1、第四章,6 能源的开发与利用,学习目标 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.理解能量守恒定律，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，知道能源短缺和环境恶化问题，增强节约能源和保护环境的意识.,内容索引, 重点知识探究, 当堂达标检测,自主预习梳理,自主预习梳理,一、能量守恒定律 1.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 到另一个物体，在 或 的过程中其总量 . 2.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，它是自然界中最 、最 的规律之一.,转化,转移,转化,转移,
2、保持不变,重要,普遍,二、能源的利用 1.人类对能源的利用大致经历了三个时期，即 时期、 时期、时期.自工业革命以来，煤和石油成为人类的主要能源. 2.能源利用方式的改进极大地提高了劳动生产率，给人类的生活带来了极大的改善， 的利用和 的诞生引起了产业革命.但能源的大量使用引起了环境问题.,柴草,煤炭,石油,煤炭,蒸汽机,三、新能源的开发 1.在合理开发和节约使用煤、石油、天然气等常规能源的同时，要大力开发核聚变能、太阳能、风能、地热能、海洋能等新能源. 2.正在开发的新能源有风能、海洋能、太阳能、地热能、氢能、生物质能及核聚变能等. 3.新能源的优点：新能源多为 能源，且 较小.,可再生,污
3、染,1.判断下列说法的正误. (1)机械能守恒定律是能量守恒定律的一种特殊形式.( ) (2)化石燃料的利用，会引起环境问题.( ) (3)在利用能源的过程中，能量在数量上并未减少.( ) (4)世上总能量不变，所以我们不需要节约能源.( ) (5)人类不断地开发和利用新能源，所以能量可以被创造.( ),2.质量为0.4 kg的皮球，从离地面高0.5 m处自由落下，与地面碰撞后以2 m/s的速度反弹，g取10 m/s2，不计空气阻力，碰撞时损失的机械能为_，损失的机械能转化为_能.,1.2 J,内,重点知识探究,答案 机械能减少的原因是由于要克服摩擦阻力和空气阻力做功，机械能转化成了内能.不是
4、.,一、能量守恒定律的理解,(1)在验证机械能守恒定律的实验中，计算结果发现，重物减少的重力势能的值总大于增加的动能的值，即机械能的总量在减少.机械能减少的原因是什么？减少的部分机械能是消失了吗？,答案,(2)请说明下列现象中能量是如何转化或转移的？ 植物进行光合作用. 答案 光能转化为化学能 放在火炉旁的冰融化变热. 答案 内能由火炉转移到冰 电流通过灯泡，灯泡发光. 答案 电能转化为光能,答案,1.能量守恒定律适用范围：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. 2.能量守恒定律的理解 某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加，且减少量和增加量一定相等. 某
5、个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等.,解析 在斜面上滚动时，只有重力做功，只发生动能和势能的相互转化； 在水平面上滚动时，有摩擦力做功，机械能转化为内能，总能量是守恒的.,例1 (多选)从光滑斜面上滚下的物体，最后停止在粗糙的水平面上，则 A.在斜面上滚动时，只有动能和势能的相互转化 B.在斜面上滚动时，有部分势能转化为内能 C.在水平面上滚动时，总能量正在消失 D.在水平面上滚动时，机械能转化为内能，总能量守恒,答案,解析,二、能量守恒定律的应用,1.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，E增E减. (3)从能的转移
6、角度看，EA增EB减. 2.能量守恒定律应用的关键步骤： (1)明确研究对象和研究过程. (2)找全参与转化或转移的能量，明确哪些能量增加，哪些能量减少. (3)列出增加量和减少量之间的守恒式.,例2 如图1所示，传送带的速度是3 m/s，两圆心的距离s4.5 m，现将m1 kg的小物体轻放在左轮正上方的传送带上，物体与传送带间的动摩擦因数0.15，电动机带动传送带将物体从左轮运送到右轮正上方时，求：(g取10 m/s2),答案,解析,图1,(1)小物体获得的动能Ek；,答案 4.5 J,解析 设小物体与传送带达到共同速度时，物体相对地面的位移为x. mgx mv2，解得x3 m4.5 m，
7、即物体可与传送带达到共同速度，此时,(2)这一过程摩擦产生的热量Q；,答案,解析,答案 4.5 J,解析 由mgma得a1.5 m/s2， 由vat得t2 s，则Qmg(vtx)0.15110(63) J4.5 J.,(3)这一过程电动机消耗的电能E.,答案 9 J,解析 由能量守恒知，E电EkQ4.5 J4.5 J9 J.,三、功能关系的理解与应用,1.功能关系概述 (1)不同形式的能量之间的转化是通过做功实现的，做功的过程就是能量之间转化的过程. (2)功是能量转化的量度.做了多少功，就有多少能量发生转化.,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
8、相联系，具体功能关系如下：,例3 如图2所示，在竖直平面内有一半径为R的圆弧轨道，半径OA水平、OB竖直，一个质量为m的小球自A点的正上方P点由静止开始自由下落，小球沿轨道到达最高点B时恰好对轨道没有压力. 已知AP2R，重力加速度为g，则小球从P到B的 运动过程中 A.重力做功2mgR B.机械能减少mgR C.合外力做功mgR D.克服摩擦力做功 mgR,图2,答案,解析,解析 重力做功与路径无关，所以WGmgR，选项A错；,小球在B点时所受重力提供向心力，即mg ，所以v ， 从P点到B点，由动能定理知：W合 mv2 mgR，故选项C错；,根据能量守恒知：机械能的减少量为|E|Ep|Ek
9、| mgR， 故选项B错； 克服摩擦力做的功等于机械能的减少量，故选项D对.,例4 如图3所示，在光滑的水平面上，有一质量为M的长木块以一定的初速度向右匀速运动，将质量为m的小铁块无初速度地轻放到长木块右端，小铁块与长木块间的动摩擦因数为，当小铁块在长木块上相对长木块滑动L时与长木块保持相对静止，此时长木块对地的位移为l，求这个过程中：(1)小铁块增加的动能；,图3,答案,解析,答案 mg(lL),解析 画出这一过程两物体位移示意图，如图所示.,根据动能定理得mg(lL)Ek 即小铁块动能的增加量等于滑动摩擦力对小铁块做的功.,(2)长木块减少的动能；,答案,解析,答案 mgl,解析 摩擦力对
10、长木块做负功，根据功能关系得EkMmgl， 即长木块减少的动能等于长木块克服摩擦力做的功mgl.,(3)系统机械能的减少量；,答案 mgL,解析 系统机械能的减少量等于系统克服摩擦力做的功EmgL.,(4)系统产生的热量.,答案,解析,答案 mgL,解析 m、M间相对滑动的位移为L， 根据能量守恒定律，有QmgL， 即摩擦力对系统做的总功等于系统产生的热量，也等于系统减少的机械能.,当堂达标检测,1.(能源的利用)关于能源的开发和应用，下列说法中正确的是 A.能源应用的过程就是内能转化为机械能的过程 B.化石能源的能量归根结底来自于太阳能，因此化石能源永远不会枯竭 C.在广大的农村推广沼气前景
11、广阔、意义重大，既变废为宝，减少污染，又大量节约能源 D.随着科学技术的发展，煤炭资源将取之不尽、用之不竭,答案,解析,1,2,3,4,解析 能源应用过程并不单纯是将内能转化为机械能的过程，各种转化形式均可为人类服务，A错误； 化石能源的能量虽然来自太阳能，但要经过数亿年的地质演变才能形成，且储量有限，为不可再生能源，B错误； 在广大农村推广沼气对改善农村环境、节约能源意义重大，功在当代，利在千秋，C正确； 无论技术先进与否，煤炭资源不可能取之不尽、用之不竭，D错误. 故选C.,1,2,3,4,1,2,3,2.(功能关系)如图4所示，在高台跳水比赛中，质量为m的跳水运动员进入水中后受到水的阻力
12、(包含浮力)而竖直向下做减速运动，设水对她的阻力大小恒为F，则在她减速下降深度为h的过程中，下列说法正确的是(g为当地的重力加速度) A.她的动能减少了Fh B.她的重力势能减少了mgh C.她的机械能减少了(Fmg)h D.她的机械能减少了mgh,答案,图4,4,1,2,3,3.(功能关系)(多选)如图5所示，质量为M的木块放在光滑的水平面上，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，木块前进距离为l，子弹进入木块的深度为d，木块对子弹的阻力大小f视为恒定，则下列关系式正确的是,答案,解析,4,图5,1,2,3,解析 画出运
13、动过程示意图，从图中不难看出，从子弹刚接触木块到木块前进距离为l、子弹进入木块的深度为d时，子弹相对于地面发生的位移为ld.由牛顿第三定律知，子弹对木块的作用力大小也为f.子弹对木块的作用力对木块做正功，由动能定理得,4,1,2,3,木块对子弹的作用力对子弹做负功，由动能定理得,4,所以，本题正确选项为A、C、D.,图6,1,2,3,4.(能量守恒定律的应用)如图6所示，一物体质量m2 kg，在倾角37的斜面上的A点以初速度v03 m/s下滑，A点距弹簧上端B的距离AB4 m.当物体到达B后将弹簧压缩到C点，最大压缩量BC0.2 m，然后物体又被弹簧弹上去，弹到最高位置为D点，D点距A点的距离
14、AD3 m.挡板及弹簧质量不计，g取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8.求：(结果保留两位小数) (1)物体与斜面间的动摩擦因数；,答案,解析,4,答案 0.52,1,2,3,解析 物体从开始位置A点到最后D点的过程中，物体和弹簧组成的系统弹性势能没有发生变化，动能和重力势能减少，机械能的减少量为 EEkEp mglADsin 37 物体克服摩擦力产生的热量为Qfs 其中s为物体的路程，即s5.4 mfmgcos 37 由能量守恒定律可得EQ 由式解得0.52.,4,1,2,3,(2)弹簧的最大弹性势能Epm.,答案,解析,4,答案 24.46 J,解析 物体由A到C的过程中， 动能减小Ek 重力势能减少EpmglACsin 37 摩擦生热QflACmgcos 37lAC 由能量守恒定律得弹簧的最大弹性势能为 EpmEkEpQ 联立解得Epm24.46 J.,
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