐能、生物质能的利用,如风力发电等;(3)核能的利用。
必备知识
自我检测
三、能量的转化与守恒
1.能量的转移与转化:能量可以从一个物体转移到其他物体,也可以从一种形式转化为其他形式。
2.能量守恒定律:在一个孤立系统里,能量既不能凭空产生,也不能凭空消失,它只能从一种形式转化为其他形式,或者从一个物体
转移到其他物体,在转化或转移的过程中,能量的总量保持不变。
3.第一类永动机:不需要任何动力或燃料就能不停运动、对外做功的装置。能量守恒定律否定了制造第一类永动机的可能性。
必备知识
自我检测
1.正误判断。
(1)冬天烤火的时候,人们燃烧煤等燃料获得内能。(　　)
答案:√
(2)运转的发电机产生电能,它是一次能源。(　　)
答案:×
(3)风能、水能都是可再生能源。(　　)
答案:√
(4)石油是不可再生能源,因此我们应该尽可能地提高它的使用率。(　　)
答案:√
(5)机械能守恒定律是能量转化与守恒定律的特殊情况。(　　)
答案:√
必备知识
自我检测
2.如图所示的四幅图中,没有发生动能与势能相互转化的是(　　)
答案:A
必备知识
自我检测
3.有关能量守恒定律,下列说法正确的是(　　)
A.能量守恒定律只适用于机械能与内能的相互转化
B.能量守恒定律只适用于能量转化过程
C.“摩擦生热”是创造了热,它不符合能量守恒定律
D.按照能量守恒定律,宇宙中的能量总和永远不会增减
答案:D
探究一
探究二
随堂检测
可再生能源和不可再生能源
情境探究
现代生活中,人们出行的代步工具多种多样,如自行车、电动自行车、普通汽车等,试讨论下表中的问题并在空白处填写合适的文字。
情境
问题
人或车的能量转化情况
所消耗能源的类别
人骑自行车
?
?
人骑电动自行车
?
?
人乘坐普通汽车
?
?
探究一
探究二
随堂检测
要点提示:
情境
问题
人或车的能量转化情况
所消耗能源的类别
人骑自
行车
人的生物质能→人车的机械能、人车与空气的内能
生物质能属于一次能源中的可再生能源
人骑电动
自行车
电能→人车机械能、人车与空气的内能
电能属于二次能源
人乘坐普
通汽车
汽车中汽油燃烧的化学能→人车的机械能、人车与空气的内能
化学能属于二次能源
探究一
探究二
随堂检测
知识归纳
能源的
分类
分类
名称
特点
实例
按形成
或转换
特点
一次
能源
自然形成,未经加工
太阳能、风能、地热能、核能、潮汐能
二次
能源
由一次能源经加工转换而成
焦炭、木炭、蒸汽、液化气、酒精、汽油、电能
按可否
再生
可再生
能源
可循环使用、不断补充
太阳能、水能、风能、生物质能、地热能
不可再
生能源
短期内无法转换获得
煤、石油、天然气、核燃料
探究一
探究二
随堂检测
能源的
分类
分类
名称
特点
实例
按利用
技术
常规
能源
已大规模正常使用
煤、石油、天然气、水能
新能源
正在开发,或有新的利用方式
太阳能、核能、地热能、海洋能、沼气、风能
按对环
境污染
情况
清洁
能源
对环境基本上没有污染
太阳能、海洋能、风能、水能
污染
能源
会严重污染环境
化石燃料(煤、石油)
探究一
探究二
随堂检测
实例引导
例1下列物质是能源且属于可再生能源的是(　　)
探究一
探究二
随堂检测
解析:铁块、花岗石、沙漠中的沙不能直接给人类生活提供能量,所以不属于能源;人类可以利用太阳能发电、取热,为人类提供生活能量,所以C选项符合题意。
答案:C
探究一
探究二
随堂检测
变式训练1下列能源中,属于二次能源的是(　　)
A.煤 B.汽油
C.太阳能 D.石油
解析:所谓一次能源是指直接取自自然界没有经过加工转换的各种能源,它包括:原煤、原油、天然气、核能、太阳能、水能、风能、波浪能、潮汐能、地热、生物质能和海洋温差能等。由一次能源经过加工转换以后得到的能源,称为二次能源,例如:电能、蒸汽、煤气、汽油、柴油、重油、液化石油气、酒精、沼气、氢气和焦炭等,故A、C、D错误,B正确。
答案:B
探究一
探究二
随堂检测
能量的转化与能量守恒
情境探究
以上情境中能量如何转化?
探究一
探究二
随堂检测
要点提示:瀑布中水的重力势能转化为水的动能;弓箭中弓弦的弹性势能转化为箭的动能;原子弹爆炸是原子核能转化为内能、机械能和光能等;铁在氧气中燃烧是化学能转化为内能、光能。
探究一
探究二
随堂检测
知识归纳
1.能量转化或转移的判断
探究一
探究二
随堂检测
2.能量守恒的等价表述
(1)在一个孤立系统中里,能量的总量保持不变,即某种形式的能减少,一定存在其他形式的能增加,且减小量一定和增加量相等。
(2)在一个孤立系统中里,能量的总量保持不变,即某个物体的能量减少,一定存在其他物体的能量增加,且减少量一定和增加量相等。
3.能量守恒定律是自然界最普遍、最基本的规律之一。力学中的机械能守恒定律是这一普遍规律在机械能转化或转移的一种特殊情况,电学中的闭合电路欧姆定律也是这一规律的表现形式。
探究一
探究二
随堂检测
实例引导
例2有一种太阳能草坪节能灯,太阳能电池板供一只“10 V　9 W”的电子节能灯工作,若太阳能电池板接收太阳能的有效面积为0.3 m2,平均1小时得到的太阳辐射能为0.4×106 J,太阳光平均一天按8小时计算,恰好可以供电子节能灯工作10小时。问:
(1)太阳能节能灯的能量转化情况。
(2)太阳能电池板单位面积上接收太阳能的功率为多少?
(3)太阳能节能灯利用太阳能的效率大约是多少?
探究一
探究二
随堂检测
答案:(1)见解析　(2)370.4 W　(3)10%
探究一
探究二
随堂检测
变式训练2(多选)冬奥冠军韩晓鹏在一次自由式滑雪空中技巧比赛中沿“助滑区”保持同一姿态下滑了一段距离,重力对他做功1 900 J,他克服阻力做功100 J。韩晓鹏在此过程中(　　)
A.他的动能增加了1 900 J
B.他的动能增加了2 000 J
C.他的重力势能减小了1 900 J
D.他和空气的内能增加了100 J
探究一
探究二
随堂检测
解析:根据动能定理,合外力做的功等于物体动能的增加量,重力对他做功1 900 J,他克服阻力做功100 J,即阻力对他做功为-100 J,则外力对他所做的总功为1 900 J-100 J=1 800 J,是正功,他的动能增加了1 800 J,A、B错误;重力做的功等于重力势能的减少量,重力对物体做功为1 900 J,是正功,则重力势能减小了1 900 J,C正确;根据能量转化与守恒可知,他的重力势能转化为他的动能与空气间的内能,则增加的内能为Q=(1 900-1 800)J=100 J,选项D正确。
答案:CD
探究一
探究二
随堂检测
1.下列能源中,既是一次能源又是可再生能源的是(　　)
A.天然气 B.水能 C.核能 D.电能
答案:B
2.利用下列能源,可以减少温室气体排放的是(　　)
A.太阳能 B.煤 C.石油 D.天然气
解析:使用太阳能不污染环境,是一种清洁能源;煤、石油燃烧时能够产生大量的二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫等物质,污染环境;天然气燃烧时能生成大量的二氧化碳、一氧化碳,污染环境。
答案:A
探究一
探究二
随堂检测
3.(多选)下面关于能源的说法正确的是(　　)
A.一切能源是取之不尽,用之不竭的
B.能源是有限的,特别是常规能源,如煤、石油、天然气等
C.大量消耗常规能源会使环境恶化,故提倡开发利用新能源
D.核能的利用对环境的影响比燃烧石油、煤炭大
解析:尽管能量守恒,但耗散的内能无法重新收集利用,所以能源是有限的,特别是常规能源,选项A错误,B正确;常规能源的利用比核能的利用对环境的影响大,选项C正确,D错误。
答案:BC
探究一
探究二
随堂检测
4.关于下列现象中的能量转化过程的说法正确的是(　　)
A.在水平公路上行驶的汽车,发动机熄火之后,速度越来越小,最后停止,是机械能转化为内能
B.电风扇通电后开始转动,断电后转动着的风扇又慢慢停下来,是电能转化为机械能
C.火药爆炸产生燃气,子弹在燃气的推动下从枪膛发射出去,射穿一块钢板,速度减小,是化学能转化为内能
D.用柴油机带动发电机发电,供给电动水泵抽水,把水从低处抽到高处,是电能转化为机械能
探究一
探究二
随堂检测
解析:在水平公路上行驶的汽车,发动机熄火之后,速度越来越小,最后停止,这一过程中,汽车所受的阻力做负功,机械能转化为内能,选项A正确;风扇通电后开始转动,电流做功,电能转化为机械能,有一部分转化为内能;断电后转动着的风扇又慢慢停下来,阻力做负功,机械能转化为内能,选项B错误;火药爆炸产生燃气,化学能转化为内能;子弹在燃气的推动下从枪膛发射出去,推力做功,内能转化为机械能;子弹射穿一块钢板,速度减小,阻力做负功,机械能转化为内能,选项C错误;柴油的化学能转化为柴油机的机械能,再转化为发电机的电能,电能又通过电动水泵转化为水的机械能,选项D错误。
答案:A
探究一
探究二
随堂检测
5.共享单车作为绿色出行的交通工具,成为当今的时尚。甲、乙两种共享单车都采用了电子锁,车锁内集成了GPS模块与联网模块等,这些模块工作时需要电能。这两种共享单车采用了不同的方式获取电能:甲车靠小型发电机——踩动单车时,线圈在磁场中转动,产生电能,如图1所示;乙车靠车筐底部的太阳能电池板——有光照时,产生电能,如图2所示。这两种共享单车获取电能时,都是把其他形式的能转化为电能。关于它们的能量转化,下列说法中正确的是(　　)
探究一
探究二
随堂检测
A.都是把机械能转化为电能
B.都是把光能转化为电能
C.甲车把机械能转化为电能,乙车把光能转化为电能
D.甲车把光能转化为电能,乙车把机械能转化为电能
解析:甲车靠小型发电机,发电机是依据电磁感应原理工作的,在发电的过程中车轮转动,将车轮的机械能转化为电能;乙车靠车筐底部的太阳能电池板,把光能转化为电能,故选C。
答案:C
探究一
探究二
随堂检测
6.(多选)悬崖跳水是一项极具挑战性的极限运动,需要运动员具有非凡的胆量和过硬的技术。跳水运动员进入水中后受到水的阻力而做减速运动,设质量为m的运动员刚入水时的速度为v,水对他的阻力大小恒为F,那么在他减速下降深度为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(F-mg)h
B.他的重力势能减少了mgh- mv2
C.他的机械能减少了Fh
D.他的机械能减少了mgh
答案:AC
探究一
探究二
随堂检测
7.下图表示的是利用潮汐发电的简单示意图,左方为陆地和海湾,中间为大坝,其下有通道,水经通道可带动发电机。涨潮时,水进入海湾,待内外水面高度相同,堵住通道如图甲所示;潮落至最低点时放水发电,如图乙所示;待内外水面高度相同,再堵住通道,直到下次涨潮至最高点,又放水发电,如图丙所示。设海湾面积为1.0×108 m2,高潮与低潮间高度差为4.0 m,一天两次涨潮,则一天内水流的平均功率为　　　　　MW。(g取10 m/s2)?
探究一
探究二
随堂检测
解析:每次涨潮时流进海湾(落潮时流出海湾)的海水的重力mg=ρShg=1.0×103×1.0×108×4×10 N=4×1012 N。
其重心高度变化为h'=2 m。
每次落潮海水重力势能的减少量
ΔEp=mgh'=4×1012×2 J=8×1012 J。
一天内水流做功的功率
答案:400