2018-2019学年高中物理第4章能量守恒与可持续发展4.3能量的转化与守恒4.4能源与可持续发展学案沪科版必修2

4.3 能量的转化与守恒 4.4 能
源与可持续发展
[学习目标] 1.掌握能量守恒定律．知道能量守恒定律是最基本、最普遍的自然规律之一.2.了解能量转化和转移的方向性，认识人类珍惜和保护能源和资源的必要性.3.了解我国能源状况，认识能源与环境协调发展的必要性.4.掌握各种功能关系，会应用功能关系和能量守恒定律解决问题．
一、能量的转化与守恒
1．能量的多样性：自然界中能量的形式有多种，如：机械能、内能、电磁能、光能、化学能、核能、生物能等，各种不同形式的能量可以相互转化．
2．能量守恒定律：
(1)内容：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另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中其总量不变．
(2)能量守恒定律是自然界中最基本、最普遍的规律，它宣布第一类永动机(不消耗能量而连续不断地对外做功，或者消耗少量能量而做大量的功的机器)是不可能(填“可能”或“不可能”)制成的．
二、能源与可持续发展
1．能量的转化效率
(1)任何机器都不可能(填“可能”或“不可能”)将输入的能量全部转化为有用的能量．
(2)能量的转化效率＝有用的能量输入的能量
. (3)机器的能量转化效率一定小于(填“一定小于”或“可以等于”)100%.
2．能量转化和转移的方向性 研究和事实都表明：能量的转化和转移具有方向性，或者说，能量的转化和转移具有不可逆性．
3．第二类永动机不违反(填“违反”或“不违反”)能量守恒定律，但违反(填“违反”或“不违反”)能量转化和转移的不可逆性，因此不可能制成．
4．能源开发、利用与环境保护
(1)煤、石油、天然气等化石燃料是目前所用的主要能源，是不可(填“可以”或“不可”)再生的．
(2)能源的可持续发展战略：尽可能地开发和利用各种新能源，千方百计地提高不可再生能源的合理利用率和转化效率，并且厉行节约，避免浪费．
[即学即用]
1．判断下列说法的正误．
(1)任何能量之间的转化都遵循能量守恒定律．(√)
(2)因为能量守恒，所以我们不需要节能．(×)
(3)能量的转化和转移具有不可逆性．(√)
(4)任何机器的能量转化效率都低于100%.(√)
(5)第一类永动机不能制成是因为违反了能量守恒定律．(√)
(6)第二类永动机不可能制成是因为违反了能量守恒定律．(×)
2．一个质量为60 kg 的登山运动员，他登山时平均每小时登高500 m(竖直高度)，已知人体内将化学能转化为机械能的效率为25%，那么他在3 h 内消耗的化学能为________J ．(g 取10 m/s 2
)
答案 3.6×106 J
解析 3 h 内增加的机械能ΔE ＝mgh ＝60×10×500×3 J＝9×105 J
消耗的化学能E ＝ΔE η＝9×105 J 25%＝3.6×106 J.
一、对能量守恒定律的理解
[导学探究] (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？
(2)请说明下列现象中能量是如何转化或转移的？
①植物进行光合作用．
②放在火炉旁的冰融化变热．
③电流通过灯泡，灯泡发光．
答案(1)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．
(2)①光能转化为化学能
②内能由火炉转移到冰
③电能转化为光能
[知识深化]
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．
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．
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，说明( )
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AD
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．。