高中物理(教科版必修二)第4章 6.能源的开发与利用含答案

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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

高中物理第四章机械能和能源第6节能源的开发与利用课件教科版必修2

议一议既然能量是守恒的,为什么还有能源危机? 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,但在可利用的品质上降低了,从便于利用的能源变成不便于利用的了,
所以存在能源危机.
思考判断
1.当一个物体的能量减少时,一定有其他物体的能量增多.(
2.做功越多,能量的转化也越多.( 4.煤、石油、天然气属于常规能源.( 5.电能、焦炭、氢能属于一次能源.( ) ) ) ) ) 3.物体做了多少功,就有多少能量消失.(
空气的密度为ρ ,风轮机叶片的长度为r,若风速为v0,每台风力发电机输出电功率为P,求此过程中:
(1)单位时间内每台风力发电机获得的风能表达式;
(2)风力发电机利用风能的效率表达式. 〚思路点拨〛 (1)风能就是空气定向流动的动能.
(2)发电效率等于电功率与总功率的比值.
1 2 解析:(1)由能量守恒定律可知 m v0 =P 总 t 2 1 而 m=πr2v0tρ,解得 P 总= πr2ρ v03 . 2
(教师备用) 例2-1:如图所示,质量为m的小铁块A(A的长度可忽略)以水平速度v0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;
解析:如图所示,设小铁块的位移为 x,两者共同的速度为 v.
即小铁块动能减少,减少了μmg(s+l). 1 2 1 v (3)系统机械能的减少量为ΔE 减= m 0 - (M+m)v2=μmgl. 2 2
(4)根据能量守恒定律,系统减少的机械能全部转化为内能 Q=ΔE减=μmgl. 答案:(2)μ mg(s+l) (3)μ mgl (4)μ mgl

教科物理必修2 第4章第6节《能源的开发与利用》知能优化训练

1．设想在一间与外界绝热的房间里，有一台正在工作的电冰箱，冰箱的门是开着的，那么室内的温度将( )A ．升高B ．降低C ．不变D ．都有可能解析：选A.冰箱在正常工作时，要消耗电能，冰箱门是打开的，说明冰箱内外能够进行热交换，但是因为房子是绝热的，因此冰箱消耗的电能转化为内能，使房子中的温度升高．2．下列现象中，物体动能转化为势能的是( )A ．秋千由最高点荡向最低点B ．张开的弓把箭水平射出去C ．骑自行车匀速驶上斜坡D ．正在腾空上升的礼花弹解析：选D.秋千由最高点荡向最低点是重力势能转化为动能；张开的弓把箭水平射出去是弹性势能转化为动能；骑自行车匀速驶上斜坡是人体内的化学能转化为重力势能；正在腾空上升的礼花弹是动能转化为重力势能．3．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解析：选B.自然界的总能量是守恒的，能量只能从一种形式转化为另一种形式或从一个物体转移到另一个物体，能量不可能被创造；在利用能源的过程中，能量在数量上并未减少，但能量转化具有方向性．4．关于功和能，下列说法正确的是( )A ．功和能单位相同，意义相同，功是能，能是功B ．功和能虽然是两个不同的物理量，但是功和能可以相互转化C ．水对水轮机做了8.9×106 J 的功表示水的能量减少了8.9×106 JD ．竖直上抛的石子上升过程克服重力做功5 J 表示石子将5 J 的功转化为5 J 的重力势能解析：选C.功和能单位相同，意义不同，功是过程量是能量转化的量度，但两者不能说成相互转化，故A 、B 均错；水对水轮机做功，水的能量减少，水轮机的动能增加，故C 选项对，石子上升的过程克服重力做功，动能减少重力势能增加，故D 错．5．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？解析：在t 时间内作用于风车的气流质量m ＝πr 2v tρ这些气流的动能为12m v 2，转变成的电能 E ＝12m v 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.答案：3.4 kW一、选择题1．太阳是人类的“能源之母”，下述关于太阳能的说法中错误的是( )A ．三大常规能源都是太阳能的产物B ．光合作用是太阳能转换为化学能C ．光驱动机械手表是太阳能先转换为电能，再转换为机械能D ．自然界的风能、水能、潮汐能也都来自于太阳能解析：选D.常规能源是指煤、石油及天然气，在其地质形成过程中累积了太阳能，因此其能量来自于太阳；光合作用使太阳能转换为化学能储存在植物之中；光驱动手表内装有太阳能电池，先将太阳能转换为电能再转换为指针转动的机械能；自然界的风能、水能与太阳能有关，而潮汐能是由引力作用产生的．应选D.2．节日燃放礼花弹时，要先将礼花弹放入一个竖直的炮筒中，然后点燃礼花弹的发射部分，通过火药剧烈燃烧产生的高压燃气，将礼花弹由炮筒底部射向空中．若礼花弹在由炮筒底部击发至炮筒口的过程中，克服重力做功W 1，克服炮筒阻力及空气阻力做功W 2，高压燃气对礼花弹做功W 3，则礼花弹在炮筒内运动的过程中(设礼花弹发射过程中质量不变)( )A ．礼花弹的动能变化量为W 3＋W 2＋W 1B ．礼花弹的动能变化量为W 3－W 2－W 1C ．礼花弹的机械能变化量为W 3－W 2D ．礼花弹的机械能变化量为W 3－W 2－W 1解析：选BC.动能变化量等于各力做功的代数和，阻力重力都做负功，故W 3－W 1－W 2＝ΔE k ，所以B 对(A 错)．重力以外其他力做功的和为W 3－W 2此即等于机械能增加量，所以C 对(D 错)．此题选B 、C.3．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1 m/s ，则下列判断正确的是(取g ＝10 m/s 2)( )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 JD ．人对物体做的功等于物体增加的动能解析：选BC.逐项分析如下：人对物体做了功，对物体传递了能量，不能说人对物体传递了功，选项A 错误；合外力对物体做功(包括重力)等于物体动能的变化，W 合＝12m v 2－0＝2 J ，选项B 正确；物体克服重力做的功W G ＝mgh ＝10 J ，选项C 正确；人做功即除重力以外的其他力对物体做功等于物体机械能的变化W 人＝mgh ＋12m v 2＝12 J ，选项D 错误．4．一颗子弹以某一水平速度击中了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：选BD.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)内能的增加，B 、D 正确．5．在交通运输中，常用“客运效率”来反映交通工具的某项效能，“客运效率”表示每消耗单位能量对应的载客数和运送路程的乘积，即客运效率＝人数×路程/消耗能量．一个人骑电动自行车，消耗1 MJ(106 J)的能量可行驶30 km ，一辆载有4人的普通轿车，消耗320 MJ 的能量可行驶100 km ，则电动自行车与这辆轿车的客运效率之比是( )A ．6∶1B ．12∶5C ．24∶1D ．48∶7解析：选C.由题中公式得：电动自行车的客运效率＝1×30×103/106，普通轿车的客运效率＝4×100×103/(320×106)，二者之比为24∶1，C 正确．图4－6－66．如图4－6－6所示，一轻绳通过无摩擦的小定滑轮O 与小球B 连接，另一端与套在光滑竖直杆上的小物块A 连接，杆两端固定且足够长，物块A 由静止从图示位置释放后，先沿杆向上运动．设某时刻物块A 运动的速度大小为v A ，小球B 运动的速度大小为v B ，轻绳与杆的夹角为θ.则( )A ．v A ＝vB cos θB ．v B ＝v A cos θC ．小球B 减小的重力势能等于物块A 增加的动能D ．当物块A 上升到与滑轮等高时，它的机械能最大解析：选BD.B 的速度等于A 沿绳方向的分速度v B ＝v A cos θ，A 错，B 对，下落中B 球减小的重力势能等于A 球增加的重力势能与A 、B 增加的动能之和，C 错，A 上升到与滑轮等高时，B 速度为0，B 减少的机械能最多，由能量守恒知A 机械能最大，D 对．7．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，下面说法中正确的是( )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解析：选AB.由题意可知小球落地的速度比抛出时大，即从抛出到落地过程中动能变大了，由动能定理W 合＝ΔE k >0，则W 合>0，即重力所做的功大于空气阻力所做的功，而这个过程中重力对小球做的功为W G ＝mgh ，所以A 、B 选项正确．从抛出到落地过程中，合外力做的功等于小球动能的变化量W 合＝ΔE k ＝12m (2v 0)2－12m v 20＝32m v 20>m v 20，故C 、D 选项均不正确．图4－6－78．如图4－6－7所示，轻质弹簧长为L ，竖直固定在地面上，质量为m 的小球，在离地面高度为H 处，由静止开始下落，正好落在弹簧上，使弹簧的最大压缩量为x .在下落过程中，小球受到的空气阻力为F 阻，则弹簧在最短时，具有的弹性势能为( )A ．(mg －F 阻)(H －L ＋x )B ．mg (H －L ＋x )－F 阻(H －L )C ．mgH －F 阻(H －L )D ．mg (L －x )＋F 阻(H －L ＋x )解析：选A.设物体克服弹力做功为W 弹，则对物体应用动能定理得(mg －F 阻)(H －L ＋x )－W 弹＝ΔE k ＝0，所以，W 弹＝(mg －F 阻)(H －L ＋x )，即为弹簧具有的弹性势能．图4－6－89．如图4－6－8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3mghC ．动能损失了12mgh D ．机械能损失了12mgh 解析：选A.重力做了mgh 的负功，重力势能增加mgh ，B 错．由于物体沿斜面以加速度g 做匀减速运动，由牛顿第二定律可知：mg sin30°＋f ＝mg ，f ＝12mg . 摩擦力做功为：W f ＝－f ·2h ＝－mgh ，机械能损失mgh ，故A 项正确，D 错．由动能定理得ΔE k ＝－mgh －mgh ＝－2mgh即动能损失了2mgh ，故C 错．二、非选择题10．人身体在最佳状态下，只能把人体化学能的25%转化为有用的机械能．假如一位质量为60 kg 的登山运动员恰好具有这样的转化效率，若他平均每小时登高500 m ，那么，他在5 h 内共消耗的化学能为多少？(g 取10 m/s 2)解析：设运动员克服重力做功的功率为P 1，则P 1＝mgh t 1(t 1＝1 h)，则人体消耗化学能的功率P 2＝P 1η(η为转化效率)．因此P 2＝mgh ηt 1，运动员在5 h 内共消耗的化学能 E ＝P 2t 2＝mght 2ηt 1＝60×10×500×50.25×1J ＝6×106 J. 答案：6×106 J11．从地面高H 处自由落下一球，下落过程中球所受阻力是重力的1k(k >1)，而球在地面每次碰撞后能以与碰前大小相等的速度竖直向上跳起，若小球从释放到停止跳动所经过的总路程为s ，则(1)重力做功有何特点？做了多少功？(2)阻力做功有何特点？做了多少功？(3)H 与s 具有怎样的数量关系？解析：(1)重力做功只与始末位置的高度差有关，与经过的路径无关，重力做功W 1＝mgH .(2)阻力做功与经过路径有关，阻力做功为W 2＝－1kmgs . (3)整个过程由动能定理知W 1＋W 2＝0，即mgH －1kmgs ＝0，所以s ＝kH . 答案：见解析 12.图4－6－9如图4－6－9所示，质量为m 的自行车特技运动员从B 点由静止出发，经BC 圆弧，从C 点竖直冲出，完成空翻，完成空翻的时间为t .由B 到C 的过程中，克服摩擦力做功为W .空气阻力忽略不计，重力加速度为g ，试求：自行车运动员从B 到C 至少做多少功？解析：自行车由C 点冲出后做竖直上抛运动上升高度等于下降高度h ＝12gt 2下.① 上、下时间相等t 上＝t 下＝t 2.② 由功能关系知，在从B 到C 再到D 的过程中，自行车运动员做的功W 人应当等于他克服摩擦力做的功W 与增加的重力势能之和，W 人＝W ＋mgh .③联立①②③式得W 人＝W ＋mgh ＝W ＋18mg 2t 2. 答案：W ＋18mg 2t 2。

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 )

教科版物理必修2课件：第4章 6.能源的开发与利用

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
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【解析】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．故 A、D 选项正确．
知识脉络
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能量守恒定律
[先填空] 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_．
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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．
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(2)人与雪橇在 BC 段做匀减速运动的加速度 a＝vC－t vB＝01－ 0－124m/s＝－2 m/s2 根据牛顿第二定律 f＝ma＝70×(－2)N＝－140 N.
【答案】 (1)9 100 J (2)140 N
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[再判断] 1．当一个物体的能量减少时，一定有其他物体的能量增多．(√) 2．做功越多，能量的转化也越多．(√) 3．物体做了多少功，就有多少能量消失．(×)

物理教科版必修2 第4章6 能源的开发与利用课时作业 Word版含解析

一、选择题1．太阳是人类的“能源之母”，下述关于太阳能的说法中错误的是()A．三大常规能源都是太阳能的产物B．光合作用是太阳能转换为化学能C．光驱动机械手表是太阳能先转换为电能，再转换为机械能D．自然界的风能、水能、潮汐能也都来自于太阳能解析：选D．常规能源是指煤、石油及天然气，在其地质形成过程中累积了太阳能，因此其能量来自于太阳；光合作用使太阳能转换为化学能储存在植物之中；光驱动手表内装有太阳能电池，先将太阳能转换为电能再转换为指针转动的机械能；自然界的风能、水能与太阳能有关，而潮汐能是由引力作用产生的．应选D．2．节日燃放礼花弹时，要先将礼花弹放入一个竖直的炮筒中，然后点燃礼花弹的发射部分，通过火药剧烈燃烧产生的高压燃气，将礼花弹由炮筒底部射向空中．若礼花弹在由炮筒底部击发至炮筒口的过程中，克服重力做功W1，克服炮筒阻力及空气阻力做功W2，高压燃气对礼花弹做功W3，则礼花弹在炮筒内运动的过程中(设礼花弹发射过程中质量不变)()A．礼花弹的动能变化量为W3＋W2＋W1B．礼花弹的动能变化量为W3－W2－W1C．礼花弹的机械能变化量为W3－W2D．礼花弹的机械能变化量为W3－W2－W1解析：选BC．动能变化量等于各力做功的代数和，阻力重力都做负功，故W3－W1－W2＝ΔE k，所以B对，A错．重力以外其他力做功的和为W3－W2此即等于机械能增加量，所以C对，D错．此题选B、C．3.如图所示，小球从A点以初速度v0沿粗糙斜面向上运动，到达最高点B后返回A，C 为AB的中点．下列说法中正确的是()A．小球从A出发到返回A的过程中，位移为零，外力做功为零B．小球从A到C过程与从C到B过程，减少的动能相等C．小球从A到C过程与从C到B过程，速度的变化量相等D．小球从A到C过程与从C到B过程，损失的机械能相等解析：选BD．小球从A出发到返回A的过程中，重力做功为零，摩擦力做负功，A错误；小球从A到C过程与从C到B过程中，合外力做功相等，动能的变化量相等，但速度的变化量不等，B正确，C错误；小球从A到C过程与从C到B过程，损失的机械能等于克服摩擦力做的功，而克服摩擦力做的功相等，故D正确．4．飞船返回时高速进入大气层后，受到空气阻力的作用，接近地面时，减速伞打开，在距地面几米处，制动发动机点火制动，飞船迅速减速，安全着陆．下列说法正确的是() A．制动发动机点火制动后，飞船的重力势能减少，动能减小B．制动发动机工作时，由于化学能转化为机械能，飞船的机械能增加C．重力始终对飞船做正功，使飞船的机械能增加D．重力对飞船做正功，阻力对飞船做负功，飞船的机械能不变解析：选A．制动发动机点火制动后，飞船迅速减速下落，动能、重力势能均变小，机械能减小，A正确，B错误；飞船进入大气层后，空气阻力做负功，机械能一定减小，故C、D均错误．5. 如图所示，具有一定初速度的物块，沿倾角为30°的粗糙斜面向上运动的过程中，受一个恒定的沿斜面向上的拉力F作用，这时物块的加速度大小为4 m/s2，方向沿斜面向下，那么，在物块向上运动过程中，正确的说法是()A．物块的机械能一定增加B．物块的机械能一定减小C．物块的机械能可能不变D．物块的机械能可能增加也可能减小解析：选A．机械能变化的原因是非重力、弹簧弹力做功，本题亦即看成F与f做功大小问题，由mg sin 30°＋f－F＝ma，知F－f＝mg sin 30°－ma>0，即F>f，故F做正功多于克服摩擦力做功，故机械能增大．6.一物块从如图所示的弧形轨道上的A点由静止开始滑下，由于轨道不光滑，它仅能滑到B点．由B点返回后，仅能滑到C点，已知A、B高度差为h1，B、C高度差为h2，则下列关系正确的是()A．h1＝h2B．h1<h2C．h1>h2D．h1、h2大小关系不确定解析：选C．由能的转化和守恒定律可知，物块由A到B的过程中重力势能减少mgh1，全部用于克服摩擦力做功，即W fAB＝mgh1，同理：W fBC＝mgh2，又随着小滑块最大高度的降低，运动过程中的同位置处滑块对轨道的压力变小，必有W fAB>W fBC，所以mgh1>mgh2，得：h1>h2，C项正确．7.如图所示，轻质弹簧长为L，竖直固定在地面上，质量为m的小球，在离地面高度为H处，由静止开始下落，正好落在弹簧上，使弹簧的最大压缩量为x.在下落过程中，小球受到的空气阻力为F阻，则弹簧在最短时，具有的弹性势能为()A．(mg－F阻)(H－L＋x)B．mg(H－L＋x)－F阻(H－L)C．mgH－F阻(H－L)D．mg(L－x)＋F阻(H－L＋x)解析：选A．设物体克服弹力做功为W弹，则对物体应用动能定理得(mg－F阻)(H－L＋x)－W弹＝ΔE k＝0，所以，W弹＝(mg－F阻)(H－L＋x)，即为弹簧具有的弹性势能．8. 如图所示，卷扬机的绳索通过定滑轮用力F拉位于粗糙斜面上的木箱，使之沿斜面加速向上移动，在移动过程中，下列说法正确的是()A．F对木箱做的功等于木箱增加的动能与木箱克服摩擦力所做的功之和B．F对木箱做的功等于木箱克服摩擦力和克服重力所做的功之和C．木箱克服重力做功等于木箱增加的重力势能D．F对木箱做的功等于木箱增加的机械能与木箱克服摩擦力所做的功之和解析：选CD ．克服重力做的功等于物体重力势能的增加ΔE p ＝W G ，C 正确．由动能定理：－W G －W f ＋W F ＝12m v 2，W F ＝12m v 2＋W G ＋W f ＝ΔE k ＋ΔE p ＋W f ，A 、B 不对，D 对． ☆9.如图所示，水平桌面上的轻质弹簧一端固定，另一端与小物块相连．弹簧处于自然长度时物块位于O 点(图中未标出)．物块的质量为m ，AB ＝a ，物块与桌面间的动摩擦因数为μ.现用水平向右的力将物块从O 点拉至A 点，拉力做的功为W .撤去拉力后物块由静止向左运动，经O 点到达B 点时速度为零．重力加速度为g .则上述过程中( )A ．物块在A 点时，弹簧的弹性势能等于W －12μmga B ．物块在B 点时，弹簧的弹性势能小于W －32μmga C ．经O 点时，物块的动能小于W －μmgaD ．物块动能最大时弹簧的弹性势能小于物块在B 点时弹簧的弹性势能解析：选BC ．由于有摩擦，O 点不在AB 的中点，而是在AB 中点的左侧(如图所示)．由题知AB ＝a ，OA ＞a 2，OB ＜a 2.根据功能关系，物块在A 点时，弹簧的弹性势能E p ＝W －μmgOA ＜W －12μmga ，选项A 错误；物块在B 点时，弹簧的弹性势能E ′p ＝E p －μmga ＝W －μmgOA －μmga ＜W －32μmga ，选项B 正确；物块在O 点的动能E k ＝E p －μmgOA ＝W －2μmgOA ＜W －μmga ，选项C 正确；物块动能最大时，弹簧的弹力kx ＝μmg ，此时物块处于M 点(如图所示)，若BM 光滑，则物块能运动至M ′点速度为零，则OM ′＝OM ，由于存在摩擦，OB ＜OM ，故物块动能最大时弹簧的弹性势能大于物块在B 点时弹簧的弹性势能，选项D 错误．二、非选择题10. 如图所示，质量为m 的自行车特技运动员从B 点由静止出发，经BC 圆弧，从C 点竖直冲出，完成空翻，完成空翻的时间为t .由B 到C 的过程中，克服摩擦力做功为W .空气阻力忽略不计，重力加速度为g ，试求：自行车运动员从B 到C 至少做多少功？解析：自行车由C 点冲出后做竖直上抛运动上升高度等于下降高度h ＝12gt 2下① 上、下时间相等t 上＝t 下＝t 2② 由功能关系知，在从B 到C 再到D 的过程中，自行车运动员做的功W 人应当等于他克服摩擦力做的功W 与增加的重力势能之和，W 人＝W ＋mgh ③联立①②③式得W 人＝W ＋mgh ＝W ＋18mg 2t 2. 答案：W ＋18mg 2t 2 11. 如图所示，质量为m 的小铁块A 以水平速度v 0冲上质量为M 、长为l 置于光滑水平面C 上的木板B ，正好不从木板上掉下，已知A 、B 间的动摩擦因数为μ，此时木板对地位移为x ，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；(4)系统产生的热量．解析：(1)对B 根据动能定理得μmgx ＝12M v 2－0 从上式可知：ΔE k B ＝μmgx .(2)滑动摩擦力对小铁块A 做负功，根据功能关系可知：ΔE k A ＝－μmg (x ＋l )即小铁块减少的动能为－ΔE k A ＝12m v 20－12m v 2＝μmg (x ＋l )． (3)系统机械能的减少量为ΔE ＝12m v 20－12m v 2－12M v 2＝μmgl . (4)m 、M 相对位移为l ，根据能量守恒得：Q ＝μmgl .答案：见解析☆12.如图所示，传送带与水平面之间的夹角为θ＝30°，其上A 、B 两点间的距离为l ＝5 m ，传送带在电动机的带动下以v ＝1 m/s 的速度匀速运动，现将一质量为m ＝10 kg 的小物体(可视为质点)轻放在传送带的A 点，已知小物体与传送带之间的动摩擦因数μ＝3/2，在传送带将小物体从A 点传送到B 点的过程中，求：(g 取10 m/s 2)(1)传送带对小物体做的功；(2)电动机做的功．解析：(1)物块加速上升时的加速度a ＝μmg cos θ－mg sin θm＝2.5 m/s 2 当小物体的速度v ＝1 m/s 时，时间为t ，位移为l 1，则v ＝at ，l 1＝12at 2 解得t ＝0.4 s ，l 1＝0.2 m之后，小物体与传送带保持相对静止，即以v ＝1 m/s 的速度走完4.8 m 的路程．由功能关系得：W ＝12m v 2＋mgl sin θ＝255 J. (2)小物块与传送带的相对位移Δl ＝v t －v 2t ＝0.2 m 摩擦生热Q ＝μmg cos θ·Δl ＝15 J故电动机做的功为W 机＝W ＋Q ＝270 J.答案：(1)255 J (2)270 J1．“嫦娥一号”是我国首次发射的探月卫星，它在距月球表面高度为200 km 的圆形轨道上运行，运行周期为127分钟．已知引力常量G ＝6.67×10－11 N·m 2/kg 2，月球半径为1.74×103 km.利用以上数据估算月球的质量约为( )A ．8.1×1010 kgB ．7.4×1013 kgC ．5.4×1019 kgD ．7.4×1022 kg解析：选D ．天体做圆周运动时都是万有引力提供向心力，“嫦娥一号”绕月球做匀速圆周运动，由牛顿第二定律知：GMm r 2＝4π2mr T 2，得M ＝4π2r 3GT2，其中r ＝R ＋h ，代入数据解得M ＝7.4×1022 kg ，选项D 正确．2．宇宙中两个星球可以组成双星，它们只在相互间的万有引力作用下，绕球心连线的某点做周期相同的匀速圆周运动．根据宇宙大爆炸理论，双星间的距离在不断缓慢增加，设双星仍做匀速圆周运动，则下列说法错误的是( )A ．双星相互间的万有引力减小B ．双星做圆周运动的角速度增大C ．双星做圆周运动的周期增大D ．双星做圆周运动的半径增大解析：选B ．距离增大万有引力减小，A 正确；由m 1r 1ω2＝m 2r 2ω2及r 1＋r 2＝r 得，r 1＝m 2r m 1＋m 2，r 2＝m 1r m 1＋m 2，可知D 正确；F ＝G m 1m 2r 2＝m 1r 1ω2＝m 2r 2ω2，r 增大F 减小，r 1增大，故ω减小，B 错；由T ＝2πω知C 正确． 3．美国宇航局曾发布声明宣布，通过开普勒太空望远镜项目证实了太阳系外第一颗类似地球的、可适合居住的行星．该行星被命名为开普勒－22b(kepler －22b)，距离地球约600光年之遥，体积是地球的2.4倍．这是目前被证实的从大小和运行轨道来说最接近地球形态的行星，它每290天环绕着一颗类似于太阳的恒星运转一圈．若行星开普勒－22b 绕恒星做圆周运动的轨道半径可测量，万有引力常量G 已知．根据以上数据可以估算的物理量有( )A ．行星的质量B ．行星的密度C ．恒星的质量D ．恒星的密度解析：选C ．由万有引力定律和牛顿第二定律知卫星绕中心天体运动的向心力由中心天体对卫星的万有引力提供，由G Mm r 2＝mr 4π2T 2求得恒星的质量M ＝4π2r 3GT2，所以选项C 正确． 4.2011年8月，“嫦娥二号”成功进入了环绕“日地拉格朗日点”的轨道，我国成为世界上第三个造访该点的国家．如图所示，该拉格朗日点位于太阳和地球连线的延长线上，一飞行器处于该点，在几乎不消耗燃料的情况下与地球同步绕太阳做圆周运动，则此飞行器的( )A ．线速度大于地球的线速度B ．向心加速度大于地球的向心加速度C ．向心力仅由太阳的引力提供D ．向心力仅由地球的引力提供解析：选AB ．飞行器与地球同步绕太阳做圆周运动，所以ω飞＝ω地，由圆周运动线速度和角速度的关系v ＝rω得v 飞＞v 地，选项A 正确；由公式a ＝rω2知，a 飞＞a 地，选项B 正确；飞行器受到太阳和地球的万有引力，方向均指向圆心，其合力提供向心力，故C 、D选项错． 5．如图为“嫦娥三号”探测器在月球上着陆最后阶段的示意图．首先在发动机作用下，探测器受到推力在距月面高度为h 1处悬停(速度为0，h 1远小于月球半径)；接着推力改变，探测器开始竖直下降，到达距月面高度为h 2处的速度为v ，此后发动机关闭，探测器仅受重力下落至月面，已知探测器总质量为m (不包括燃料)，地球和月球的半径比为k 1，质量比为k 2，地球表面附近的重力加速度为g ，求：月球表面附近的重力加速度大小及探测器刚接触月面时的速度大小．解析：设地球的质量和半径分别为M 和R ，月球的质量、半径和表面附近的重力加速度分别为M ′、R ′和g ′，探测器刚接触月面时的速度大小为v t .由mg ′＝G M ′m R ′2和mg ＝G Mm R 2，得g ′＝k 21k 2g . 由v 2t －v 2＝2g ′h 2，得v t ＝v 2＋2k 21gh 2k 2. 答案：k 21k 2g v 2＋2k 21gh 2k 21．“嫦娥一号”是我国首次发射的探月卫星，它在距月球表面高度为200 km 的圆形轨道上运行，运行周期为127分钟．已知引力常量G ＝6.67×10－11 N·m 2/kg 2，月球半径为1.74×103 km.利用以上数据估算月球的质量约为( )A ．8.1×1010 kgB ．7.4×1013 kgC ．5.4×1019 kgD ．7.4×1022 kg解析：选D ．天体做圆周运动时都是万有引力提供向心力，“嫦娥一号”绕月球做匀速圆周运动，由牛顿第二定律知：GMm r 2＝4π2mr T 2，得M ＝4π2r 3GT2，其中r ＝R ＋h ，代入数据解得M ＝7.4×1022 kg ，选项D 正确．2．宇宙中两个星球可以组成双星，它们只在相互间的万有引力作用下，绕球心连线的某点做周期相同的匀速圆周运动．根据宇宙大爆炸理论，双星间的距离在不断缓慢增加，设双星仍做匀速圆周运动，则下列说法错误的是( )A ．双星相互间的万有引力减小B ．双星做圆周运动的角速度增大C ．双星做圆周运动的周期增大D ．双星做圆周运动的半径增大解析：选B ．距离增大万有引力减小，A 正确；由m 1r 1ω2＝m 2r 2ω2及r 1＋r 2＝r 得，r 1＝m 2r m 1＋m 2，r 2＝m 1r m 1＋m 2，可知D 正确；F ＝G m 1m 2r 2＝m 1r 1ω2＝m 2r 2ω2，r 增大F 减小，r 1增大，故ω减小，B 错；由T ＝2πω知C 正确． 3．美国宇航局曾发布声明宣布，通过开普勒太空望远镜项目证实了太阳系外第一颗类似地球的、可适合居住的行星．该行星被命名为开普勒－22b(kepler －22b)，距离地球约600光年之遥，体积是地球的2.4倍．这是目前被证实的从大小和运行轨道来说最接近地球形态的行星，它每290天环绕着一颗类似于太阳的恒星运转一圈．若行星开普勒－22b 绕恒星做圆周运动的轨道半径可测量，万有引力常量G 已知．根据以上数据可以估算的物理量有( )A ．行星的质量B ．行星的密度C ．恒星的质量D ．恒星的密度解析：选C ．由万有引力定律和牛顿第二定律知卫星绕中心天体运动的向心力由中心天体对卫星的万有引力提供，由G Mm r 2＝mr 4π2T 2求得恒星的质量M ＝4π2r 3GT2，所以选项C 正确． 4.2011年8月，“嫦娥二号”成功进入了环绕“日地拉格朗日点”的轨道，我国成为世界上第三个造访该点的国家．如图所示，该拉格朗日点位于太阳和地球连线的延长线上，一飞行器处于该点，在几乎不消耗燃料的情况下与地球同步绕太阳做圆周运动，则此飞行器的( )A ．线速度大于地球的线速度B ．向心加速度大于地球的向心加速度C ．向心力仅由太阳的引力提供D ．向心力仅由地球的引力提供解析：选AB ．飞行器与地球同步绕太阳做圆周运动，所以ω飞＝ω地，由圆周运动线速度和角速度的关系v ＝rω得v 飞＞v 地，选项A 正确；由公式a ＝rω2知，a 飞＞a 地，选项B 正确；飞行器受到太阳和地球的万有引力，方向均指向圆心，其合力提供向心力，故C 、D 选项错．5．如图为“嫦娥三号”探测器在月球上着陆最后阶段的示意图．首先在发动机作用下，探测器受到推力在距月面高度为h 1处悬停(速度为0，h 1远小于月球半径)；接着推力改变，探测器开始竖直下降，到达距月面高度为h 2处的速度为v ，此后发动机关闭，探测器仅受重力下落至月面，已知探测器总质量为m (不包括燃料)，地球和月球的半径比为k 1，质量比为k 2，地球表面附近的重力加速度为g ，求：月球表面附近的重力加速度大小及探测器刚接触月面时的速度大小．解析：设地球的质量和半径分别为M 和R ，月球的质量、半径和表面附近的重力加速度分别为M ′、R ′和g ′，探测器刚接触月面时的速度大小为v t .由mg ′＝G M ′m R ′2和mg ＝G Mm R 2，得g ′＝k 21k 2g . 由v 2t －v 2＝2g ′h 2，得v t ＝v 2＋2k 21gh 2k 2. 答案：k 21k 2g v 2＋2k 21gh 2k 2。

教科版物理必修【2】：4.6《能源的开发与利用》学案(含答案)

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．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？(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．[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；(3)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 JD．人对物体做的功等于物体增加的动能图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3mghC ．动能损失了12mgh D ．机械能损失了12mgh图23．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μ，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)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[即学即用]4．各种形式的能都可以________，木柴燃烧发出热和光，在这个过程中是________能转化为______能和________能；水烧开时，锅盖在水蒸气的冲击下不停地跳动，这个过程是______能转化为______能．5．人类使用的普通能源，如煤、石油、天然气、木柴，以及水力发电得到的能量，它们的根源是( )A ．太阳能B ．地球本身C ．内能D ．机械能第6节能源的开发与利用课堂活动区核心知识探究一、[问题情境]1．它转化成了机械能外的其他形式的能量，除重力、弹力之类的力外，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的规律，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．(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．转化转移保持不变2．(1)动能的变化 (2)机械能的变化[即学即用]1．BC [人提升物体的过程中，人对物体做了功，对物体传递了能量，不能说人对物体传递了功，A 错；人对物体做的功等于物体机械能的改变量，W 人＝mgh ＋12mv 2＝12 J ，D 错；合外力对物体做的功(包括重力)等于物体动能的变化，W 合＝12mv 2＝2 J ，B 正确；物体克服重力做的功等于物体重力势能的增加量，WG ＝mgh ＝10 J ，C 正确．]2．A [重力做了mgh 的负功，重力势能增加了mgh ，B 错．由于物体沿斜面以加速度g 做匀减速直线运动，由牛顿第二定律可知：mgsin 30°＋f ＝mg ，f ＝12mg. 摩擦力做功为：Wf ＝－f·2h＝－mgh ，机械能损失了mgh ，故A 项正确，D 错．由动能定理得ΔEk ＝－mgh －mgh ＝－2mgh即动能损失了2mgh ，故C 错．]3．(1)μmgL (2)μmg(l －L) (3)μmgl (4)μmgL解析画出这一过程两物体位移示意图，如下图所示．(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μmg(l －L)＝12mv 2－0，其中(l －L)为小铁块相对地面的位移，从上式可看出ΔE km ＝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量．(3)摩擦力对长木块做负功，根据功能关系，得ΔE kM ＝－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ΔEk ＝μmgL二、1．柴草煤炭石油煤石油2．能源短缺环境恶化3．自动[即学即用]4．相互转化化学内光内机械解析能的种类多种多样，有太阳能、机械能、化学能、电能、光能、生物质能、内能、核能等．各种形式的能之间可以相互转化．5．A。

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。

2020_2021学年高中物理第四章机械能和能源6能源的开发与利用课时练习含解析教科版必修2.doc

能源的开发与利用(25分钟·60分)一、选择题(本题共6小题,每题5分,共30分)1.(2020·文昌高一检测)下列能源中,不是“可再生”能源的是 ( )A.太阳能B.天然气C.风能D.潮汐能【解析】选B。

根据可再生和不可再生能源的区别,可知:煤、石油、天然气等化石能源是短时间内不能再次产生的,是不可再生能源。

太阳能、潮汐能、风能等在短时间内可以再次产生,是可再生能源,A、C、D错误,B正确。

2.动车组列车进站前的减速过程分为两个阶段进行:第一阶段采用“再生刹车”技术,速度从250 km/h减至90 km/h,这期间停止动力供给,列车依靠惯性继续前行,并带动发电机发电;第二阶段采用机械刹车,速度从90 km/h开始不断减小直至停止;关于列车进站过程中的能量转化,下列说法中正确的是( )A.第一阶段减小的动能全部转化为电能,即电能等于减小的动能B.第一阶段减小的动能有一部分转化为电能,即电能小于减小的动能C.第二阶段减小的动能主要转化为内能,且内能等于减小的动能D.第二阶段减小的动能主要转化为内能,且内能大于减小的动能【解析】选B。

第一阶段减速过程中,由于速度变小,所以动能变小,由于继续行驶并带动发电机发电,故将一部分动能转化为电能。

减小的动能有一部分转化为电能,即电能小于减小的动能,A错误、B正确;第二阶段减小的动能有一部分转化为内能,有一部分转化成了电能,所以内能小于减小的动能,故C、D错误。

3.韩晓鹏是我国首位在冬奥会雪上项目夺冠的运动员。

他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.动能增加了1 900 JB.动能增加了2 000 JC.重力势能减小了1 900 JD.重力势能减小了2 000 J【解题指南】解答本题时应从以下两点进行分析:(1)动能定理:合外力做功等于动能的增量。

【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功能关系及其应用(20张ppt)

解：（1）对物体受力分析如图所示，由牛顿第二定律得：
F mg ma
WF Fh 代入数据解得： WF 55 J
拉力做功：
（2）取初位置为参考平面，物体初态机械能： E
得：
即物体机械能变化：
1 2 末态机械能： E2 mgh mv 2
v 2 2ah
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以a=1m/s2匀加速上升5m。（g=10m/s2) 求：（1）拉力所做的功？ F （2）物体机械能变化多少？
W其他 E机
W其他 E机 E2 E1 (EK 2 EP2 ) (EK1 EP1 )
a.当W其他＞0时，△E机＞0，机械能增加
b.当W其他＜0时，△E机＜0，机械能减少
5.系统克服摩擦力所做的总功等于系统机械能的减少量，滑动摩擦力与相对距离（或路程）的乘积在数值上等于系统产生的内能，即：
【例题4】
| f s相对 | E内 Q
6.只有重力或弹力做功的系统，系统机械能守恒，即：
E1总 E 2总
1、功能原理：
其他力对物体所做的功（重力、弹力以外的力）等于物体机械能的变化：
W其他 E
请问：重力、弹力对物体做功其机械能是否发生变化？
答案：机械能守恒定律告诉我们，在只有重力或弹力做功的物体系统内，机械能守恒。
知识巩固

【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。

物理(教科版必修2)练习第4章第6节能源的开发与利用

第四章第6节1．下列关于能量守恒定律的说法不正确的是()A．某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加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器——永动机不可能制成D．石子从空中落下，最后停止在地面上，说明机械能消失了解析：能量可以转化或转移，但总量不变，选项A、B、C的说法正确；选项D中机械能转化成了内能，选项D错误．答案：D2．石块自由下落过程中，由A点到B点重力做的功是10 J，下列说法正确的是() A．由A到B，石块的势能减少了10 JB．由A到B，功减少了10 JC．由A到B,10 J的功转化为石块的动能D．由A到B,10 J的势能转化为石块的动能解析：重力的功与重力势能和其他形式的能转化对应．答案：AD3．(2016·四川卷)韩晓鹏是我国首位在冬奥会雪上项目夺冠的运动员．他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．动能增加了1 900 J B．动能增加了2 000 JC．重力势能减小了1 900 J D．重力势能减小了2 000 J解析：根据动能定理可知，动能的增加量等于合外力做功，即动能的增加量为1 900 J －100 J＝1 800 J，选项AB错误；重力做功等于重力势能的变化量，故重力势能减小了1 900 J，选项C正确，D错误．答案：C4．在奥运比赛项目中，高台跳水是我国运动员的强项．如图所示，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，设水对她的阻力大小恒为F，那么在她减速下降高度为h的过程中，下列说法正确的是(g为当地的重力加速度) ()A．她的动能减少了FhB．她的重力势能增加了mghC．她的机械能减少了(F－mg)hD．她的机械能减少了Fh解析：运动员下降高度h的过程中，重力势能减少了mgh，选项B错误；除重力做功以外，只有水对她的阻力F做负功，因此机械能减少了Fh，选项C错误，选项D正确；由动能定理可知，动能减少了(F－mg)h，故选项A错误．答案：D5．一小滑块放在如图所示的固定凹形斜面上，用力F沿斜面向下拉小滑块，小滑块沿斜面运动了一段距离．若已知在这过程中，拉力F所做功的大小为A(绝对值)，斜面对滑块的作用力所做的功大小为B，重力做功大小为C，空气阻力做功的大小为D．当用这些量表达时，小滑块的动能的改变(指末态动能减去初态动能)等于多少？滑块的重力势能的改变等于多少？滑块机械能(指动能与重力势能之和)的改变等于多少？解析：动能的改变量等于合力的功，故ΔE k＝A－B＋C－D．重力势能的改变量等于克服重力的功，故ΔE p＝－C机械能改变量等于除重力外，其他力做功的代数和，故ΔE机＝A－B－D．答案：A－B＋C－D－C A－B－D。

2017-2018学年高中物理物理教科版必修2：第四章学案6 能源的开发与利用含解析精品

学案6研究合外力做功和动能变化的关系[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，可以把重物所受的重力当做小车受到的牵引力．如图1所示．图1改变重物的质量或者改变小车运动的距离，也就改变了牵引力做的功，从而探究牵引力做的功与小车获得的速度间的关系．二、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．一、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．二、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．实验数据处理(1)计算各数据中v 2、12m v 2和相应的合外力做功W 的数值并填入下表.(2)和物体动能变化之间的关系．三、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．计算牵引力做功时，可以不必算出具体数值，只用位移的数值与符号G 的乘积表示即可．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.图2(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(3)本实验，应采取的两项措施是：①________________________________________________________________________； ②________________________________________________________________________. 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，待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)在验证C 点时，由题图可知，C 点与刻度尺上的6.18 cm(6.16 cm ～6.20 cm 均可)对齐，所以C 点距O 点的距离是x OC ＝5.18 cm(5.16 cm ～5.20 cm 均可)．从纸带上可知C 点的速度就是BD 段的平均速度，v C ＝7.15－3.200.08×10－2 m/s ≈0.49 m/s.(3)平衡摩擦力后，绳上的拉力就等于小车受到的合外力．当钩码的重力远小于小车及砝码的重力和时，绳上的拉力就近似等于钩码的重力．答案 (1)②先接通电源再释放小车关闭打点计时器电源 (2)5.18(5.16～5.20均可) 0.49 (3)①平衡摩擦力 ②钩码的重力远小于小车及砝码的重力和例2 某实验小组利用拉力传感器和速度传感器探究“动能定理”．如图4所示，他们将拉力传感器固定在小车上，用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与钩码相连，用拉力传感器记录小车受到拉力的大小．在水平桌面上相距50.0 cm 的A 、B 两点各安装一个速度传感器，记录小车通过A 、B 时的速度大小．小车中可以放置砝码．图4(1)实验主要步骤如下：①测量________和拉力传感器的总质量M1；把细线的一端固定在拉力传感器上，另一端通过定滑轮与钩码相连；正确连接所需电路．②将小车停在C点，接通电源，________，小车在细线拉动下运动，记录细线拉力及小车通过A、B时的速度．③在小车中增加砝码，重复②的操作．(2)表1是他们测得的一组数据，其中M是M1与小车中砝码质量之和，|v22－v21|是两个速度传感器所记录速度的平方差，可以据此计算出动能变化量ΔE k，F是拉力传感器受到的拉力，W是F在A、B间所做的功．表格中的ΔE k3＝________，W3＝________.(结果保留三位有效数字)表1数据记录表(3)k图5答案(1)①小车②然后释放小车(2)0.6000.610(3)如图所示1．某同学用如图6甲所示的装置验证动能定理．为了提高实验精度，该同学多次改变小滑块下落高度H的值，测出对应的平抛运动水平位移x，并算出x2如下表所示，进而画出x2－H图线如图乙所示．图6(1)，便可验证动能定理．(2)实验结果分析：实验中获得的图线未过坐标原点，而交在了大约(0.2h,0)处，原因是____________________．答案 (1)x 2与H 成正比 (2)滑块需要克服阻力做功解析 (1)若滑块在下滑过程中所受阻力很小，由动能定理，mgH ＝12m v 20，根据平抛运动规律，x ＝v 0t ，h ＝12gt 2，显然x 2与H 成正比，即只要满足x 2与H 成正比，便可验证动能定理．(2)实验中获得的图线未过坐标原点，而交在了大约(0.2h,0)处，原因是滑块需要克服阻力做功．2．质量为1 kg 的重物自由下落，通过打点计时器在纸带上记录运动的过程，打点计时器所接电源为6 V 、50 Hz 的交流电源．如图7所示，纸带上O 点为重物自由下落时纸带打点的起点，选取的计数点A 、B 、C 、D 、E 、F 、G 依次间隔一个点(图中未画出)，纸带上的数据表示各计数点与O 点间的距离．图7(1)求出B 、C 、D 、E 、F 各点对应的速度并填入下表.(2).(3)图中纵坐标表示________，横坐标表示__________，由图可得重力所做的功与________成________关系．(g 取9.8 m/s 2)图8答案见解析解析 (1)由题意知v B ＝AC Δt ＝(125.4－31.4)×10－34×0.02 m/s ≈1.18 m/s ，同理v C ≈1.57 m/s ，v D ≈1.96 m/s ， v E ≈2.35 m/s ，v F ≈2.74 m/s.(2)重力做的功W B＝mg·OB＝1×9.8×70.6×10－3 J≈0.69 J，同理W C≈1.23 J，W D≈1.92 J，W E≈2.76 J，W F≈3.76 J.(3)W G v2图像如图所示．图中纵坐标表示重力做的功W G，横坐标表示物体速度的平方v2；由图可得重力所做的功与物体速度的平方成正比关系．1．在“探究合外力做功和动能变化的关系”的实验中，根据实验数据作出了如图所示的W—v图像，下列符合实际的是()答案 B解析根据实验探究知道W∝v2，故W—v图像应是开口向上的抛物线的一部分，故B 对，A、C、D错．2．在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中(装置如图1)：图1(1)下列说法中正确的是()A．平衡摩擦力时必须将钩码通过细线挂在小车上B．为减小系统误差，应使钩码质量远大于小车质量C．实验时，应使小车靠近打点计时器并由静止释放(2)图2是实验中获得的一条纸带的一部分，选取O、A、B、C计数点，已知打点计时器使用的交流电频率为50 Hz，则打B点时小车的瞬时速度大小为________ m/s(保留三位有效数字)．图2答案(1)C(2)0.653解析平衡摩擦力的原理就是在没有拉力的情况下调整斜面倾角，使小车重力沿木板向下的分力平衡小车和纸带所受阻力，不应挂钩码，A错；为减小系统误差应使钩码质量远小于小车质量，B错；实验时使小车靠近打点计时器能充分利用纸带，由静止释放则测出的动能即等于该过程的动能变化量，便于利用实验数据进行探究，故选C.(2)据v B＝x AC2T＝0.653 m/s可得打B点时小车的瞬时速度．3．某实验小组的同学采用如图3所示的装置(实验中，小车碰到制动装置时，钩码尚未到达地面)用打点计时器得到一条纸带后，通过分析小车位移与速度变化的关系来研究合力对小车所做的功与速度变化的关系．图4是实验中得到的一条纸带，点O为纸带上的起始点，A、B、C是纸带上的三个连续的计数点，相邻两个计数点间均有4个点未画出，用刻度尺测得A、B、C到O的距离如图4所示．已知所用交变电源的频率为50 Hz，则：图3图4(1)打B点时，小车的瞬时速度v B＝________m/s.(结果保留两位有效数字)(2)实验中，该小组的同学画出小车位移x与速度v的关系图像如图5所示．根据该图线形状，某同学对W与v的关系作出的猜想，肯定不正确．．．的是________．(填写选项字母代号)图5A ．W ∝v 2B ．W ∝vC ．W ∝1v D ．W ∝v 3(3)本实验中，若钩码下落高度为h 1时合力对小车所做的功为W 0，则当钩码下落h 2时，合力对小车所做的功为________．(用h 1、h 2、W 0表示) 答案 (1)0.80 (2)BC (3)h 2h 1W 0解析 (1)v B ＝AC2T＝(25.01－9.01)×10－22×0.1m/s＝0.80 m/s.(2)由题图知，位移与速度的关系图像很像抛物线，所以可能x ∝v 2或x ∝v 3，又因为W ＝Fx ，F 恒定不变，故W ∝v 2或W ∝v 3，A 、D 正确，B 、C 错误．(3)设合力为F ，由W 0＝Fh 1，得F ＝W 0h 1，所以当钩码下落h 2时W ＝Fh 2＝h 2h 1W 0.4．某同学在探究功与速度变化的关系实验中，设计了如图6甲所示的实验．将纸带固定在重物上，让纸带穿过电火花计时器或电磁打点计时器．先用手提着纸带，使重物静止在靠近计时器的地方．然后接通电源，松开纸带，让重物自由下落，计时器就在纸带上打下一系列小点．得到的纸带如图乙所示，O 点为计时器打下的第1个点，该同学对数据进行了如下处理：取OA ＝AB ＝BC ，并根据纸带算出了A 、B 、C 三点的速度分别为v A ＝0.12 m/s ，v B ＝0.17 m/s ，v C ＝0.21 m/s.根据以上数据你能否大致判定W ∝v 2?图6答案见解析解析本题考查了实验探究的过程．设由O 到A 的过程中，重力对重物所做的功为W 0，那么由O 到B 过程中，重力对重物所做的功为2W 0，由O 到C 的过程中，重力对重物所做的功为3W 0.由计算可知，v 2A ＝1.44×10－2 m 2/s 2，v 2B ＝2.89×10－2 m 2/s 2，v 2C ＝4.41×10－2 m 2/s 2，v 2Bv 2A≈2，v 2C v 2A≈3，即v 2B ≈2v 2A ，v 2C ≈3v 2A ，由以上数据可以判定W ∝v 2是正确的．也可以根据W －v 2图像来判定，如图所示．5．为了探究对物体做功与物体动能变化的关系，现提供如图7所示的器材，让小车在橡皮筋的作用下弹出后，沿长木板滑行，请思考并回答下列问题：(打点计时器交流电频率为50 Hz)图7(1)为了消除摩擦力的影响应采取的措施是：__________________________________ ________________________________________________________________________. (2)当我们分别用同样的橡皮筋1条、2条、3条……并用来进行第1次、第2次、第3次……实验时，每次实验中橡皮筋拉伸的长度都应保持一致，我们把第1次实验时橡皮筋对小车做的功记为W . (3)由于橡皮筋对小车做功而使小车获得的速度可以由打点计时器和纸带测出，如图8所示是其中四次实验打出的部分纸带．图8(4)试根据(2)、(3)中的信息，填写下表.答案见解析解析 (1)将长木板固定有打点计时器的一端垫起适当的高度，使小车匀速下滑． (4)由匀速运动的速度公式v ＝xt ，其中x 可从题图上读出，分别为2.00 cm,2.83 cm,3.46cm,4.00 cm.t ＝T ＝1f ＝0.02 s ，即可求出小车的速度.从表中数据可以得出：橡皮筋对小车做的功与小车速度的平方成正比．。

物理同步优化指导(教科版必修2)课件：第4章第6节能源的开发与利用

两物体间滑动摩擦力对物体系统做功
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？
解析：在t时间内作用于风车的气流质量m＝πr2vtρ 1 2 这些气流的动能为 mv 2 1 2 转变成的电能E＝ mv ×10% 2 E 1 2 3 所以风车带动发电机的功率为P＝ t ＝ πr ρv ×10% 2 代入数据解得P＝3.4 kW．
(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相联系，具体的功能关系如
下表：
功重力做功弹力做功合外力做功除重力、系统内弹力以外的其他力做功能量转化重力势能的改变弹性势能的改变动能的改变机械能的改变内能的改变关系式 WG＝－ΔEp WF＝－ΔEp W合＝ΔEk W＝ΔE机 f·x相对＝Q
二、阅读教材：了解能源的利用和新能源的开发三、功能关系(拓展内容) 1 ．如图质量为 M 的长木板放置在光滑的水平面上，现有一质量为 m 的小物块以初速度 v0 ，从木板上的一端滑向另一端，当小物块在木板上滑过距离L时，二者达到共同速度v．设此过程中木板和小物块相对地的位移分别为 x1和x2，木板和小物块间的滑动摩擦力的大小为f．
答案：3.4 kW
【题后总结】
能量守恒定律是处理不同形式的能量转化
守恒的一个基本定律，获取题目信息，建立能量转化的模型，利用能量守恒定律列方程是解题的基本方法．
(多选)一个质量为m的小球，用长为L的轻绳悬挂于O点，小球在水平力F 的作用下，从最低点P缓慢地移到Q点，如图所示，则在此过程中( ) A．小球受到的合力做功为mg－L(1－cos θ) B．拉力F做功为FLsin θ C．小球的重力势能增加mgL(1－cos θ) D．水平力F做功使小球的机械能增加mgL(1－cos θ)

2019-2020学年新培优同步教科版物理必修2__第4章机械能和能源 6.能源的开发与利用

二、能源的利用
项目内容要点
能源能够提供可利用能量的自然资源
(1)柴薪时期:从火的发现到 18 世纪.人类以树枝、杂草作
能源利用简史
燃料,同时利用畜力、风力和水力等能源 (2)煤炭时期:以蒸汽机为主的动力机械所带动的 18 世纪产业革命时期.煤炭成为人类社会生产和生活的主要能源 (3)石油时期:内燃机广泛使用时期.以石油、天然气为主要
6.能源的开发与利用
1.了解能源的概念,了解常规能源类型,了解常规能源的储量与人类需求的矛盾. 2.了解常规能源的使用与环境污染的关系. 3.了解哪些能源是清洁能源,哪些能源是可再生能源.
一、能量守恒定律
项目内容要点
能量一个物体能够对外做功,我们就说这个物体具有能量
能量守恒定律
能量既不会消灭,也不会创生,它只会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,而在转化或转移的过程中,能量的总和保持不变
能源
能源的大量消耗,一方面提高了生产效率,改善了人类生
能源与活;另一方面也造成了严重的环境污染.由于向大气中大人类量排放二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等物质,造成酸雨
和温室效应等
新能源的开发
(1)新能源种类:风能、海洋能、太阳能、地热能、氢能、生物能及核聚变能等 (2)新能源特点:多数可再生,污染小
(3)能量守恒定律是人类利用自然的重要法宝
解 (1)首先分清有多少种形式的能量在变化题 (2)分别列出减少的能量 ΔE 减和增加的能量 ΔE 增,或找出初状步态的总能量 E 初和末状态的总能量 E 末骤 (3)列等式 ΔE 减=ΔE 增或 E 初=E 末求解未知量
探究一
探究二
特别提醒用能量观点分析、解决物理问题,往往具有简便、适用范围广等优点,同学们要逐步养成用能量的观点分析、解决问题的习惯.

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6．能源的开发与利用
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．
1．当一个物体的能量减少时，一定有其他物体的能量增多．(√)
2．做功越多，能量的转化也越多．(√)
3．物体做了多少功，就有多少能量消失．(×)
一个叫丹尼斯·李(Dennis Lee)的美国人在《美国今日》《新闻周刊》等全国性报刊上刊登大幅广告，在全美各地表演，展示其号称无需任何能源的发电机．你认为这种发电机能造出来吗？并说明原因．
Dennis Lee和他的永动机
图461
【提示】不能．丹尼斯·李发明的发电机不消耗其他能量而源源不断地产生电能，违背了能量守恒定律，因此这种发电机不能制造出来．
“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462
探讨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？
【提示】该过程动能增加，势能减少，克服空气阻力做功，机械能不守恒．探讨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？
【提示】该过程机械能向内能转化．根据能量守恒定律，机械能和内能的总量不变．
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：。

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