7.10 能量守恒定律与能源 学案全集(人教必修2)

7．10 能量守恒定律与能源新课导航一、能量1．概念：一个物体，我们就说这个物体具有了能量。

如：运动的物体可以推动与其接触的另一个物体一起向前运动，对被推动的物体做功,说明运动的物体具有能量。

又如流动的河水、被举高的重物、被压缩的弹簧、高温高压气体……都能对外做功。

因此都具有能量。

2．形式：能量有各种不同的形式。

运动的物体具有；被举高的重物具有；发生弹性形变的物体具有；由大量粒子构成的系统具有。

另外自然界中还存在化学能、电能、光能、太阳能、风能、潮汐能、原子能等等不同形式的能。

不同的能与物体的不同运动形式相对应,如机械能对应；内能与大量微观粒子的相对应。

3．能量的转化：各种不同形式的能量可以相互转化,当物体的某种形式的能量增加时,一定存在其他物体的能量减少。

4．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。

二、能量守恒定律1．内容：能量既不会，也不会,它只会从一种形式为其地形式，或者从一个物体另一个物体，而在转化和转移过程中，能量的总量，这个规律叫做能量守恒定律。

2．定律的表达式：①②3.发现能量守恒定律的意义：能量守恒定律的建立，是人类认识自然的一次重大飞跃，是哲学和自然科学长期发展和进步的结果，它是最普遍、最重要、最可靠的自然规律之一，而且是大自然普遍和谐性的一种表现形式。

重点说明：该定律是贯穿整个物理学的基本规律之一，是学习物理学的一条主线。

在应用中，要分清系统中有多少种形式的能，发生了哪些转化和转移。

三、能源和能量耗散1．能源是人类社会活动的物质基础。

人类利用能源大致经历了三个时期，即、、。

2．能量耗散：燃料燃烧时一旦把自己的热量释放出去，它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，它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，我们也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。

3．与能量守恒定律：在能源的利用过程中，即在能量的转化过程中，能量在数量上并没有减少，但在可利用的品质上降低了，从便于利用的变成不便于利用了，能量耗散遵循能量守恒定律。

4．能量耗散的方向性：能量的耗散从能量的转化和转移的角度反映出自然界中宏观过程具有方向性。

如内能可自发的由高温物体转移到低温物体，而不能由低温物体转移到高温物体；机械能可全部转化为内能，而物体的内能不能全部转化为物体的机械能。

精讲精练知识点1 能量转化和守恒定律的理解[例1] 在某密闭隔热的房间内有一电冰箱，现接通电源使电冰箱开始工作，并打开电冰箱的门，则过一段时间后室内的温度将( ) A．降低B．不变C．升高D．无法判断知识点2 “功是能量转化的量度”的理解⑴物体动能的增量由外力做的总功来量度：W外=ΔE k，这就是动能定理。

⑵物体重力势能的增量由重力做的功来量度：W G= -ΔE P，这就是势能定理。

⑶物体机械能的增量由重力以外的其他力做的功来量度：W其它=ΔE机，（W其它表示除重力以外的其它力做的功），这就是机械能定理。

⑷当W其它=0时，说明只有重力做功，所以系统的机械能守恒。

⑸一对互为作用力反作用力的摩擦力做的总功，用来量度该过程系统由于摩擦而减小的机械能，也就是系统增加的内能。

f d=Q（d为这两个物体间相对移动的路程）。

[例2] 某人用手将原来放在地面上，质量为2 kg的物体向上提起1 m，这时物体的速度为1 m/s，则在这个过程中，下列说法正确的是（）A．手对物体做功为21 JB．合外力做功20 JC．合外力做功为21 JD．物体克服重力做功21 J教材补充高空的气温为什么低研究大气现象时常常用到热力学第一定律，通常把温度、压强相同的一部分空气作为研究的对象，叫做气团，直径上千米，由于气团很大，边缘部分和外界的热交换对整个气团没有明显的影响，所以气团的内能的增减只等于外界对它做功或它对外界做功的多少。

阳光烤暖了大地，地面又使得下层的气团温度升高，密度减小，因而上升．上升时气团膨胀，推挤周围的空气，对外做功，因此内能减小，温度降低．所以，越高的地方，空气的温度越低．对于干燥的空气，大约每升高1km温度降低7℃（如下图）。

飞机在万米高空飞行的时候，舱外气温往往在－50℃以下。

由于机上有空调设备，舱内总是温暖如春。

不过这时空调的作用不是使空气升温，而是降温。

高空的大气压比舱内气压低，要使舱内获得新鲜空气必须使用空气压缩机把空气从舱外压进来。

在这个过程中，空气压缩机对气体做功，使气体的内能增加，温度上升。

如果不用空调，机舱内的温度可能达到50℃以上！学海泛舟1．下列说法正确的是 ( )A ．能源的利用过程，实质上是能的转化和传递的过程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．关于能量耗散，下列说法中正确的是 ( )A ．能量耗散是指在一定条件下，能量在转化过程中总量减少了B ．能量耗散表明，能量守恒定律具有一定的局限性C ．能量耗散表明，在能源的利用过程中，能量在数量上并未减少，但在可利用的品质上降低了D ．能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程的方向性3．关于能的转化与守恒定律的下列说法错误的是 （ ）A ．能量能从一种形式转化为另一种形式，但不能从一个物体转移到另一物体B ．能量的形式多种多样，它们之间可以相互转化C ．一个物体能量增加了，必然伴随着别的物体能量减少D ．能的转化与守恒定律证明了第一类永动机是不可能存在的4．质量为m 的子弹，以速度v 0水平射人放在光滑水平面上的质量为M 的木块中(未穿出)，从子弹射进木块到子弹刚相对于木块静止，下列结论错误的是 ( )A ．子弹动能的减少量与子弹克服摩擦力做功的数值相等B ．子弹克服摩擦力做的功等于系统增加的内能C ．子弹对木块的摩擦力做正功，其功的数值等于木块增加的动能D ．子弹损失的机械能等于木块增加的动能和系统增加的内能之和5、指出下列物理现象中能量转化的情况：(1)燃料在气缸内燃烧，气缸内气体推动活塞运动，是_______能转化为_________能。

(2)给盛水的容器内的电阻丝通电，水温升高，是_________能转化为_________能。

(3)汽车紧急制动后在地面上滑行直到静止的过程，是_________能转化为_________能。

(4)跳伞运动员打开降落伞后，匀速下降阶段是_________能转化为_________能。

1．如图所示，物体沿倾角为30°的固定斜面以g/2的加速度匀减速上升，则在此过程中，物体的机械能是 （ ）A ．不变的B ．减小的C ．增加的D ．不能判断的 2．自由摆动的秋千摆动的幅度越来越小，对此，下列说法正确的是 ( )A ．机械能守恒B ．能量正在消失C ．只有动能和重力势能相互转化D ．减少的机械能转化为内能，但总能量保持不变3．阅读下列两段材料，回答后面两个问题。

课 外 探 究阅读材料一：当今世界的，主要能源是煤、石油、天然气等化学燃料。

这些燃料在地球上的蕴藏量是有限的，而且又都是经过亿万年才能形成的非再生能源，用一点少一点，最终会枯竭。

如全球有开采价值的石油总储量为955亿吨，按每年28亿吨的开采速度计，只须34年便耗尽；煤也只能开采200年左右。

因此研究新能源迫在眉睫。

从近期和远景看，主要新能源是核能和氢能。

阅读材料二：石油和煤炭燃烧时产生的二氧化碳增加了大气中二氧化碳的含量，由此产生了温室效应，使得地面的气温上升，两极的冰雪熔化，海平面上升，淹没沿海城市，海水向河流倒灌、耕地盐碱化等。

常规能源的使用会产生有毒气体和浮尘(例如，燃煤释放出的二氧化硫形成酸雨)，能引起人的多种疾病。

问题一：说说你身边由于能源的使用而造成环境污染的例子。

结合以上材料，谈谈你对常规能源的大量开采和使用带来的社会问题。

问题二：既然能量是守恒的，不可能消灭，为什么我们还要节约能源呢?问题三：谈谈你对可持续发展的认识。

为使我们社会可持续发展，我们现在能做什么?将来可以做什么?7．10 能量守恒定律与能源精讲精练[例1] [思路分析] 电冰箱制冷过程中，使冰箱内放出热量Q放，温度降低，同时使其外部空气吸收热量Q吸，温度升高，此过程不可能自发发生，必须借助压缩机的工作来完成，由于压缩机中的线圈有电阻，电流流过电阻要发热，此部分焦耳热将使室内温度上升，即从整体来看冰箱相当于一个发热电阻在使用。

故正确答案是C。

答案：C[例2] [思路分析] 从功是能量转化的量度来分析，合外力功应等于物体运动的增量，动能的增加量为1 J，可见B、C错。

在提起物体的过程中，除重力做功之外，只有手对物体有作用力，手做物体做的功就应等于物体机械能的增加量，物体的动能增加1J，重力势能增加20 J，机械能增加了21 J，所以手对物体做了21 J的功，A对。

重力做的功与物体的重力势能变化有联系，物体克服重力做的功等于物体重力势能的增加量，显而易见，D错。

答案：A课内训练1．AC2．CD3．A4．B5．(1)内，机械；(2)电，内；(3)机械，内；(4)机械，内课外探究1．A2．D3．略。