【新步步高】2014-2015学年高二物理教科版必修二学案：4.6 能源的开发与利用 Word版含解析

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高中物理教科版必修2课件：第四章第6节能源的开发与利用

可通过做功的方式实现不同形式的能量之间的转化，也可在同一物体的不同部分或不同物体间进行转移。
(2)能量在转化与转移过程中，能量的总量保持不变。利用能量守恒定律解题的关键是正确分析有多少种能量变化，分析时避免出现遗漏。
1．(多选)下列关于能量守恒定律的认识正确的是
()
1 C.4mgh
1 D.2mgh
[思路点拨] 通过题图可知，拿去盖板后，最后两端液面相平。U
形管中的右侧 h 高度的液体重心降低。
[解析] 去掉右侧盖板之后，液体向左侧流动，最终两侧液面相平，液体的重力势能减少，减少的重力势能转化为内能。如图所示，最终状态可等效为右侧12h 的液柱移到左侧管中，即增加的内能等于该液柱减少的重力势能，则 Q＝18mg·12h ＝116mgh，故 A 正确。
图466 解析：木块与皮带间的摩擦力 f＝μN＝μmg＝0.2×1×10 N＝2 N。由牛顿第二定律得木块加速度 a＝mf ＝21 m/s2＝2 m/s2。
木块速度达到 4 m/s 时需发生位移 x＝2va2＝2×422 m＝4 m<6 m，即木块在到达 B 端之前就已达到最大速度 4 m/s，后与传送带一起匀速运动，不再发生滑动。皮带摩擦力对物块所做的功等于物块动能的增加量，即
第6节
能源的开发与利用
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来实现的。
2．自然界中的能量在转移和转化过程中总量是不变的。
3．能源是指能够提供某种形式能量的物质资源。能源与人类生活密切相关，节约能源，恰当地利用能源，以及开发新能源是人类解决能源问题的基本途径。
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
A．某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加

高中物理必修二教案-4.6 能源的开发与利用-教科版

探究动能定理[学习目标定位]1.通过实验探究合外力对物体做的功与物体动能变化的关系.2.学习利用图像法研究合外力做功与物体动能变化的关系．一、实验原理1、动能定理概念：表达式：二、实验方案设计（一）、由“探究加速度、力和质量关系”的实验装置验证动能定理1、实验原理（1）找合外力：平衡摩擦后，由重物通过滑轮牵引小车，当小车的质量比重物大得多时，可以把重物所受的当做小车受到的牵引力．如图1所示．（2）找速度：通过打点计时器打出纸带可以计算小车运动的，从而探究牵引力做的功与小车获得的速度间的关系．2、实验器材长木板(一端附有滑轮)、小车、小盘、砝码若干、打点计时器、纸带、复写纸、刻度尺、细线．电源、天平3、实验步骤1．如图1所示，把纸带的一端固定在小车后面，另一端穿过打点计时器，改变木板的倾角，让小车重力的一个分力平衡小车及纸带受到的摩擦力，使小车能做匀速运动．2．把细线系在小车上并绕过定滑轮，悬挂小盘，在小盘里放入适量砝码，使小车的质量远大于砝码和小盘的总质量，小车在细线的拉力作用下做匀加速运动．由于砝码和小盘质量很小，可认为小车所受拉力F的大小等于砝码和小盘所受重力的大小．3．接通电源，放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列点．4．重复以上实验，选择一条点迹清晰的纸带进行数据分析，由纸带可以得到位移和时间的信息，由砝码和小盘的质量可以知道小车所受的恒力．(小车质量已知)5．由实验数据得出结论．4、数据处理1．小车速度及外力做功的确定通过实验获得打点的纸带，利用“匀变速直线运动中，某段时间内的平均速度等于该段时间中间时刻的瞬时速度”这一结论计算纸带上选定的点的速度，测出小车在某段时间内的位移，然后乘以重物的重力，即得外力在该段时间内对小车做的功．(2)比较各次实验中合外力做的功和物体动能变化的数值，从而得到合外力对物体做的功和物体动能变化之间的关系．5、注意事项1．平衡摩擦力时，不挂重物，轻推小车后，小车能做匀速直线运动．2．先通电再放小车；先断电再取纸带3 改变小车质量不需要再次平衡摩擦力例1某实验小组采用如图2所示的装置探究功与速度变化的关系，图中小车中可放置砝码，实验中，打点计时器的工作频率为50 Hz.(1)实验的部分步骤如下：①在小车中放入砝码，把纸带穿过打点计时器，连在小车后端，用细线连接小车和钩码；②将小车停在打点计时器附近，______________，________________，小车拖动纸带，打点计时器在纸带上打下一系列点，______________；③改变钩码或小车中砝码的数量，更换纸带，重复②的操作．(2)图3是钩码质量为0.03 kg、砝码质量为0.02 kg时得到的一条纸带，在纸带上选择起始点O及A、B、C、D、E计数点，可获得各计数点到O的距离x及对应时刻小车的瞬时速度v，请将C点的测量结果填在表中的相应位置．图3纸带的测量结果测量点x/cm v/(m·s－1)O 0.000.35A 1.510.40B 3.200.45CD 7.150.53E 9.410.60(3)本实验，应采取的两项措施是：①________________________________________________________________________； ②_____________________________________________________________________（二）创新改进实验1、实验难点(1)平衡摩擦力(2)砝码与砝码盘的质量远小于小车的质量 (3)打点计时器计算某刻的速度 2、简化方案1：（1）利用气垫导轨代替长木板，无需平衡摩擦力。

高中物理第4章 6 能源的开发与利用教案教科版必修2

6．能源的开发与利用学习目标知识脉络(教师用书独具) 1.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．(重点)2．知道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．(重点、难点)3．知道能源短缺和环境恶化问题，增强节约能源和环境保护意识.一、能量守恒定律1．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)、内能、电能、化学能、核能等，各种不同形式的能量可以相互转化．2．能量守恒定律(1)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另一个物体，在转化或转移的过程中其总量保持不变．(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．二、能源的利用和新能源的开发1．能源的利用(1)能源：能够提供某种形式能量的物质资源．(2)能源的利用①人类对能源的利用大致经历了三个时期，即柴草时期、煤炭时期、石油时期．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，煤炭的利用和蒸汽机的诞生引起了产业革命．(3)能源的分类①非再生能源：如煤、石油、天然气等常规能源．②可再生能源：如风能、水能等．(4)常规能源产生的危害①煤炭燃烧产生烟尘，且煤烟中含有二氧化碳、二氧化硫、氮氧化合物等，污染大气，造成酸雨和温室效应，导致两极冰雪融化，海平面上升．②煤烟中的致癌物质危害身体．③煤炭的开采和生产过程破坏土壤植被，产生的废水污染水源及农田．④石油的开采、炼制、处理过程及其使用都对环境产生污染．2．新能源的开发(1)非再生能源对人类的要求①节约能源．②开发和利用新能源．(2)新能源①种类：风能、海洋能、太阳能、地热能、氢能、生物质能及核聚变能等．②特点：多为可再生能源，且污染较少．1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)机械能守恒定律是能量守恒定律的一种特殊表现形式．( )(2)人们开发和利用能源的过程中，能量在数量上逐渐减少．( )(3)能量在开发和利用过程中发生转移或转化，但能的总量是不变的．( )(4)世上总能量虽然不变，但我们仍需要有节能意识． ( )(5)煤自古至今都是人类的主要能源．( )(6)化石燃料的利用给人们的生活带来了便利，但同时引起了环境问题．( )【提示】(1)√(2)×(3)√(4)√(5)×(6)√2．行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下；流星在夜空中坠落并发出明亮的光；降落伞在空中匀速下降；条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈，线圈中产生电流．上述不同现象中所包含的相同的物理过程是( )A．物体克服阻力做功B．物体的动能转化为其他形式的能量C．物体的势能转化为其他形式的能量D．物体的机械能转化为其他形式的能量AD[这四个现象中物体运动过程中都受到运动阻力，汽车主要受摩擦阻力，流星、降落伞受空气阻力，条形磁铁下落受磁场阻力，因而物体都克服阻力做功，A对；四个物体运动过程中，汽车是动能转化成了内能，流星、降落伞、条形磁铁是重力势能转化为其他形式的能，总之是机械能转化成了其他形式的能，D对．]3．(多选)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－mghB．他的重力势能增加了mghC．他的机械能减少了(F－mg)hD．他的机械能减少了FhAD[由动能定理，ΔE k＝mgh－Fh，动能减少了Fh－mgh，A选项正确；他的重力势能减少了mgh，B选项错误；他的机械能减少了ΔE＝Fh，C选项错误，D选项正确．] 4．能源短缺和环境恶化指的是( )①煤炭和石油的开采与技术有关，在当前技术条件下，煤炭和石油的开采是有限的，这叫能源短缺．②煤炭和石油资源是有限的，以今天的开采和消耗速度，石油储藏将在百年内用尽，煤炭资源也不可能永续，这叫能源短缺．③煤炭和石油具有很大的气味，在开采、存放和使用过程中这些气味会聚集在空气中污染空气，使环境恶化．④大量煤炭和石油产品在燃烧时排出的有害气体污染了空气，改变了大气成分，使环境恶化．A．①③B．①④C．②③ D．②④D[煤炭和石油都是由几亿年以前的生物遗体形成的，这些能源不能再次生成，也不可重复使用，它们的储量是有限的，并不是取之不尽、用之不竭的，这是所讲的能源短缺，②正确；能源在使用时会排出有害气体污染空气，这是所讲的环境恶化，④正确．故D正确．]1．表达式ΔE1减＝ΔE2增2．含义(1)某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加，且减少量一定和增加量相等．(2)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．3．应用步骤(1)分清哪些形式的能(如机械能、热能、电能等)在变化．(2)分别列出减少的能量ΔE减和增加的能量ΔE增的表达式．(3)依据能量守恒列式求解．特别提醒：(1)应用能量守恒规律解题时，一定要分清系统中有哪些形式的能，什么能发生了转化或转移．(2)滑动摩擦力与相对距离的乘积在数值上等于产生的内能．【例1】如图所示，可视为质点的物块A放在物体B上，物体B的斜面为弧面，A、B 之间有摩擦，水平地面光滑．现将物块A从物体B的顶端由静止释放，在滑到物体B的底端前，下列说法不正确的是 ( )A．若物体B固定，则物块A减少的重力势能等于它的动能和系统增加的内能之和B．若物体B不固定，则物块A减少的重力势能等于物体B增加的动能C．物体B在固定与不固定的两种情况下，系统重力势能的减少量相等D．物体B在固定与不固定的两种情况下，摩擦产生的热量不相等B[若B固定，A减少的重力势能转化为A的动能和系统增加的内能，选项A正确；若B 不固定，A减少的重力势能转化为A、B的动能和系统增加的内能，选项B错误；B在固定与不固定的两种情况下，A下降的高度相等，所以系统重力势能的减少量相等，选项C正确；B 不固定时，由于A、B都运动，经过同一位置A的速度与B固定时A的速度不等，所以同一位置的摩擦力大小不等，因而摩擦产生的热量不等，选项D正确．]运用能量守恒定律解题的基本思路1.如图所示，一个粗细均匀的U 形管内装有同种液体，液体质量为m .在管口右端用盖板A 密闭，两边液面高度差为h ，U 形管内液体的总长度为4h ，拿去盖板，液体开始运动，由于管壁的阻力作用，最终管内液体停止运动，则该过程中产生的内能为 ( )A.116mgh B.18mgh C.14mgh D.12mgh A [去掉右侧盖板之后，液体向左侧流动，最终两侧液面相平，液体的重力势能减少，减少的重力势能转化为内能．如图所示，最终状态可等效为右侧12h 的液柱移到左侧管中，即增加的内能等于该液柱减少的重力势能，则Q ＝18mg ·12h ＝116mgh ，故A 正确．]1．功与能量的转化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．功与能的关系某种力做功往往与某一种具体形式的能量转化相联系，具体功能关系如下：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13g .在他从上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B ．运动员获得的动能为13mghC ．运动员克服摩擦力做功为23mghD ．下滑过程中系统减少的机械能为13mgh思路点拨：解答本题时应注意以下两点：(1)根据运动员的加速度确定其摩擦力的大小和方向． (2)明确动能和机械能的变化对应什么力做功．D [运动员的加速度为13g ，小于g sin 30°，所以必受摩擦力的作用，且大小为16mg ，克服摩擦力做功为16mg ·h sin 30°＝13mgh ，故C 错；摩擦力做功，机械能不守恒，减少的势能没有全部转化为动能，而是有13mgh 转化为内能，故A 错，D 对；由动能定理知，运动员获得的动能为13mg ·h sin 30°＝23mgh ，故B 错．]应用功能关系需注意的问题搞清力对“谁”做功，对“谁”做功就对应“谁”的位移，引起“谁”的能量变化．如子弹物块模型中，摩擦力对子弹做的功必须用子弹的位移去求解，这个功引起子弹动能的变化．2.如图所示，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AP ＝2R ，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2mgRB ．机械能减少mgRC ．合外力做功mgRD ．克服摩擦力做功12mgRD [小球从A 点正上方由静止释放，通过轨道最高点B 时恰好对轨道没有压力，此时只有重力提供向心力，根据牛顿第二定律有mg ＝m v 2R，解得v 2＝gR ，小球从P 点运动到B 点，重力做的功为mgR ，设摩擦力做的功为W ，根据动能定理有mgR ＋W ＝12mv 2＝12mgR ，故合外力做的功为12mgR ，摩擦力做的功为W ＝－12mgR ，由功能关系知小球的机械能减少12mgR .故选项D 正确．]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C [永动机是指不消耗或少消耗能量，而可以大量对外做功的装置，违背了能量转化和守恒定律，A 错；太阳辐射大量的能量，地球只吸收了极少的一部分，但辐射到星际空间的能量也没有消失，一定是转化成了别的能量，B 错；马和其他动物，包括人要运动，必须消耗能量，动物的能量来源是食物中储存的生物质能，C 对；所谓的“全自动”手表内部是有能量转化装置的，只有当人戴着手表活动时，才能不断补充能量，维持手表的运行，如果把表放在桌面上静置一段时间，它一定会停摆的，D 错．]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A[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．]3．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A[石油、煤等为非再生的能源，储量有限，能源的利用中虽然总量不变，但品质降低，可再利用能源越来越少，所以新能源的开发和利用是当今世界各国面临的课题，A错，B、C、D对．]4．(多选)如图所示，一木块放在光滑水平面上，一子弹水平射入木块中，射入深度为d，平均阻力为f.设木块滑行距离为s时开始匀速前进，下列判断正确的是( )A ．子弹损失的动能等于fdB ．子弹损失的动能等于f (s ＋d )C ．总机械能的损失等于fsD ．总机械能的损失等于fdBD [子弹受到的合外力为f ，合外力做负功，即W f ＝－f (s ＋d )，根据动能定理得，子弹损失的动能为f (s ＋d )，选项A 错误，B 正确；合外力对木块做的功为W ＝fs ，则木块增加的动能为fs ；根据以上分析知道，子弹动能的减少量大于木块动能的增加量，选项C 也错误；根据能量守恒可知，子弹、木块系统总机械能的损失为ΔE ＝－f (s ＋d )＋fs ＝－fd ，选项D 正确．]5．如图所示，某人乘雪橇从雪坡经A 点滑至B 点，接着沿水平路面滑至C 点停止．人与雪橇的总质量为70 kg.表中记录了沿坡滑下过程中的有关数据，请根据图表中的数据解决下列问题：(1)人与雪橇从A 到B 的过程中，产生的热量是多少？(2)设人与雪橇在BC 段所受阻力恒定，求阻力大小．(g 取10 m/s 2)[解析] (1)从A 到B 的过程中，人与雪橇损失的机械能为ΔE ＝mgh ＋12mv 2A －12mv 2B损失的机械能转化为内能Q ＝ΔE ＝(70×10×20＋12×70×22－12×70×122)J ＝9 100 J.(2)人与雪橇在BC 段做匀减速运动的加速度a ＝v C －v B t ＝0－1210－4m/s ＝－2 m/s 2根据牛顿第二定律f ＝ma ＝70×(－2)N ＝－140 N.[答案] (1)9 100 J (2)140 N。

【新步步高】2014-2015学年高二物理教科版必修二学案：4.3-4.4 动能动能定理第一课时 Word版含解析

4.3-4.4 动能动能定理第一课时[学习目标定位] 1.理解动能的概念，掌握其表达式.2.能用牛顿第二定律与运动学公式导出动能定理，理解动能定理的物理意义.3.能应用动能定理解决简单的问题．一、动能1．定义：物体由于运动而具有的能量叫做动能． 2．定义式：E k ＝12m v 2.3．单位：焦耳(J)．二、动能定理1．内容：合外力所做的功等于物体动能的变化，这一关系称为动能定理． 2．表达式：W ＝E k2－E k1＝ΔE k .一、动能 [问题设计]1．如图1所示，物体在恒力F 的作用下向前运动了一段距离，速度由v 1增加到v 2.试推导出力F 对物体做功的表达式．图1答案 W ＝Fx ＝F v 22－v 212a ＝F v 22－v 212F m＝12m v 22－12m v 21 2．对比重力做功与F 做功的表达式，你得到什么启示？答案这两个表达式左边都是功，W G ＝mgh 1－mgh 2的含义是重力对物体所做的功等于物体重力势能的变化．由此可知力F 所做的功也可能等于某个能量的变化．我们把12m v 2表示的能量叫做动能． [要点提炼]1．动能的表达式：E k ＝12m v 2.2．对动能的理解(1)动能的瞬时性：物体动能的大小与物体瞬时速度的大小相对应，是一个状态量． (2)动能的标矢性：动能是标量，只有大小没有方向，且总大于(v ≠0时)或等于零(v ＝0时)，不可能小于零(无负值)．运算过程中无需考虑速度方向．(3)动能的相对性：对于不同的参考系，物体的速度不同，则物体的动能也不同．没有特别指明时，都是以地面为参考系． 3．动能的变化量末状态的动能与初状态的动能之差，即ΔE k ＝12m v 22－12m v 21.动能的变化量是过程量，ΔE k >0，表示物体的动能增大；ΔE k <0，表示物体的动能减小． [延伸思考]质量为m 的物体做匀减速直线运动，某时刻速度为v 1，经过一段时间后速度变为－v 1.请思考并讨论以下问题： (1)写出物体在A 、B 点时的动能．(2)物体由A 运动到B 的过程中，动能的变化量是多少？答案 (1)E k A ＝12m v 21，E k B＝12m v 21 (2)ΔE k ＝E k B －E k A ＝0二、合外力做功和物体动能的变化 [问题设计]由公式W ＝12m v 22－12m v 21可知，合外力做功与物体动能的变化有什么关系？答案合外力所做的功等于物体动能的变化． [要点提炼] 动能定理1．表达式：W ＝E k2－E k1＝ΔE k .其中E k2＝12m v 22表示一个过程的末动能，E k1＝12m v 21表示这个过程的初动能．W 表示这个过程中合力做的功． 2．关于动能定理的几点说明(1)W 的含义：包含重力在内的所有外力所做功的代数和．(2)W 与ΔE k 的关系：合力做功是引起物体动能变化的原因．如果合力对物体做正功，物体的动能增加；如果合力对物体做负功，物体的动能减少；如果合力对物体不做功，物体的动能不变．(3)动能定理的实质：功能关系的一种具体体现，物体动能的改变可由合外力做功来度量．[延伸思考]动能定理是在物体受恒力作用，并且做直线运动的情况下推导出来的，对于物体受变力作用、做曲线运动的情况，动能定理是否成立？答案成立．在物体受变力作用且做曲线运动时，可将运动过程分解成许多小段，认为物体在每小段运动中受到的都是恒力，运动的轨迹为直线，同样可推导出动能定理的表达式．三、应用动能定理解题的优点及步骤1．应用动能定理解题的优点(1)动能定理对应的是一个过程，只涉及到物体初、末状态的动能和整个过程合力做的功，无需关心中间运动过程的细节，而且功和能都是标量，无方向性，计算方便．(2)当题目中不涉及a和t，而涉及F、x、m、v等物理量时，优先考虑使用动能定理．(3)动能定理既适用于恒力作用过程也适用于变力作用过程，既适用于直线运动也适用于曲线运动，既适用于单个物体也适用于多个物体，特别是变力及多过程问题，动能定理更具有优越性．2．应用动能定理解题的一般步骤(1)选取研究对象(通常是单个物体)，明确它的运动过程．(2)对研究对象进行受力分析，明确各力做功的情况，求出外力做功的代数和．(3)明确物体在初、末状态的动能E k1、E k2.(4)列出动能定理的方程W＝E k2－E k1，结合其他必要的解题方程，求解并验算．一、对动能定理的理解例1关于动能、动能定理，下列说法正确的是()A．一定质量的物体，动能变化时，速度一定变化，但速度变化时，动能不一定变化B．动能不变的物体，一定处于平衡状态C．合力做正功，物体动能可能减小D．运动物体所受的合力为零，则物体的动能肯定不变解析一定质量的物体，动能变化时，物体的速度大小一定变化，所以速度一定变化；速度变化时，物体的速度大小不一定变化，所以动能不一定变化，A项正确；动能不变的物体，速度方向可能改变，不一定处于平衡状态，B项错误；合力做正功时，动能肯定增加，合力做功为零时，动能肯定不变，C项错误，D项正确．答案AD针对训练1下列关于运动物体的合力做功和动能、速度变化的关系，正确的是() A．物体做变速运动，合外力一定不为零，动能一定变化B ．若合外力对物体做功为零，则合外力一定为零C ．物体的合外力做功，它的速度大小一定发生变化D ．物体的动能不变，所受的合外力必定为零答案 C解析力是改变物体速度的原因，物体做变速运动时，合外力一定不为零，但合外力不为零时，做功可能为零，动能可能不变，A 、B 错误；物体合外力做功，它的动能一定变化，速度也一定变化，C 正确；物体的动能不变，所受合外力做功一定为零，但合外力不一定为零，D 错误．二、动能定理的简单应用例2 质量为m 的物体静止在水平桌面上，它与桌面之间的动摩擦因数为μ，物体在水平力F 作用下开始运动，发生位移x 1时撤去力F ，问物体还能运动多远？解析研究对象：质量为m 的物体．研究过程：从静止开始，先加速，后减速至零．受力分析、运动过程草图如图所示，其中物体受重力(mg )、水平外力(F )、弹力(N )、滑动摩擦力(f )，设加速位移为x 1，减速位移为x 2.解法一：可将物体运动分成两个阶段进行求解物体开始做匀加速运动位移为x 1，水平外力F 做正功，f 做负功， mg 、N 不做功；初动能E k0＝0，末动能E k1＝12m v 21根据动能定理：Fx 1－fx 1＝12m v 21－0又滑动摩擦力f ＝μN ，N ＝mg 则：Fx 1－μmgx 1＝12m v 21－0撤去外力F 后，物体做匀减速运动位移为x 2，f 做负功，mg 、N 不做功；初动能E k1＝12m v 21，末动能E k2＝0根据动能定理：－fx 2＝0－12m v 21，又滑动摩擦力f ＝μN ，N ＝mg则－μmgx 2＝0－12m v 21即Fx 1－μmgx 1－μmgx 2＝0－0 x 2＝(F －μmg )x 1μmg解法二：从静止开始加速，然后减速为零，对全过程进行分析求解．设加速过程中位移为x 1，减速过程中位移为x 2；水平外力F 在x 1段做正功，滑动摩擦力f 在(x 1＋x 2)段做负功，mg 、N 不做功；初动能E k0＝0，末动能E k ＝0 在竖直方向上：N －mg ＝0 滑动摩擦力f ＝μN 根据动能定理：Fx 1－μmg (x 1＋x 2)＝0－0 得x 2＝(F －μmg )x 1μmg答案(F －μmg )x 1μmg针对训练2 在平直公路上，汽车由静止开始做匀加速运动，当速度达到v m 后立即关闭发动机直到停止，运动过程的v －t 图像如图2所示，设汽车的牵引力为F ，所受摩擦力为f ，全过程中牵引力做功W 1，克服摩擦力做功W 2，则()图2A ．F ∶f ＝1∶4B ．F ∶f ＝4∶1C ．W 1∶W 2＝1∶1D ．W 1∶W 2＝1∶3 答案 BC解析对汽车全过程应用动能定理：W 1－W 2＝0，所以W 1＝W 2；由题图可知牵引力与阻力作用距离之比为1∶4，由Fx 1－fx 2＝0知F ∶f ＝4∶1.动能和动能定理 ⎩⎪⎪⎨⎪⎪⎧ 动能⎩⎪⎨⎪⎧E k＝12m v 2标量瞬时性动能定理⎩⎨⎧W ＝E k2－E k1＝ΔE k，其中W 为所有外力做功之和动能定理的应用⎩⎪⎨⎪⎧ 优点步骤1．(对动能的理解)在水平路面上，有一辆以36 km/h 行驶的客车，在车厢后座有一位乘客甲，把一个质量为4 kg 的行李以相对客车5 m/s 的速度抛给前方座位的另一位乘客乙，则行李的动能是( ) A ．500 J B ．200 J C ．450 J D ．900 J 答案 C解析行李相对地面的速度v ＝v 车＋v 相对＝15 m/s ，所以行李的动能E k ＝12m v 2＝450 J ，选项C 正确．2．(对动能定理的理解)关于运动物体所受的合外力、合外力做的功、物体动能的变化，下列说法正确的是( )A ．运动物体所受的合外力不为零，合外力必做功，物体的动能肯定要变化B ．运动物体所受的合外力为零，则物体的动能肯定不变C ．运动物体的动能保持不变，则该物体所受合外力一定为零D ．运动物体所受合外力不为零，则该物体一定做变速运动，其动能要变化答案 B解析关于运动物体所受的合外力、合外力做的功、物体动能的变化三者之间的关系有下列三个要点：(1)若运动物体所受合外力为零，则合外力不做功(或物体所受外力做功的代数和必为零)，物体的动能绝对不会发生变化．(2)物体所受合外力不为零，物体必做变速运动，但合外力不一定做功；合外力不做功，则物体动能不变．(3)物体的动能不变，一方面表明物体所受的合外力不做功；同时表明物体的速率不变(速度的方向可以不断改变，此时物体所受的合外力只是用来改变速度方向产生向心加速度，如匀速圆周运动)．根据上述三个要点不难判断，本题只有选项B 是正确的．3．(动能定理的应用)一架喷气式飞机，质量m ＝5.0×103 kg ，起飞过程中从静止开始运动．当位移达到x ＝5.3×102 m 时，速度达到起飞速度v ＝60 m/s ，在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重力的0.02倍．求飞机受到的平均牵引力．(g 取10 m/s 2) 答案 1.8×104 N解析飞机的初动能E k1＝0，末动能E k2＝12m v 2；合力F 做的功W ＝Fx . 根据动能定理，有： Fx ＝12m v 2－0合力F 为平均牵引力F 牵与平均阻力F 阻之差，而阻力与重力的关系为F 阻＝kmg (其中k＝0.02)，所以F ＝F 牵－kmg ，代入上式后解出F 牵＝m v 22x ＋kmg把数据代入后解得：F 牵≈1.8×104 N 所以飞机所受的平均牵引力是1.8×104 N.。

物理高一教科版必修2学案第4章6能源的开发与利用

6 能源的开发与利用（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另一个物体，在转化或转移的过程中总量保持不变．（2）建立定律的重要事实各种自然现象之间能量的相互联系与转化．（3）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规律在特殊背景下一种特殊表现形式．2．能源利用和新能源开发（1）能源利用：煤、石油和天然气为化石燃料，这些能源不可再生，也不可重复使用，所以又称为常规能源，能量的大量使用也引起了环境问题．（2）新能源开发：目前，正在开发的新能源有风能、海洋能、太阳能、地热能、氢能、生物质能及核聚变等．一、功与能的理解如图所示，把小球拉到一定角度后释放，小球在竖直平面内来回摆动，我们观察到它的摆动幅度越来越小，最后停止摆动．那么在这一过程中有什么力做功？同时又分别对应着怎样的能量转化？答案：重力和空气阻力做功，势能和动能之间的相互转化，又转化为内能．如图所示，质量为m 的小铁块A 以水平速度v 0从左侧冲上质量为M 、长为l 置于光滑水平面C 上的木板B ，刚好不从木板上掉下，已知A 、B 间的动摩擦因数为μ，此时木板对地位移为s ，求这一过程中：（1）木板增加的动能；（2）小铁块减少的动能；（3）系统机械能的减少量．答案：（1）μmgs （2）μmg （s +l ）（3）μmgl解析：（1）对B 根据动能定理得：μmgs =12Mv 20 从上式可知：ΔE k B =μmgs .（2）滑动摩擦力对小铁块A 做负功，根据功能关系可知：ΔEk A =μmg （s +l ）．即小铁块减少的动能为220k 11-=-=()22A E mv mv mg s l μ∆+．（3）系统机械能的减少量为系统克服摩擦力做的总功，即ΔE 减=F f Δl =μmgl .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．功能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相联系，即功能关系．搞清力对“谁”做功：对“谁”做功就对应“谁”的位移，引起“谁”的能量变化．如子弹物块模型中，摩擦力对子弹做的功必须用子弹的位移去求解，这个功引起子弹动能的变化．二、能量守恒定律的理解1．在自然界中除了有机械能之外，还存在哪些不同形式的能量？答案：内能、电能、电磁能、核能、化学能等．2．举例说明不同形式的能量之间可以相互转化．答案：虽然能量的存在形式多种多样．但在一定的条件下，不同形式的能量间可以相互转化，如光能→化学能，机械能→内能，机械能→电能，电能→化学能等．3．交流讨论：如图所示，把小球拉到一定角度后释放，小球在竖直平面内来回摆动，我们观察到它的摆动幅度越来越小，最后停止摆动．机械能消失了吗？若没有消失，转化成了什么？答案：机械能并没有消失，而是转化成了空气和小球的内能，最后都转化为空气的内能．4．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．你能举例说明不同性质的力做功会引起不同形式的能的转化吗？答案：（1）重力做功：重力势能和其他能相互转化；（2）弹力做功：弹性势能和其他能相互转化；（3）合外力做功：动能与其他形式能相互转化；（4）除重力、系统内弹力外，其他力做的功：机械能与其他形式能相互转化．某地平均风速为5 m/s ，已知空气密度是1.2 kg/m 3，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解析：在本题研究的过程中，气流动能的10%转化为电能，即在时间Δt 内吹到风车上气流的动能的10%转化为电能．设在Δt 时间内作用于风车的气流质量m ＝πr 2v ·Δtρ这些气流的动能为12mv 2 转变成的电能E ＝12mv 2×10% 所以风车带动发电机的功率为P ＝E t ＝12πr 2ρv 3×10% 代入数据得P ＝3.4 kW.1．表达式：ΔE 1减＝ΔE 2增2．含义（1）某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加，且减少量一定和增加量相等．（2）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．3．应用步骤（1）分清哪些形式的能（如机械能、热能、电能等）在变化．（2）分别列出减少的能量ΔE 减和增加的能量ΔE 增的表达式．（3）依据能量守恒列式求解．4．应用能量守恒规律解题时，一定要分清系统中有哪些形式的能，什么能发生了转化或转移．1．下列能源中，哪些属于不污染环境的新能源（）．A ．太阳能B ．核能C ．风能D ．地热能答案：ACD2．人类利用的主要能源大致经历的三个时期是（）．A ．煤炭时期、石油时期、电能时期B ．煤炭时期、电能时期、核能时期C ．煤炭时期、电能时期、太阳能时期D ．柴薪时期、煤炭时期、石油时期答案：D3．关于能量和能源，下列说法正确的是（）．A ．由于自然界的能量守恒，所以不需要节约能源B ．在利用能源的过程中，能量在数量上并未减少，但能量品质降低了C ．能量耗散说明能量在转化过程中没有方向性D ．人类在不断地开发和利用新能源，所以能量可以被创造答案：B解析：在能源利用过程中，虽然满足能量守恒，但由于能量转化、转移的方向性，能源的能量最终转化为内能，能量品质降低，所以A 、C 项错误，B 项正确；能量守恒定律是一个普遍性规律，能量不能被创造，D 项错误．4．如图所示，某同学利用橡皮条将模型飞机弹出，在弹出过程中，下列说法正确的是（）．A ．橡皮条收缩，弹力对飞机做功B ．飞机的动能增加C ．橡皮条的弹性势能减少D ．飞机的重力势能减小，转化为飞机的动能答案：ABC解析：在弹出飞机的过程中，橡皮条收缩产生弹力将飞机弹出，弹力对飞机做正功，飞机的动能增加，橡皮条的弹性势能减少，飞机上升，重力势能增加，A 、B 、C 对，D 错．5．太阳热水器是利用太阳能来为水加热的设备，在我国城乡许多屋顶上都可以看到．太阳单位时间直射到地面单位面积的能量为E 0＝7×103 J/（m 2·s）．某热水器的聚热面积S ＝2 m 2，若每天相当于太阳直射的时间为t ＝4 h ，太阳能的20%转化为水的内能，计算这个热水器最多能使m ＝500 kg 的水温度升高多少？答案：19.2 ℃解析：每天4 h 热水器获得的太阳能Q ＝SE 0t ，依题意有：Q ×20%＝cm ΔtSE 0t ＝cm Δt .Δt＝错误!＝错误!℃＝19.2 ℃.。

2014年春精选备课高中物理(教科版,必修2)：第四章第六节能源的开发与利用

律．人类只能发现规律、利用规律，但绝不可以创造规律、
6 能源的开发与利用
自主学习
名师解疑
分类例析
课堂对点演练
1．知道自然界中存在多种形式的能量．
2．能举例说明能源与人类生存和社会发展的关系，让学生
了解能源对社会、经济发展的影响． 3．通过新能源和常规燃料对比，了解新能源的优点．
自主学习
名师解疑
分类例析
课堂对点演练
一、能量守恒定律消失内容：能量既不会凭空，也不会凭空，它只能从转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一一种形式产生个物体．在转化或转移的过程中其总量保持不变．
30%×80%×70%＝16.8%.
答案
蓄电池
电动机16.8
自主学习
名师解疑
分类例析
课堂对点演练
能量守恒定律
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
无论是从生产上和应用上的技术都已经很成熟．
自主学习
名师解疑
分类例析
课堂对点演练
【典例3】电动车所需能量由它所携带的蓄电池供给．图4－
6－4为某类电动车与汽油车性能的比较．通常车用电动机的质量是汽油机的4倍或5倍．为促进电动车的推广使用，在技术上主要应对电动车的________、________等部件加以改进．
能之和
D．子弹减少的动能等于木块增加的动能与子弹和木块增加的内能之和解析子弹射穿木块的过程中，由于相互间摩擦力的作用使
得子弹的动能减少，木块获得动能，同时产生热量，且系统产生的热量在数值上等于系统机械能的损失．A选项没有考虑系统增加的内能， C 选项中应考虑的是系统 ( 子弹、木块 )

教科版高中物理必修二4.6《能源的开发与利用》word学案

第6节能源的开发与利用［导学目标］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.课堂活动区合作探究垂点互动撞击思维、核心知诅探究一、能量守恒定律［问题情境］1.在验证机械能守恒定律的实验中，重物带着纸带下落时，计算结果发现，减少的重力势能的值大于增加的动能的值，即机械能的总量在减少.原因就是存在纸带和打点计时器之间的摩擦力和空气的阻力等•是不是考虑了各种摩擦和阻力后这部分能量就消失了呢？2.请说明下列现象中能量是如何转化的？⑴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.［要点提炼］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，在转化或转移的过程中其总量 ____________.2.几个重要的功能关系(1) 合外力所做的功或外力所做功的代数和等于物体或物体系动能定理.(2) 除了重力和弹力外，_____________________________ 其他力对物体系所做的功等于物体系——功能原理;⑶重力或弹力对物体所做的功与重力势能或弹性势能的变化数值相等；(4)两物体间滑动摩擦力对物体系所做的功与物体系增加的内能数值相等.［即学即用］1 .质量为4 kg的物体被人由静止开始向上提升0.25 m后速度达到1 m/s,则下列判断正确的是()A .人对物体传递的功是12 JB .合外力对物体做功2 JC.物体克服重力做功10 J D .人对物体做的功等于物体增加的动能A图12•如图1所示，一个质量为m的物体(可视为质点)以某一速度由A点冲上倾角为30 ° 的固定斜面，做匀减速直线运动，其加速度的大小为g，在斜面上上升的最大高度为h,则在这个过程中，物体()A .机械能损失了mghB .重力势能增加了3mgh1C.动能损失了^mgh1D .机械能损失了2mgh3.如图2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的小铁块无初速地轻放到木块右端，小铁块与木块间的动摩擦因数为^, 当小铁块在木块上相对木块滑动L时与木块保持相对静止，此时长木块对地的位移为I，求这个过程中(1) 系统产生的热量；(2) 小铁块增加的动能;(3) 木块减少的动能；(4) 系统机械能减少量．二、能源的利用和新能源的开发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，____ 和____ 成为人类的主要能源．2．_________ 和__________ 已经成为关系到人类社会能否持续发展的大问题．3．燃料燃烧时一旦把自己的热量释放出去，就不会再次 __________ 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，我们无法把这些内能收集起来重新利用．这种现象叫做能量的耗散．4．能源开发(1)有待开发和利用的新能源主要指太阳能、地热能、风能、水能、核能等．(2)节约能源的办法有：采用高效锅炉，节约燃料；采用高温高压蒸汽轮机，提高热机效率；充分利用废气余热，提高燃料利用率；从能源直接得到电能，提高发电效率等等．(3) 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．5．能源转化的途径自然界的能量是守恒的，但有的能量不便于利用，因此人们要把不方便利用的能转化为方便利用的能．能源的转化过程如下图。

步步高学案导学设计】2014-2015学年教科版物理必修2 第四章机械能和能源章末检测

第四章机械能和能源<时间：90分钟满分：100分>一、选择题<本题共10个小题,每小题4分,共40分>1．关于功的下列几种说法中,正确的是< >A．人托着一个物体沿水平方向匀速前进,人对物体没有做功B．人托着一个物体沿水平方向加速前进,人对物体做了功C．力和位移都是矢量,功也一定是矢量D．因为功有正功和负功的区别,所以功是矢量2．关于重力势能的说法,正确的是< >A．重力势能等于零的物体,不可能对别的物体做功B．在地平面下方的物体,它具有的重力势能一定小于零C．重力势能减少,重力一定对物体做正功D．重力势能增加,重力一定对物体做正功3．质量为m的汽车发动机的功率恒为P,摩擦阻力恒力f,牵引力为F,汽车由静止开始,经过时间t行驶了位移x时,速度达到最大值v m,则发动机所做的功为< >A．Pt B．fv m t C.错误!mv错误!＋fx D．Fx4．如图1所示,图1DO是水平面,AB是斜面,初速度为v0的物体从D点出发沿DBA滑动到顶点A时速度刚好为零,如果斜面改为AC,让该物体从D点出发沿DCA滑动到A点且速度刚好为零,则物体具有的初速度<已知物体与路面之间的动摩擦因数处处相同且不为零>< > A．大于v0B．等于v0C．小于v0D．取决于斜面的倾角图25．如图2所示,ABCD是一个盆式容器,盆内侧与盆底BC的连接处都是一段与BC相切的圆弧．BC水平,其长度d＝0.50 m,盆边缘的高度h＝0.30 m,在A处放一个质量为m的小物块并让其自由下滑．已知盆内侧壁是光滑的,而盆底BC面与小物块间的动摩擦因数μ＝0.10,小物块在盆内来回滑动,最后停下来,则停下的地点到B的距离为< >A．0.50 m B．0.25 mC．0.10 m D．06．我国"嫦娥一号"探月卫星发射后,先在"24小时轨道"绕地球运行<即绕地球一圈需要24小时>；然后,经过两次变轨依次到达"48小时轨道"和"72小时轨道"；最后奔向月球,如果按圆形轨道计算,并忽略卫星质量的变化,在每次变轨完成后与变轨前相比< >A．卫星动能增大,引力势能减小 B．卫星动能增大,引力势能增大C．卫星动能减小,引力势能减小 D．卫星动能减小,引力势能增大7．质量m的物体,由静止开始下落,由于阻力作用,下落的加速度为错误!g,在物体下落h的过程中,下列说法中正确的是< >A．物体的动能增加了错误!mgh B．物体的机械能减少了错误!mghC．物体克服阻力所做的功为错误!mgh D．物体的重力势能减少了mgh8.如图3所示,图3电梯质量为M,它的水平地板上放置一质量为m的物体,电梯在钢索的拉力作用下由静止开始竖直向上加速运动．当上升高度为H时,电梯的速度达到v,则在这段过程中, 下列说法中正确的是< >A．电梯对物体的支持力所做的功等于错误!mv2B．电梯对物体的支持力所做的功大于错误!mv2C．钢索的拉力所做的功等于错误!mv2＋MgH D．钢索的拉力所做的功小于错误!mv2＋MgH 9．如图4所示,图4一轻绳的一端系在固定的粗糙斜面上的O点,另一端系一小球．给小球一足够大的初速度,使小球在斜面上做圆周运动,在此过程中< >A．小球的机械能守恒B．重力对小球不做功C．绳的张力对小球不做功D．在任何一段时间内,小球克服摩擦力所做的功总是等于小球动能的减少10．如图5所示,图5将小球a从地面以初速度v0竖直上抛的同时,将另一相同质量的小球b从距地面h处由静止释放,两球恰在错误!处相遇<不计空气阻力>．则< >A．两球同时落地B．相遇时两球速度大小相等C．从开始运动到相遇,球a动能的减少量等于球b动能的增加量D．相遇后的任意时刻,重力对球a做功的功率和对球b做功的功率相等题12345678910 号答案二、填空题<本题共2个小题,共16分>图611．<6分>在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中,使质量为m＝1.00 kg的重物自由下落,打点计时器在纸带上打出一系列的点,选取一条符合实验要求的纸带如图6所示．O为第一个点,A、B、C为从合适位置开始选取的三个连续点<其他点未画出>．已知打点计时器每隔0.02 s打一个点,当地的重力加速度为g＝9.8 m/s2,则：<1>纸带的______端<填"左"或"右">与重物相连；<2>根据图上所得的数据,应取图中O点到______点来验证机械能守恒定律；<3>从O点到<2>问中所取的点,重物重力势能的减少量ΔE p＝________J,动能增加量ΔE k＝________J．<结果取三位有效数字>图712．<10分>某实验小组采用图7所示的装置探究"动能定理",图中小车中可放置砝码．实验中,小车碰到制动装置时,钩码尚未到达地面,打点计时器工作频率为50 Hz.<1>实验的部分步骤如下：①在小车中放入砝码,把纸带穿过打点计时器,连在小车后端,用细线连接小车和钩码；②将小车停在打点计时器附近,________,________,小车拖动纸带,打点计时器在纸带上打下一列点,________；③改变钩码或小车中砝码的数量,更换纸带,重复②的操作．<2>图8是钩码质量为0.03 kg,砝码质量为0.02 kg时得到的一条纸带,在纸带上选择起始点O及A、B、C、D和E五个计数点,可获得各计数点到O的距离x及对应时刻小车的瞬时速度v,请将C点的测量结果填在下表中的相应位置．图8 纸带的测量结果测量点x/cm v/<m·s－1>O 0.000.35A 1.510.40B 3.200.45CD 7.150.54E 9.410.60三、计算题<本题共4个小题,共44分>13．<10分>火车在运行中保持额定功率2 500 kW不变,火车的总质量是1 000 t,所受阻力恒为1.56×105 N．求：<1>火车的加速度是1 m/s2时的速度；<2>火车的速度是12 m/s时的加速度；<3>火车的最大速度．图914．<10分>如图9所示,m A＝4 kg,m B＝1 kg,A与桌面间的动摩擦因数μ＝0.2,B与地面间的距离x＝0.8 m,A、B原来静止,求：<1>B落到地面时的速度为多大？<2>B落地后,A在桌面上能继续滑行多远才能静止下来？<g取10 m/s2>图1015．<12分>如图10所示,长度为l的轻绳上端固定在O点,下端系一质量为m的小球<小球的大小可以忽略>．<1>在水平拉力F的作用下,轻绳与竖直方向的夹角为α,小球保持静止．画出此时小球的受力示意图,并求力F的大小．<2>由图示位置静止释放小球,求当小球通过最低点时的速度大小及轻绳对小球的拉力．不计空气阻力．16．<12分>如图11所示,图11光滑水平面AB与竖直面内的半圆形导轨在B点衔接,导轨半径为R,一个质量为m的小球将弹簧压缩至A处．小球从A处由静止释放被弹开后,经过B点进入轨道的瞬间对轨道的压力为其重力的8倍,之后向上运动恰能沿轨道运动到C点,求：<1>释放小球前弹簧的弹性势能；<2>小球由B到C克服阻力做的功．第四章机械能和能源1．AB [人托着一个物体沿水平方向匀速前进时,人对物体只有支持力,垂直于运动方向不做功,A正确；若加速前进,则人对物体的摩擦力对物体做功,B正确；功虽有正功和负功之分,但功是标量,C、D均错．]2．C [重力势能的数值与参考平面的选取有关,重力势能等于零不能说物体不具有重力势能,故A、B错．重力势能减少,物体的高度一定下降,所以重力一定做正功,D错,C正确．] 3．ABC [因为功率P恒定,所以功W＝Pt,A正确；汽车达到最大速度时F＝f,则P＝fv m,所以W＝Pt＝fv m t,B正确；从汽车静止到速度达到最大值的过程中,由动能定理得W－fx＝错误!mv错误!－0,即W＝错误!mv错误!＋fx,C正确；因牵引力在整个过程中为变力,所以不能用公式W＝Fx计算牵引力所做功的大小,D错．]4．B [设DO之间的水平距离为L,斜面与水平面的夹角为θ,高度为h,则物体由D到A 的过程,根据动能定理得：－mgh－μmg cos θ·错误!－μmg<L－h cot θ>＝0－错误!mv错误!,解得v0＝错误!,可见要使物体能滑到A点且速度刚好为零,所具有的初速度与斜面倾角无关,故B正确．] 5．D [根据能量守恒定律：mgh＝μmgx,代入数据得x＝3.0 m,又因为d＝0.50 m,所以最后停在B点,故选D.]6．D [由F＝错误!＝m错误!知,E k＝错误!mv2＝错误!,r越大,E k越小．r增大,卫星在升高过程中要克服万有引力做功,引力势能增大．综上所述D对,A、B、C错．] 7．ACD [物体下落过程,合力F＝ma＝错误!mg,由动能定理可知,合力的功等于动能的增加量,即ΔE k＝W＝Fh＝错误!mgh.物体所受阻力为f,则mg－f＝ma,所以f＝错误!mg,机械能的减少量等于物体克服阻力所做的功,ΔE＝fh＝错误!mgh.重力势能的减少是重力做功引起的,故ΔE p＝W G＝mgh,由此可知,A、C、D选项正确．]8．B [物体m受重力和支持力向上做加速运动,设支持力做的功为W1,由动能定理得W1－W G＝错误!mv2,所以支持力做的功大于错误!mv2；钢索的拉力所做的功设为W2,则由动能定理得W2－<M＋m>gH＝错误!<M＋m>v2,W2＝<M＋m>gH＋错误!<M＋m>v2,故只有B正确．] 9．C [由于摩擦力做功,机械能不守恒,任一时间内小球克服摩擦力所做的功总是等于小球机械能的减少．转动过程中重力做功,绳的张力总与小球运动方向垂直,不做功．] 10．C [对b球,由错误!＝错误!gt2得t＝错误!,v b＝gt＝错误!,以后以初速度错误!匀加速下落．对a球,错误!＝v0t－错误!gt2得v0＝错误!.在错误!处,v a＝v0－gt＝0,以后从错误!处自由下落．故落地时间t b<t a,a、b不同时落地,选项A错误．相遇时v b＝错误!,v a ＝0,选项B错误．从开始运动到相遇,从开始运动到相遇,a球动能的减少量ΔE k a＝错误!mv 错误!＝错误!mgh,b球动能的增加量ΔE k b＝错误!mv错误!＝错误!mgh,选项C正确．相遇之后,重力对b球做功的功率P b＝mgv b＝mg<错误!＋gt′>,重力对a球做功的功率P a＝mg<v a＋gt′>＝mg·gt′,P b>P a,选项D错误．]11．<1>左<2>B<3>1.89 1.70解析由题意知,O点为第一个点,所以纸带的左端与重物相连,为了减小误差和便于求重物动能的增加量,可取图中O点到B点来验证机械能守恒定律,此过程中重力势能的减少量ΔE p＝mgh OB＝1.00×9.8×19.25×10－2J≈1.89 J.打B点时重物的瞬时速度v B＝错误!＝错误! m/s＝1.845 m/s.所以动能增量ΔE k＝错误!mv错误!＝错误!×1.00×1.8452 J＝1.70 J.12．<1>接通电源释放小车关闭电源<2>5.05～5.08 0.48～0.50<答案在此范围内都对>解析<1>将小车停在打点计时器附近后,需先接通电源,再释放小车,让其拖动纸带,等打点计时器在纸带上打下一系列点后,关闭打点计时器电源．<2>从纸带上可知C点的速度就是BD的平均速度,v C＝错误!×10－2m/s≈0.49 m/s.13．<1>2.16 m/s <2>5.2×10－2 m/s2<3>16 m/s解析<1>由牛顿第二定律F－f＝ma1,又P＝Fv1,所以v1＝错误!＝错误!＝错误! m/s≈2.16 m/s<2>由牛顿第二定律,有F－f＝ma2,又P＝Fv2,所以a2＝错误!＝错误!＝错误! m/s2≈5.2×10－2 m/s2<3>当F＝f时,火车达到最大速度,由P＝fv max得v max＝错误!＝错误!m/s≈16 m/s.14．<1>0.8 m/s <2>0.16 m解析<1>以A、B物体构成的系统为对象,B物体所受重力m B g做正功,A物体所受的摩擦力对系统做负功,设B落到地面时的速度为v,由动能定理得m B gx－μm A gx＝错误!<m A＋m B>v2－0代入数据,解得v＝0.8 m/s.<2>设B物体落地后A物体能滑行的距离为x′,则根据动能定理得－μm A gx′＝0－错误!m A v错误!因v A＝v＝0.8 m/s,故x′＝错误!＝错误! m＝0.16 m.15．<1>见解析图mg tan α<2>错误!mg<3－2cos α>,方向竖直向上解析<1>受力图见右图根据平衡条件,应满足T cos α＝mg,T sin α＝F.联立解得拉力大小F＝mg tan α.<2>小球运动过程中只有重力做功,系统机械能守恒,有mgl<1－cos α>＝错误!mv2.则通过最低点时,小球的速度大小v＝错误!.根据牛顿第二定律有T′－mg＝m错误!.解得轻绳对小球的拉力T′＝mg＋m错误!＝mg<3－2cos α>,方向竖直向上．16．<1>错误!mgR<2>mgR解析在B点由牛顿第二定律得：N－mg＝m错误!,因N＝8mg,则错误!mv错误!＝错误! mgR,而小球在B点的动能即为弹簧的弹性势能,即E p＝错误!mgR.<2>小球恰好运动到C点,由圆周运动规律知：mg＝m错误!,则错误!mv错误!＝错误!mgR,由能量守恒定律得：错误!mv错误!＝mg·2R＋W阻＋错误!mv错误!,解得W阻＝mgR.。

高中物理第四章机械能和能源6能源的开发与利用学案教科版必修2

高中物理第四章机械能和能源6能源的开发与利用学案教科版必修2[学习目标] 1.了解各种不同形式的能，知道不同形式能量之间的相互转化.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.4.理解功能关系及其应用．一、能量守恒定律1．能量守恒定律：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另一个物体，在转化或转移的过程中其总量保持不变．2．意义：能量守恒定律是最重要、最普遍的自然规律之一，是大自然普遍和谐性的一种表现形式．二、能源的利用1．人类对能源的利用大致经历了三个时期，即柴草时期、煤炭时期、石油时期．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，煤炭的利用和蒸汽机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．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：新能源多为可再生能源，且污染较小．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．答案 1.2 J 内一、能量守恒定律的理解如图1所示，“神舟十号”飞船返回舱进入地球大气层以后，由于它的高速下落，而与空气发生剧烈摩擦，返回舱的表面温度达到 1 000摄氏度．图1(1)进入大气层很长一段时间，返回舱加速下落，返回舱表面温度逐渐升高．该过程动能和势能怎么变化？机械能守恒吗？(2)返回舱表面温度越高，内能越大，该过程中什么能向什么能转化？机械能和内能的总量变化吗？答案(1)返回舱动能增加，势能减少，由于与大气层的摩擦，机械能逐渐转化为内能，故机械能不守恒．(2)减少的势能一部分转化为动能，一部分转化为内能．或者说一部分。

高一物理教科版必修2教学教案：第四章 6. 能源的开发与利用【含解析】

第四章机械能第6节能源的开发与利用一、目标分析知识目标：理解能量守恒定律，知道能源和能量耗散。

能力目标：通过对生活中能量转化的实例分析，理解能量守恒定律的确切含义。

情感目标：通过本课的学习，树立节能意识。

二、教学思想运用生活中的事例，创设问题情境，通过生生之间、师生之间的合作、交流，使他们了解彼此的见解，把自己的经验，非正式、不规范的知识转变为规范的、有内在联系的系统知识并用之解决一些社会问题，并将/科学、技术与社会0(STS)的思想融入到课堂教学之中。

本课充分重视情景、问题、体验、合作、交流等教学元素，力图实现现代信息技术与课堂教学的整合。

三、教学过程1、感知能量教师先让学生分组讨论生活中他们所感知的能量形式，再通过一段视频，引导学生到美丽的“大自然”中去感知身边的能量形式。

2、感悟能量的转化第一，思考问题：自然界中的能量是否以固定不变的形式存在?第二，请学生试举出能量转化的实例(讨论)。

第三，教师在黑板的副板书位置罗列学生讨论的结果：冬天里搓手取暖；太阳能热水器；；电动自行车；燃烧等。

第四，演示以下实验，观察实现现象并分析其中的能量转化。

粉笔下落；点燃随身携带的打火机；打开教室里的电灯；手摇式发电机发电。

第五，教师将针对演示实现现象一一引导学生分析并将能量转化过程写在黑板上。

如搓手取暖：机械能——内能，克服摩擦力做功；粉笔下落：势能——动能，重力做功；电动机：电能——机械能，电流做功；手摇式发电机发电：机械能——电能，人做功等。

最后得出结论：做功实现了能的相互转化。

3、追寻能量转化的规律思考：既然能量之间可以转化，那么我们能否制造出源源不断对外做功而不消耗能量的机器?这相当于/既要马儿跑得快，又要马儿不吃草，可能吗?用PPT展示永动机模型，告诉学生前人曾经尝试过，但都失败了。

由此可知，能量是不可能被创造出来的！再思考：开水暴露在空气中，逐渐变冷，能量到哪里去了?汽车刹车，汽车滑行了一段距离停下来，动能到哪里去了?能量会无缘无故地消失吗?学生分组讨论总结：能量从一种形式转化为了另一种形式。

高中物理第四章6能源的开发与利用教案1教科版必修2

第6节能源的开发与利用本节教材分析（1）三维目标一、知识与技能1．了解自然界中存在多种形式的能量，知道能量守恒定律是最基本最普遍的自然规律之一．2．理解自然现象之间存在普遍的联系，不同运动形式之间可以互相转化．3．强化环保、节约能源的意识．二、过程与方法1．学生通过查阅资料进一步了解能源问题．2．学生交流所查资料，体会能源危机．3．强化学生的环保意识，使学生自觉主动寻找解决能源危机的方法．三、情感态度与价值观1．感悟能源的重要性，体会环境污染带来的危害，并能尽自己所能保护环境．2．使学生产生社会责任感，寻找解决能源危机的方法．（2）教学重点能源的开发和利用（3）教学难点怎样辨别一次、二次能源，可再生和不可再生能源。

（4）教学建议本节课的教学设计努力遵循教育部颁发的《普通高中物理课程标准》倡导的“促进学生自主学习，让学生积极参与、乐于探究、勇于实验、勤于思考”的教学理念．在本节教学之前让学生查阅大量资料，并使用大量视频让学生对能源及能源危机有较深的印象，强化环保、节约能源的意识．通过上节对能的转化和守恒定律的学习，学生认为既然能量守恒，就不会有能源危机问题．通过本节教学应使学生认识到能源是指能够直接取得或者通过加工、转换而取得的有用的资源，包括煤炭、原油、天然气、煤层气、水能、核能、风能、太阳能、地热能、生物质能等一次能源和电力、热力、成品油等二次能源，以及其他新能源和可再生能源．能源是人类活动的物质基础．还应让学生认识到人类社会的发展离不开优质能源的出现和先进能源技术的使用．在当今世界，能源的发展，能源和环境，是全世界、全人类共同关心的问题，也是我国经济社会发展的重要问题．最后使学生认识到虽然能量在数量上没有减少，但是在可利用的品质上降低了能源短缺、环境恶化已经成为关系到人类社会能否持续发展的大问题．新课导入设计导入一新课引入教师展示：1801 年，戴维发现了电流的化学效应（电和化学的联系）；1820 年，奥斯特发现了电流的磁效应（电和磁的联系）；1821 年，塞贝克发现了温差电现象（热和电的联系）；1831 年，法拉第发现了电磁感应现象（电和磁的联系）；1840 年，焦耳发现了电流的热效应（电和热的联系）；1842 年，迈尔表述了能量守恒定律，并且计算出了热功当量的数值（力和热的联系）；1843 年，焦耳测定了热功当量的数值（力和热的联系）；1847 年，赫姆霍兹在理论上概括和总结了能量守恒定律．诺贝尔物理学奖获得者费恩曼曾说：“有一个事实，如果你愿意，也可以说是一条定律，支配者至今所知的一切自然现象……，这条定律称作能量守恒定律．它指出有一个量，我们把它称为能量，在自然界经历的多种多样的变化中它不变化．那是一个最抽象的概念……”导入二引入新课教师：现在我们大量使用能源——电能，但实际消耗的还是转化成电能的其它能源——目前我国主要还是消耗化石燃料。

新教科版高中物理必修2第四章第6节能源的开发与利用功能关系及其应用(20张ppt)

例题5：如图所示，物体A、B叠在一起放在水平地面上，用水平向右的力F拉物体B，使A、B以共同的加速度向右运动，发生于一段位移S，在此过程中产生的热量是多少？
A
B
F
知识梳理：(1) 在静摩擦力做功的过程中，只有系统内机械能的相互转移（静摩擦力起着传递机械能的作用），而没有机械能转化为其它形式的能量；
以a=1m/s2匀加速上升5m。（g=10m/s2)
求：
（1）拉力所做Leabharlann 功？（2）物体机械能变化多少？
F
解：（1）对物体受力分析如图所示，由牛顿
第二定律得： Fmgma
拉力做功： WF Fh 代入数据解得： WF 55J
（2）取初位置为参考平面，物体初态机械能： E1 0
设物体的末速度为v,由运动学公式
第四章机械能和能源
4.6 能源的开发与利用
功能关系及其应用
功能关系：简言之，功能关系是指：做功的过程就是能量转化的过程，
功是能量转化的量度。物体的能量在转移、转化过程中总是遵循能量守恒。
发现：物体机械能的变化量等于重力以外的拉力做功的大小！
例题:1.一个质量为m=1kg的物体，在F的作用下由静止开始
得：
v2 2ah
即物体末机态械机能械变能化：：E 2 EmE g2h12E m1v2代入数据解得：E55J
发现：物体机械能的变化量等于重力以外的摩擦力力做功的大小！
质量为m的物体下落过程中，经过高度h1 处速度为v1，下落至高度h2处速度为v2，空气阻力恒为f ，分析由h1下落到h2过程中机械能的变化。
知识巩固
1．内容 (1)功是能量转化的量度，即做了多少功就有多少能量发生了转化． (2)做功的过程一定伴随着能量的转化，而且能量的转化必通过做功来实现．

2024-2025学年高中物理第4章6能源的开发与利用教案教科版必修2

-答案：新能源的开发利用可以减少对化石能源的依赖，降低温室气体排放，减缓全球气候变化。同时，新能源具有清洁、可再生等特点，有利于减少大气和水污染，保护生态环境。
5.应用题：请举例说明新能源在实际生活中的应用。
-题目：请列举三种新能源在实际生活中的应用，并简要说明其原理。
-答案：
(1)太阳能路灯：利用太阳能电池板吸收太阳光，将其转化为电能，供路灯使用。
-教师总结：概括本节课的重点内容，强调能源利用的可持续性和新能源发展的重要性。
-学生反思：让学生谈谈对本节课内容的理解和收获，以及对能源问题的看法。
拓展与延伸
1.拓展阅读材料：
-《能源革命：从化石能源到可再生能源》
-《新能源技术及其在可持续发展中的作用》
-《能源利用与环境保护：挑战与对策》
2.课后自主学习和探究：
2024-2025学年高中物理第4章6能源的开发与利用教案教科版必修2
科目
授课时间节次
--年—月—日（星期——）第—节
指教师
授课班级、授课课时
授课题目
（包括教材及章节名称）
2024-2025学年高中物理第4章6能源的开发与利用教案教科版必修2
教学内容分析
本节课的主要教学内容为教科版必修2高中物理第4章6节“能源的开发与利用”。内容包括能源的概念、能源的分类、能源的利用与转化、新能源的开发前景等。教学内容与学生已有知识的联系在于，学生在初中阶段已学习过简单的能量概念、能源类型及能量转化，对本章节能源的开发与利用有了基础的了解。在此基础上，本节课将深入探讨能源的利用效率、能源危机以及新型可再生能源的原理和应用，使学生在已有知识的基础上，提升对能源问题的认识，培养其节能环保意识。
(2)电动汽车：电动汽车使用电池作为动力源，通过电动机驱动车轮，实现零排放行驶。

2015年高二物理导学案4.6《能源的开发与利用》(Word版含解析)(教科版必修2)

4.6 能源的开发与利用[学习目标定位] 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，知道能源短缺和环境恶化问题，增强节约能源和环境保护意识．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，其总量保持不变．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．它是自然界中最重要、最普遍的规律之一．二、能源的利用1．能源：能够提供某种形式能量的物质资源．2．人类对能源的利用大致经历了三个时期，即柴草时期、煤炭时期、石油时期．3．能源的大量使用(特别是化石燃料的利用)引起了环境问题，例如酸雨和温室效应．三、新能源的开发1．目前，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．2．新能源的优点：新能源多为可再生能源，且污染较小.一、能量守恒定律[问题设计]1．在验证机械能守恒定律的实验中，重物带着纸带下落时，计算结果发现，减少的重力势能的值大于增加的动能的值，即机械能的总量在减少．原因就是存在纸带和打点计时器之间的摩擦力和空气的阻力等．是不是考虑了各种摩擦和阻力后这部分能量就消失了呢？答案不是．它转化成了机械能以外的其他形式的能量，除重力或弹力做功外，其他任何力对物体做功使物体的机械能增加或减少的过程，实质上都是其他形式的能与机械能相互转化的过程，在转化的过程中，能的总量是不变的．这是大自然的一条普遍规律，而机械能守恒定律只是这一条普遍规律的一种特殊情况．2．请说明下列现象中能量是如何转化的？(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)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．[要点提炼]1．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．2．能量守恒定律的表达式(1)从不同状态看，E初＝E终．(2)从能的转化角度看，ΔE增＝ΔE减．(3)从能的转移角度看，ΔE A增＝ΔE B减．二、能源的利用和新能源的开发1．人类对能源的利用大致经历了三个时期，即柴草时期、煤炭时期、石油时期．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，煤炭的利用和蒸汽机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．3．新能源开发(1)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．(2)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．三、功能关系的理解1．功和能的关系可以从以下两个方面来理解：(1)不同形式的能量之间的转化通过做功来实现，即做功的过程就是能量转化的过程；(2)做了多少功就有多少能量从一种形式转化为另一种形式，即能量转化的多少可用做功的多少来量度．2．常用的几种功能关系注意功和能的本质不同，并且功和能也不能相互转化，而只能是通过做功实现能量的转化．一、对能量守恒定律的理解例1 下列关于能量守恒定律的认识正确的是( ) A ．某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加 B ．某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加C ．不需要任何外界的动力而持续对外做功的机械——永动机不可能制成D ．石子从空中落下，最后静止在地面上，说明机械能消失了解析根据能量守恒定律可知，能量既不会凭空产生，也不会凭空消失．能量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，A 、B 对，D 错．永动机违背了能量守恒定律，故它不可能制造出来，C 对．答案 ABC二、能量守恒定律的应用图1例2 如图1所示，一个粗细均匀的U 形管内装有同种液体，液体质量为m .在管口右端用盖板A 密闭，两边液面高度差为h ，U 形管内液体的总长度为4h ，拿去盖板，液体开始运动，由于管壁的阻力作用，最终管内液体停止运动，则该过程中产生的内能为( )A.116mghB.18mghC.14mghD.12mgh解析去掉右侧盖板之后，液体向左侧流动，最终两侧液面相平，液体的重力势能减少，减少的重力势能转化为内能．如图所示，最终状态可等效为右侧12h 的液柱移到左侧管中，即增加的内能等于该液柱减少的重力势能，则Q ＝18mg ·12h ＝116mgh ，故A 正确．答案 A三、对功能关系的理解及应用图2例3 如图2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μ，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)系统产生的热量；(2)小铁块增加的动能；(3)长木块减少的动能；(4)系统机械能的减少量．解析画出这一过程两物体位移示意图，如图所示．(1)m 、M 间相对滑动的位移为L ，根据能量守恒定律，有Q ＝μmgL ，即摩擦力对系统做的总功等于系统产生的热量．(2)根据动能定理有μmg (l －L )＝12m v 2－0，其中(l －L )为小铁块相对地面的位移，从上式可看出ΔE k m ＝μmg (l －L )，说明摩擦力对小铁块做的正功等于小铁块动能的增加量． (3)摩擦力对长木块做负功，根据功能关系，得ΔE k M ＝－μmgl ，即长木块减少的动能等于长木块克服摩擦力做的功μmgl .(4)系统机械能的减少量等于系统克服摩擦力做的功ΔE ＝μmgL . 答案 (1)μmgL (2)μmg (l －L ) (3)μmgl (4)μmgL针对训练一质量为1 kg 的物体被人用手以2 m/s 的速度竖直向上匀速提升1 m ，则下列说法正确的是(g 取10 N/kg)( ) A ．物体上升过程中机械能守恒 B ．物体的机械能增加10 J C ．合外力对物体做功2 J D ．物体克服重力做功2 J 答案 B解析物体匀速上升，动能不变，重力势能增加，机械能增加，A 错；由力的平衡条件可知手对物体的力的大小等于物体的重力10 N ，故人手对物体做功10 J ，机械能增加10 J ，B 对；合外力做功为零，C 错；重力做功为－10 J ，即物体克服重力做功10 J ，D 错．一、能量守恒定律的表达式E初＝E终或ΔE增＝ΔE减或ΔE A增＝ΔE B减．二、能源的利用和新能源的开发三、功能关系的理解1．功是能量转化的量度．2．常用的几种功能关系.1．(对能量守恒定律的理解)利用能源的过程实质上是()A．能量的消失过程B．能量的创造过程C．能量不守恒的过程D．能量转化或转移并且耗散的过程答案 D解析利用能源的过程实质上是能量转化或转移的过程，在能源的利用过程中能量是耗散的，A、B、C错误，D正确．2．(能量守恒定律的应用)一颗子弹以某一速度击中静止在光滑水平面上的木块，并从中穿出，对于这一过程，下列说法正确的是()A．子弹减少的机械能等于木块增加的机械能B．子弹和木块组成的系统机械能的损失量等于系统产生的热量C．子弹减少的机械能等于木块增加的动能与木块增加的内能之和D．子弹减少的机械能等于木块增加的动能与木块和子弹增加的内能之和答案BD3．(对功能关系的理解)某人将重物由静止开始举高h，并使物体获得速度v，则下列说法中不正确．．．的是()A．物体所受合外力对它做的功等于物体动能的增加B．此人对物体做的功等于物体动能和重力势能的增加量C．物体所受合外力做的功等于物体动能和重力势能的增加量D．克服重力做的功等于物体重力势能的增加量答案 C解析由动能定理知，合外力做的功等于物体动能的改变量，故A正确，C错误；人给物体的力对物体做的功等于物体机械能的改变量，B正确；重力做负功，克服重力做的功等于物体重力势能的增加量，D 正确．图34．(功能关系的应用)如图3所示，斜面的倾角为θ，质量为m 的滑块距挡板P 的距离为x 0，滑块以初速度v 0沿斜面上滑，滑块与斜面间的动摩擦因数为μ，滑块所受摩擦力小于重力沿斜面向下的分力．若滑块每次与挡板相碰均无机械能损失，求滑块经过的总路程．答案 1μ(v 22g cos θ＋x 0tan θ)解析滑块最终要停在斜面底部，设滑块经过的总路程为s ，对滑块运动的全程应用能量守恒定律，全程所产生的热量为 Q ＝12m v 20＋mgx 0sin θ又因为全程产生的热量等于克服摩擦力所做的功，即 Q ＝μmgs cos θ解以上两式可得s ＝1μ(v 22g cos θ＋x 0tan θ).。

高中物理创新设计物理教科版必修2课件：第4章第6节能源的开发与利用

C ．“既要马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能量守恒定
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
解析
永动机是不消耗或少消耗能量，可以大量对外做功
的装置，违背能量守恒定律， A 错误；能量不可能凭空消
失，B错误；能量也不可能凭空产生，C正确，D错误。
2．能源利用方式的改进极大地提高了劳动生产率，给人类的煤炭的利用和__________ 蒸汽机的诞生活带来了极大的改善，_______ 生引起了产业革命。但能源的大量使用引起了环境问题。
3．新能源的开发风能、 __________ 海洋能、 (1) 目前，正在开发的新能源有 _______ 太阳能、地热能、__________ 生物质能。 __________
答案 C
运用能量守恒定律解题的基本思路
[ 针对训练 1] 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，它的风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
在能源的利用过程中，即在能量的转化过程中，能
量在数量上并未减少，但在可利用品质上降低了，从便于
利用的能量变成不便于利用的能量了。这是能源危机更深
层次的含义，也是“自然界的能量虽然守恒，但还是要节约能源”的根本原因。因此我们要节约能源，同时积极研究和开发利用新能源和可再生能源，如核能、太阳能、风能、海洋能、生物质能等。
[精典示例]
[例2] 电动机带动水平传送带以速度v匀速传动，一质量为m的

【最新】教科版高中物理必修2第四章第6节能源的开发与利用能量的利用和新能源的开发(30张ppt)

二:能源与能量耗散
1.能源及其分类能源：凡是能够提供可利用能量的物质统称为能源
分类: 非再生资源（常规能源）：煤、石油和天然气等可再生资源（新能源）:太阳能、地热能、风能、水能、核能等
新能源
太阳能
新能源
风能新疆达坂风力发电厂
新能源
水能三峡水电站
新能源
二、关系：
热力学第二定律的两种表述（前2种）看上去似乎没什么关系，然而实际上他们是等效的，即由其中一个，可以推导出另一个。
三、意义：
热力学第二定律的每一种表述，揭示了大量分子参与的宏观过程的方向性，使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。四、微观意义： 1、一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行。 2、第二类永动机：只从单一热源吸收热量，使之完全变为有用的功而不引起其他变化的热机。（不可能制成）
1.能量守恒定律确立的依据
（1）能量的转化与转移（2）永动机不可能制成 2.能量守恒定律的建立过程亥姆霍兹
二、能源和能量耗散
1.能源的分类
2· 能源与社会发展
3.为什么要节约能源
（1）能源短缺（2）环境恶化
（3）能量耗散
3.能量守恒定律的内容
4.能量守恒定律的意义
热力学三大定律
一、热力学第一定律：热力学第一定律也就是能量守恒定律。自从焦耳以无以辩驳的精确实验结果证明机械能、电能、内能之间的转化满足守恒关系之后，人们就认为能量守恒定律是自然界的一个普遍的基本规律。二、能量守恒的意义:
人类对能源的利用经过了三个时期
煤炭时期
出现年代： 2000年前蒸汽机的广泛使用，带动了工业革命和资本主义社会的成长。

高中物理第四章6能源的开发与利用教案2教科版必修2

第6节能源的开发与利用【教学资源】实物投影、幻灯片，多媒体教学设备，影片【设计思想】本节课结合我校学生的特点对教材的内容进行了深入的挖掘和思考，备教材，备学生，备教法，始终把学生放在教学的主体地位，让学生参与，让学生设计，营造一个“安全”的教学环境，广开言路，让学生的思维与教师的引导共振。

总体教学布局如下表：【教学媒体的运用】1、多媒体设备：播放影片资料，给学生直观的印象，使其对能量的转移有一个直观地认识对能源危机给世界格局带来的影响，和对世界环境的危害有更为直观地认识和深刻的体会。

2、幻灯片设备：使学生有大量的图片资料里面更为深刻的体会出能源对于人类生存的意思，能够深刻认识到能源对于人类带来的影响，使他们认识到能源的可持续发展的可行性和方法，在自己的生活中，由自己做起，保护环境，节约使用。

不浪费。

【形成性评价】通过本节课程的学习，学生应该了解能量转化和转移的方向，能够举例说明，能够理解并应用热力学定律分析解决问题；能够举例说明现在社会使用的能源的种类，能够大致说明能源危机的内容，能够对环境污染有明确的定义和深刻的理解，了解可持续发展的含义和意义，能由自己做起，节约资源，保护环境【教学后记】1、教学有法而无定法。

时代在变，观念在变，学生的思维在变，对教师的教学设计，能因学生的变化而变化，是其应该具有的特征。

2、教育是事业，教育是创新，教育是艺术。

3、探究式教学是物理规律教学的最好的教学模式，但它不是物理教学的唯一模式，只有在实践中证明采用探究式教学最能体现新的课程标准和教学理念的地方采用才是最合理的选择。

4、教学围绕问题展开，但不是教师提出一个漫无边际的问题，学生无尽的思考并随意回答所构成的“菜场式”课堂，需要教师的引导，需要学生的参与，主要要呈现探究的要素，体现探究的过程和方法。

5、对不同的学生，设问要做到“起点定方向，落点定区域”。

6、在课堂探究的过程中，教师要尽可能预见可能出现的问题，课堂上遇到无法解决的问题，课后要查阅资料，请教别人，明确认识后，告诉学生，教师也要保持学习的习惯。

2015年高二物理同步精练4.6《能源的开发与利用》(Word版含解析)(教科版必修二)

题组一对能量守恒定律的理解图11．市面上出售一种装有太阳能电扇的帽子(如图1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→电能答案 A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．2．行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下；流星在夜空中坠落并发出明亮的火焰；降落伞在空中匀速下降．上述不同现象中所包含的相同的物理过程是() A．物体克服阻力做功B．物体的动能转化为其他形式的能量C．物体的势能转化为其他形式的能量D．物体的机械能转化为其他形式的能量答案AD解析三个现象中物体运动过程中都受到阻力，汽车主要受到制动阻力，流星、降落伞受到空气阻力，因而物体都克服阻力做功，A对；三个物体运动过程中，汽车是动能转化成了内能，流星、降落伞是重力势能转化成其他形式的能，总之是机械能转化为其他形式的能，D对．3．在最近几年的空调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5～7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．这样的频繁启动，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，消耗同样电能答案 CD解析自然界的一切过程都遵守能量守恒定律，A 错．功是能量转化的量度，做同样功，消耗同样电能，B 错，D 对．由变频空调的工作特点可知省电的原理是效率高，C 对．4．关于能源的开发和节约，你认为以下观点错误．．的是( ) A ．能源是有限的，无节制地利用常规能源，如石油之类，是一种盲目的短期行为B ．根据能量守恒定律，担心能源枯竭实在是一种杞人忧天的表现C ．能源的开发利用，必须要同时考虑对环境的影响D ．和平利用核能是目前开发新能源的一项有效途径答案 B解析虽然能量守恒，但由于能量耗散现象的存在，可利用能源仍存在减少问题，故要节约能源和开发新能源．题组二对功能关系的理解5．将质量为m 的小球在距地面高度为h 处抛出．抛出时的速度大小为v 0，小球落到地面时的速度大小为2v 0.若小球受到的空气阻力不能忽略，则对于小球下落的整个过程中，下列说法正确的是( )A ．小球克服空气阻力做的功小于mghB ．重力对小球做的功等于mghC ．合外力对小球做的功小于m v 20D ．合外力对小球做的功等于m v 20答案 AB解析由题意可知，小球落地时的速度比抛出时大，即从抛出到落地的过程中，动能变大了．根据动能定理W 合＝ΔE k ，则W 合>0，即重力所做的功大于阻力所做的功．而这个过程中重力对小球做的功为W G ＝mgh ，所以A 、B 正确．从抛出到落地的过程中，合外力做的功等于小球动能的变化量，即W 合＝12m (2v 0)2－12m v 20＝32m v 20>m v 20，故C 、D 均错．6．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 )hB ．他的重力势能减少了mgh －12m v 2C ．他的机械能减少了FhD ．他的机械能减少了mgh答案 AC解析在进入水中的过程中，由动能定理，mgh －Fh ＝E k ′－E k ，所以动能的减少量为E k －E k ′＝(F －mg )h ，故A 正确；重力势能的减少量等于重力所做的功，即mgh ，故B 错误；克服阻力所做的功等于机械能的减少量，即等于Fh ，故C 正确，D 错误．图27．如图2为我国交通运输部北海救助飞行队直升机在执行救助任务．直升机通过绳索用恒力F 竖直向上拉起救助官兵和被困人员，使其由水面开始加速上升到某一高度，若考虑空气阻力而不考虑空气浮力，则在此过程中，以下说法不正确．．．的有( ) A ．力F 和阻力的合力所做的功等于两人机械能的增量B ．两人克服重力所做的功等于两人重力势能的增量C ．力F 、重力、阻力三者合力所做的功等于两人动能的增量D ．力F 所做功减去克服阻力所做的功等于两人重力势能的增量答案 D解析根据除重力外其他力做的功等于物体机械能的增量，选项A 正确，D 错误．根据重力做功与重力势能的关系，选项B 正确．根据动能定理，选项C 正确．题组三能量守恒定律的应用8．一质量为2 kg 的物块从离地80 m 高处自由落下，测得落地速度为30 m/s ，求下落过程中产生的内能．(g 取 10 m/s 2)答案 700 J解析这里，内能显然无法直接计算，但是下落过程中减少的机械能转化成了内能．根据能量守恒，产生的内能为E ＝mgh －12m v 2＝(2×10×80－12×2×302)J ＝700 J.图39．如图3所示，滑块从A 点由静止开始沿曲面下滑，过O 点后滑上右边曲面B 点时的速度恰好等于零，O 点附近光滑，滑块经过O 点不发生碰撞．若滑块从B 点以某一速度v 沿原路径往回滑，到达A 点时的速度也恰好为零，求A 、B 两点间的高度差．(假设滑块从A 到B 与从B 到A 因摩擦而产生的内能相同)答案 v 24g解析滑块从A 到B ，由能量守恒定律得mgΔh＝E内．滑块从B到A，由能量守恒定律得12m v 2＝mgΔh＋E内．联立以上两式解得Δh＝v24g.。

【创新设计】2014-2015学年高二物理教科版必修二课件：4.6 能源的开发与利用

课堂讲义
第四章
机械能和能源
(4)小木块在和传送带达到共同速度的过程中，相对传送带移动的距离 v2 1 2 x 相对＝x2－x1＝，产生的内能 Q＝μmg· x 相对＝ mv 2μg 2 1 2 (5)根据能量守恒定律电动机多消耗电能 ΔE＝Q＋ mv ＝mv2 2
预习导学
课堂讲义
课堂讲义
【例2】
第四章
机械能和能源
如图4－8－1，质量为M、长度为l的小车静止在光
滑的水平面上．质量为 m的小物块 (可视为质点 )放在小车的最左端．现在一水平恒力 F作用在小物块上，使物块从静止开始做匀加速直线运动，物块和小车之间的摩擦力为 f.经过时间 t，小车运动的位移为 x ，物块刚好滑到小车的最右端 ( )
预习导学
课堂讲义
预习导学
第四章
机械能和能源
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，它只能从一种形式转化为另外一种形式，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，能量的总量保持不变． 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．它是最普遍、最重要、最可靠的自然规律之一．
预习导学
课堂讲义
课堂讲义
第四章
机械能和能源
解析
(1)由牛顿第二定律：μmg＝ma，得 a＝μg
v v v2 由公式 v＝at 得 t＝μg，小木块的位移 x1＝ t＝ 2 2μg v2 (2)传送带始终匀速运动，路程 x2＝vt＝μg 1 2 (3)小木块获得的动能 Ek＝ mv 2
预习导学
课堂讲义
预习导学
课堂讲义
课堂讲义
第四章