能量守恒定律与能源(1)
能量守恒定律与能源
知识回顾
EP mgh 重力势能
EP
1 2
kx2
弹性势能
势能
Ek
1 2
mv 2
动能
机械能
能 量
一、能量得概念 一个物体能够对外做功,我们就说这个物体具有能
量。
二、能量得多样性 对应于不同得运动形式,能得形式也就是多种多
得、
说一说: 您知道得能量形式
机械能、内能、电能、太阳能、化学能、 生物能、原子能等、
以外得力)与机械能得变化之间得
关系:
W其它 E
功
除了重力和弹力外,其她力对物体系所做
能 得功等于物体系机械能得变化
关
系 ｜ ｜
w其 E E2 E1
功 能
当W其＞0时,△E＞0,机械能增加
原 当W其＜0时,△E＜0,机械能减少 理
5、一对滑动摩擦力对系统做得总功等于系统 内能得增加,滑动摩擦力与相对距离得乘 积在数值上等于系统产生得内能,即△E 内 =Q＝FS相
另一个物体,而在转化或转移过程中,能量得总量保持
不变、
⑵、定律得表达式
E初＝E终 ;△E增＝△E减
2、导致能量守恒定律最后确立得两类重要事实就是
什么?
①确认了 永动机 得不可能性。 ②各种自然现象之间能量得 相互联系 与 转化。
历史上有很多人不相信能量守恒定律得人,挖空心 思想发明一种不消耗能量,却能不断对外做功得机 器——永动机
17～18世纪许多机械专家就已经论证了永动机就是 不可能得
法国科学院在1775年就正式决定,不再研究和试验任 何永动机
永动不可能制成得原因 : 根据能量守恒定律,任何一部机
器,只能使能量从一种形式转化为源自 一种形式,而不能无中生有地制造能 量,因此第一类永动机就是不可能制 成得、
人教版高一物理必修二能量守恒定律与能源
四个阶段的下列描述正确的是（ ）
A．a—b阶段：加速助跑，人和杆的总机械能增加
B．b—c阶段：杆弯曲、人上升，系统动能减少，重力势能和弹性势能增加
C．c—d阶段：杆伸直、人上升，人的动能减少量等于重力势能增加量
D． d—e阶段：人过横杆后下落，重力所做的功等于人机械能的增加量
拓展：拉维勒尼的体重约为70kg，
人教版《高中物理必修2 》第七章
能量守恒定律的运用
能量的转化和转移
能量守恒定律内容
表述一： 能量既不会凭空产生，也不会凭空消失， 它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个 物体转移到其它物体，而能量的总量保持不变。
表述二：如果一个系统处于孤立环境，即不可能 有能量或质量传入或传出系统。能量守恒定律表 述为：“孤立系统的总能量保持不变。” 19世纪自然科学的三大发现之一
B
A
c
运用步骤
1.需要选择孤立系统为研究对象 2.分清共有多少种形式的能(如动能、势能、电能、 内能等)在变化．（可以根据受力情况来看） 3.明确哪些能量增加，哪些能量减少． 4.列表达式：（a）根据某一状态的能量等于另一 状态的能量，列出方程：E1＝E2. （b）根据减少的总能量一定等于增加的总能量， 列出方程：ΔE减＝ΔE增.
跳台滑雪
跳台滑雪是利用跳台进行的一种滑雪比赛。跳台 根椐自然山形建成。比赛时滑雪者两脚各绑一块专用 的滑雪板，不用雪杖，不借助任何外力，以自身体重 从起滑台起滑。经助滑道获得很大的速度，于助滑道 末端飞出，沿抛物线在空中飞行 ，在着陆坡着陆。裁 判员根椐飞行距离和动作姿势评分。
人教版高一物理必修二 10.能量守恒定律与能源(共15张PP T)
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能量学知识点总结
能量学知识点总结能量学是物理学的一个重要分支，研究能量的转化、传递和利用。
能量是自然界中最基本的物质属性之一，是动力学和热力学的基础。
它在我们日常生活中无处不在，无论是机械能、热能、光能还是电能，都是能量学研究的对象。
能量学的基本理论和原理对于我们深入了解自然界的规律和发展新能源技术具有重要意义。
本文将对能量学的基本概念、能量转化、能量守恒定律、能源等重要知识点进行总结。
一、能量的基本概念1. 能量的定义能量是物体具有的做功能力，是物体在作用力作用下发生运动或发生变形所具有的一种性质。
它是物质运动和变化的基础。
根据能量的不同形式可以将其分为机械能、热能、光能、电能等多种形式。
2. 能量的单位国际单位制中，能量的单位是焦耳（J），1焦耳等于1牛顿的力作用于物体上使其移动1米的距离。
3. 能量的转化能量可以相互转化，比如机械能可以转化为热能，热能可以转化为机械能。
这种能量的转化是能量守恒定律的基础。
在能量转化的过程中，总能量守恒，不会减少或增加。
4. 能量的传递能量可以通过不同的媒介进行传递，比如热能可以通过导热传递，光能可以通过辐射传递。
能量的传递也是能量学的重要研究对象。
二、能量的转化1. 动能和势能动能是物体由于运动而具有的能量，它与物体的质量和速度有关，可以表示为E=(1/2)mv^2。
势能是物体由于位置而具有的能量，比如物体在重力场中的重力势能可以表示为E=mgh。
动能和势能是能量学中最基本的两种能量形式，它们可以相互转化。
2. 机械能守恒定律当只考虑重力的情况下，系统的机械能守恒。
机械能包括动能和势能两部分，系统的总机械能在运动过程中不会改变。
这是一个非常重要的能量守恒定律，可以应用于动力学问题的求解。
3. 热能与温度热能是由于微观粒子的热运动而具有的能量，它与物体的温度有关。
热平衡的物体之间会发生热能的传递，从温度高的物体向温度低的物体传递热能。
热能转化也是能量学的重要研究内容。
4. 光能与电能光能是电磁波的能量，可以通过光的辐射传递。
高中物理 第七章 第10节 能量守恒定律与能源(含解析)
能量守恒定律与能源一、能量守恒定律┄┄┄┄┄┄┄┄①1．建立能量守恒定律的两类重要事实(1)确认了永动机的不可能性。
(2)发现了各种自然现象之间的相互联系与转化。
2．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别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。
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能量守恒定律在特定背景下的一种特殊表现形式。
[说明]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，而且是大自然普遍和谐性的一种表现形式。
①[填一填]指出下列现象中能量的转化或转移情况：(1)植物的光合作用；________________________________________________________________________(2)雨天时出现雷电；________________________________________________________________________(3)人在跑步时，身体发热；________________________________________________________________________(4)手摇发电机发电使灯泡发光；________________________________________________________________________(5)风吹动帆船前进。
________________________________________________________________________ 解析：(1)植物利用太阳光进行化学合成，是光能转化为化学能；(2)出现雷电时，发出震耳欲聋的响声、耀眼的强光并放出热量，是电能变为声波能、内能和光能；(3)人跑步时身体发热，是身体剧烈运动时，加速人体内新陈代谢的生理机能，是人体内储存的化学能转化为内能；(4)发电机的动能转化为电能，电能使灯泡发光，是机械能转化为电能，电能转化为灯丝的光能和内能；(5)空气的流动形成风，风具有机械能，帆船前进具有的仍是机械能，是风的机械能转移给帆船，是机械能的转移。
高一物理必修二知识点总结能量守恒定律与能源
高一物理必修二知识点总结能量守恒定律与能源一、能量的转化与守恒1.化学能：由于化学反应，物质的分子结构变化而产生的能量。
2.核能：由于核反应，物质的原子结构发生变化而产生的能量。
3.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，而能的总量保持不变。
●内容：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。
即E机械能1+E其它1=E机械能2+E其它2●能量耗散：无法将释放能量收集起来重新利用的现象叫能量耗散，它反映了自然界中能量转化具有方向性。
二、能源与社会1.可再生能源：可以长期提供或可以再生的能源。
2.不可再生能源：一旦消耗就很难再生的能源。
3.能源与环境：合理利用能源，减少环境污染，要节约能源、开发新能源。
三、开发新能源1.太阳能2.核能3.核能发电4、其它新能源：地热能、潮汐能、风能。
能源的分类和能量的转化能源品种繁多，按其来源可以分为三大类：一是来自地球以外的太阳能，除太阳的辐射能之外，煤炭、石油、天然气、水能、风能等都间接来自太阳能;第二类来自地球本身，如地热能，原子核能(核燃料铀、钍等存在于地球自然界);第三类则是由月球、太阳等天体对地球的引力而产生的能量，如潮汐能。
【一次能源】指在自然界现成存在，可以直接取得且不必改变其基本形态的能源，如煤炭、天然气、地热、水能等。
由一次能源经过加工或转换成另一种形态的能源产品，如电力、焦炭、汽油、柴油、煤气等属于二次能源。
【常规能源】也叫传统能源，就是指已经大规模生产和广泛利用的能源。
表2-1所统计的几种能源中如煤炭、石油、天然气、核能等都属一次性非再生的常规能源。
而水电则属于再生能源，如葛洲坝水电站和未来的三峡水电站，只要长江水不干涸，发电也就不会停止。
煤和石油天然气则不然，它们在地壳中是经千百万年形成的(按现在的采用速率，石油可用几十年，煤炭可用几百年)，这些能源短期内不可能再生，因而人们对此有危机感是很自然的。
第五章 第4讲 能量守恒定律与能源
[考试标准]一、能量守恒定律与能源1．能源(1)分类①常规能源：石油、煤、天然气等．②新能源：风能、地热能、太阳能、核能等．(2)能量耗散①定义：在能量的转化过程中，一部分能量转化为内能流散到周围环境中，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．②能量耗散带来的问题：一是可利用能源越来越少，造成能源危机；二是使环境吸收的耗散能量越来越多，造成环境污染，温度升高．2．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别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变．(2)表达式ΔE减＝ΔE增．二、功能关系1．功是能量转化的量度，功和能的关系一是体现到不同的力做功，对应不同形式的能转化，具有一一对应关系，二是做功的多少与能量转化的多少在数值上相等． 2．几种常见的功能关系及其表达式小，对此现象下列说法是否正确． (1)摆球机械能守恒．( × )(2)总能量守恒，摆球的机械能正在减少，减少的机械能转化为内能．( √ ) (3)能量正在消失．( × )(4)只有动能和重力势能的相互转化．( × )1．一个物体在光滑的水平面上匀速滑行，则( ) A ．这个物体没有能B ．这个物体的能量不发生变化C ．这个物体不能对外做功D ．以上说法均不对 答案 B2．出行是人们工作生活中必不可少的环节，出行的工具五花八门，使用的能源也各不相同．自行车、电动自行车、普通汽车消耗能量的类型分别是()①生物能②核能③电能④太阳能⑤化学能A．①④⑤B．①③⑤C．①②③D．①③④答案 B3．(多选)(2016·宁波市联考)关于能量守恒定律，下列说法中正确的是()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个物体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．能量守恒定律证明了能量既不会创生也不会消失答案BCD4．下列说法正确的是()A．随着科技的发展，第一类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答案 C5．PM2.5主要来自化石燃料、生物质、垃圾的焚烧，为了控制污染，要求我们节约及高效利用能源，关于能源和能量，下列说法中正确的是()A．自然界中的石油、煤炭等能源是取之不尽用之不竭的B．人类应多开发和利用太阳能、风能等新能源C．能量被使用后就消灭了，所以要节约能源D．能源开发的高级阶段是指能源不断地产出能量答案 B命题点一功能关系的应用例1从地面竖直上抛一个质量为m的小球，小球上升的最大高度为h.设上升和下降过程中空气阻力的大小恒定为F f.下列说法正确的是()A．小球上升的过程中动能减少了mghB．小球上升和下降的整个过程中机械能减少了F f hC．小球上升的过程中重力势能增加了mghD．小球上升的过程中动能减少了F f h解析动能减少量等于克服合力做的功，即ΔE k＝(mg＋F f)h，选项A、D错误；机械能减少量等于克服除重力之外其他力做的功，即ΔE＝2F f h，选项B错误；上升过程中重力势能增加量等于克服重力做的功，即ΔE p＝mgh，选项C正确．答案 C功能关系的理解和应用原则1．牢记三条功能关系(1)重力做的功等于重力势能的变化，弹力做的功等于弹性势能的变化；(2)合外力做的功等于动能的变化；(3)除重力、弹力外，其他力做的功等于机械能的变化．2．功能关系的选用原则(1)在应用功能关系解决具体问题的过程中，若只涉及动能的变化用动能定理分析．(2)只涉及重力势能的变化用重力做功与重力势能变化的关系分析．(3)只涉及机械能变化用除重力和弹力之外的力做功与机械能变化的关系分析．(4)只涉及电势能的变化用电场力做功与电势能变化的关系分析．题组阶梯突破1．下列关于功和机械能的说法，正确的是()A．在有阻力作用的情况下，物体重力势能的减少量不等于重力对物体所做的功B．合力对物体所做的功等于物体动能的改变量C．物体的重力势能是物体与地球之间的相互作用能，其大小与势能零点的选取无关D．运动物体动能的减少量一定等于其重力势能的增加量答案 B解析任何情况下重力势能的减少量都等于重力对物体做的功，A项错；由动能定理知B项正确；根据重力势能的产生可知，重力势能是物体与地球之间的相互作用能，势能的大小与势能零点的选取有关，C项错；只有在机械能守恒或其他外力做功为0时，运动物体动能的减少量才等于其重力势能的增加量，D项错．2．升降机底板上放一质量为100 kg的物体，物体随升降机由静止开始竖直向上移动5 m时速度达到4 m/s，则此过程中(g取10 m/s2)()A．升降机对物体做功5 800 JB．合外力对物体做功5 800 JC．物体的重力势能增加500 JD．物体的机械能增加800 J答案 A解析 根据动能定理得W 升－mgh ＝12m v 2，可解得W 升＝5 800 J ，A 正确；合外力做的功为12m v 2＝12×100×42 J ＝800 J ，B 错误；物体重力势能增加mgh ＝100×10×5 J ＝5 000 J ，C 错误；物体机械能增加ΔE ＝Fh ＝W 升＝5 800 J ，D 错．3．(多选)一个人站立在商店的自动扶梯的水平踏板上，随扶梯向上加速，如图1所示，则( )图1A ．踏板对人做的功等于人的机械能增加量B ．人对踏板的压力大小等于人所受到的重力大小C ．人只受重力和踏板的支持力的作用D ．人所受合力做的功等于人的动能的增加量 答案 AD解析 踏板对人做的功等于除重力以外的力对人做的功，大小等于人的机械能增加量，选项A 正确；人随扶梯加速运动，人对踏板的压力大于人的重力，选项B 错误；人受重力、踏板的支持力和摩擦力三个力作用，选项C 错误；根据动能定理，人所受合力做的功等于人的动能的增加量，选项D 正确．4．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 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2mgR B ．机械能减少mgR C ．合外力做功mgR图2D ．克服摩擦力做功12mgR答案 D解析 重力做功与路径无关，所以W G ＝mgR ，选项A 错；小球在B 点时所受重力等于向心力，即：mg ＝m v 2R ，所以v ＝gR ，从P 点到B 点，由动能定理知：W 合＝12m v 2＝12mgR ，故选项C 错；根据能量的转化与守恒知：机械能的减少量为|ΔE |＝|ΔE p |－|ΔE k |＝12mgR ，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．命题点二摩擦力做功的特点及应用例2如图3所示，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，放在小车的最左端，现用一水平力F作用在小物块上，小物块与小车间的摩擦力为F f，经过一段时间小车运动的位移为x，小物块刚好滑到小车的右端，则下列说法中正确的是()图3A．此时物块的动能为F(x＋L)B．此时小车的动能为F f(x＋L)C．这一过程中，物块和小车增加的机械能为Fx－F f LD．这一过程中，因摩擦而产生的热量为F f L解析对小车由动能定理知W＝F f·x＝E k，故E k＝F f x，B错误；对小物块由动能定理得F(L ＋x)－F f(L＋x)＝ΔE k，A错误；物块和小车增加的机械能ΔE＝ΔE k＋E k＝F(L＋x)－F f L，C错误；摩擦产生的热量Q＝F f L，D正确．答案 D摩擦力做功的分析方法1．无论是滑动摩擦力，还是静摩擦力都可以做正功、负功、不做功，计算做功时都是用力与对地位移的乘积．2．摩擦生热的计算：公式Q＝F f·x相对中x相对为两接触物体间的相对位移，若物体在传送带上做往复运动时，则x相对为总的相对路程．题组阶梯突破5．如图4所示，一薄木板斜搁在高度一定的平台和水平地板上，其顶端与平台相平，末端置于地板的P处，并与地板平滑连接．将一可看成质点的滑块自木板顶端无初速度释放，沿木板下滑，接着在地板上滑动，最终停在Q处．滑块和木板及地板之间的动摩擦因数相同．现将木板截短一半，仍按上述方式搁在该平台和水平地板上，再次将滑块自木板顶端无初速度释放(设滑块在木板和地面接触处平滑过渡)，则滑块最终将停在()图4A ．P 处B ．P 、Q 之间C ．Q 处D ．Q 的右侧答案 C6．(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v 0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 图5 块的深度为d ，若木块对子弹的阻力F f 视为恒定，则下列关系式中正确的是( ) A ．F f l ＝12M v 2B ．F f d ＝12M v 2C ．F f d ＝12m v 20－12(M ＋m )v 2D ．F f (l ＋d )＝12m v 20－12m v 2 答案 ACD解析 画出如图所示的运动过程示意图，从图中不难看出，当木块前进距离为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l ＋d .由牛顿第三定律知，子弹对木块的作用力大小也为F f .子弹对木块的作用力对木块做正功，由动能定理得 F f ·l ＝12M v 2①木块对子弹的作用力对子弹做负功，由动能定理得 －F f ·(l ＋d )＝12m v 2－12m v 20②由①②得F f ·d ＝12m v 20－12(M ＋m )v 2所以，本题正确选项为A 、C 、D.7．水平传送带以速度v 匀速传动，一质量为m 的小木块A 由静止轻放在传送带上，若小木块与传送带间的动摩擦因数为μ，如图6所示，在小木块与传送带相对静止时，转化为内能的能量为( ) 图6 A ．m v 2 B ．2m v 2C.14m v 2 D.12m v 2 答案 D解析 小木块开始做匀加速直线运动，当速度与传送带速度相同时，与传送带一起做匀速运动，则其加速过程的位移x 1＝v 22μg ，相同时间内传送带位移x 2＝v ·v μg ＝v 2μg ，由功能关系，可知Q ＝μmg ·(x 2－x 1)＝12m v 2.8．某同学用如图7所示的装置测量一个凹形木块的质量m ，弹簧的左端固定，木块在水平面上紧靠弹簧(不连接)将其压缩，记下木块右端位置A 点，释放后，木块右端恰能运动到B 1点．图7在木块槽中加入一个质量m 0＝800 g 的砝码，再将木块左端紧靠弹簧，木块右端位置仍然在A 点，释放后木块离开弹簧，右端恰能运动到B 2点，测得AB 1、AB 2长分别为27.0 cm 和9.0 cm ，则木块的质量m 为( ) A ．100 g B ．200 gC ．300 gD ．400 g答案 D解析 根据能量的转化与守恒，有μmg · AB 1＝E p ，μ(m 0＋m )g ·AB 2＝E p ，联立得m ＝400 g ，D 正确．命题点三 能量守恒定律及应用例3 如图8所示，一物体质量m ＝2 kg ，在倾角θ＝37°的斜面上的A 点以初速度v 0＝3 m /s 下滑，A 点距弹簧上端B 的距离AB ＝4 m ．当物体到达B 后将弹簧压缩到C 点，最大压缩量BC ＝0.2 m ，然后物体又被弹簧弹上去，弹到的最高位置为D 点，AD ＝3 m ．挡 图8 板及弹簧质量不计，g 取10 m/s 2，sin 37°＝0.6，求： (1)物体与斜面间的动摩擦因数μ； (2)弹簧的最大弹性势能E pm .解析 (1)最后的D 点与开始的位置A 点比较： 动能减少ΔE k ＝12m v 20＝9 J重力势能减少ΔE p ＝mgl AD sin 37°＝36 J 机械能减少ΔE ＝ΔE k ＋ΔE p ＝45 J机械能的减少量全部用来克服摩擦力做功，即： W f ＝F f l ＝45 J而路程l ＝5.4 m ，则F f ＝W fl≈8.33 N 而F f ＝μmg cos 37°，所以μ＝F fmg cos 37°≈0.52(2)由A 到C 的过程中，动能减少ΔE k ′＝12m v 20＝9 J.重力势能减少ΔE p′＝mgl AC sin 37°＝50.4 J.机械能的减少用于克服摩擦力做功：W f′＝F f·l AC＝μmg cos 37°×l AC＝35 J由能的转化和守恒定律得：E pm＝ΔE k′＋ΔE p′－W f′＝24.4 J答案(1)0.52(2)24.4 J涉及能量转化问题的解题方法1．当涉及滑动摩擦力做功，机械能不守恒时，一般应用能的转化和守恒定律．2．解题时，首先确定初末状态，然后分析状态变化过程中哪种形式的能量减少，哪种形式的能量增加，求出减少的能量总和ΔE减和增加的能量总和ΔE增，最后由ΔE减＝ΔE增列式求解．题组阶梯突破9．(2014·广东理综·16)图9是安装在列车车厢之间的摩擦缓冲器结构图，图中①和②为楔块，③和④为垫板，楔块与弹簧盒、垫板间均有摩擦，在车厢相互撞击使弹簧压缩的过程中()A．缓冲器的机械能守恒B．摩擦力做功消耗机械能图9C．垫板的动能全部转化为内能D．弹簧的弹性势能全部转化为动能答案 B解析由于楔块与弹簧盒、垫板间有摩擦力，即摩擦力做负功，则机械能转化为内能，故A 错误，B正确；垫板动能转化为内能和弹性势能，故C、D错误．10．如图10所示，在水平地面上安放一竖直轻弹簧，弹簧上端与一木块m相连，在木块上加一竖直向下的力F，使木块缓慢下移0.1 m，力F做功2.5 J，此时木块刚好再次处于平衡状态，则在木块下移过程中，弹簧弹性势能的增加量()A．等于2.5 J B．大于2.5 JC．小于2.5 J D．无法确定答案 B 图10解析力F对木块做功2.5 J．木块和弹簧组成的系统的机械能增加2.5 J，由于木块缓慢下移，动能并未增加，而重力势能减少，故根据能量守恒定律知，弹簧弹性势能必大于2.5 J(木块减少的重力势能也转化为弹簧的弹性势能)．11．(2015·浙江1月学考·31)太阳能汽车是利用太阳能电池板将太阳能转化为电能工作的一种新型汽车．已知太阳辐射的总功率约为4×1026 W，太阳到地球的距离约为1.5×1011 m，假设太阳光传播到达地面的过程中约有40%的能量损耗，某太阳能汽车所用太阳能电池板接收到的太阳能转化为机械能的转化效率约为15%.如果驱动该太阳能汽车正常行驶所需的机械功率为5 kW ，且其中的15来自太阳能电池，则所需的太阳能电池板的面积至少约为(已知半径为r 的球体积为V ＝43πr 3，球表面积为S ＝4πr 2)( )A ．2 m 2B ．6 m 2C ．8 m 2D ．12 m 2答案 C解析 先建立如图球体均匀辐射模型根据能量分配关系得：P ×60%4πr 2×S ×15%＝P ′×15，求得S ＝7.85 m 2，故只有选项C 正确.(建议时间：30分钟)1．(多选)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 ．某个物体的能减少，必然有其他物体的能增加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 答案 ABC解析 根据能量守恒定律可知A 、B 、C 正确．2．使用家电时，以下做法中，有利于节约用电的是( ) A ．停用空调时，只通过遥控器关机B ．使用空调时总将其自动温度控制器设定在16 ℃C ．看完电视不是通过遥控器关机，而是及时关闭电源总开关D ．使用电风扇时，不管温度多高，都将风扇开到最高风速档 答案 C解析 停用空调时，可以通过遥控器关机，但对节约用电无作用，可以拔除电源，因为待机电路要耗一部分电，故A 错误；使用空调时总将其自动温度控制器设定在16 ℃会耗电多，当内外温差较小时较省电，故B 错误；看完电视不是通过遥控器关机，而是及时关闭电源总开关，可以给待机电路断电，省电，故C正确；使用电风扇时，不管温度多高，都将风扇开到最高风速档，耗电较多，故D错误．3．力对物体做功100 J，下列说法正确的是()A．物体具有的能量增加100 JB．物体具有的能量减少100 JC．有100 J的能量发生了转化D．产生了100 J的能量答案 C解析由于物体是否对外做功未知，因此无法判断物体具有的能量的变化，A、B错误；功是能量转化的量度，故C正确，D错误．4．一种车辆下坡重力势能回收发电装置，在车下坡时将重力势能通过发电机转换成电能给蓄电池充电，设一辆装有这种发电装置、质量为2 t的汽车，在一个连续下坡路段竖直高度下降了60 m，其重力势能转换为电能的效率为10%，则在这过程中这辆汽车通过这种装置产生的电能为(g＝10 m/s2)()A．120 J B．1 200 J C．12 000 J D．120 000 J答案 D解析根据能量守恒，在该过程中重力势能转化为电能且效率为10%，则产生的电能为：E＝mgh×10%＝2 000×10×60×10% J＝120 000 J.5．用恒力F向上拉一物体，使其由地面处开始加速上升到某一高度．若该过程空气阻力不能忽略，则下列说法中正确的是()A．力F做的功和阻力做的功之和等于物体动能的增量B．重力所做的功等于物体重力势能的增量C．力F做的功和阻力做的功之和等于物体机械能的增量D．力F、重力、阻力三者的合力所做的功等于物体机械能的增量答案 C解析由动能定理可知，力F和阻力还有重力所做的总功等于物体动能的增量，故选项A错；克服重力所做的功等于物体重力势能的增量，选项B错；力F做的功和阻力做的功之和等于物体机械能的增量，选项C对，D错．6.(多选)如图1所示，楔形木块abc固定在水平面上，粗糙斜面ab和光滑斜面bc与水平面的夹角相同，顶角b处安装一定滑轮．质量分别为M、m(M>m)的滑块通过不可伸长的轻绳跨过定滑轮连接，轻绳与图1斜面平行．两滑块由静止释放后，沿斜面做匀加速运动．若不计滑轮的质量和摩擦，在两滑块沿斜面运动的过程中()A．两滑块组成系统的机械能守恒B．重力对M做的功等于M动能的增加C．轻绳对m做的功等于m机械能的增加D．两滑块组成系统的机械能损失等于M克服摩擦力做的功答案CD解析两滑块释放后，M下滑、m上滑，摩擦力对M做负功，系统的机械能减少，减少的机械能等于M克服摩擦力做的功，选项A错误，D正确．除重力对滑块M做正功外，还有摩擦力和绳的拉力对滑块M做负功，选项B错误．绳的拉力对滑块m做正功，滑块m机械能增加，且增加的机械能等于拉力做的功，选项C正确．7．如图2所示，物体A的质量为m，置于水平地面上，A的上端连一轻弹簧，原长为L，劲度系数为k.现将弹簧上端B缓慢地竖直向上提起，使B点上移距离为L，此时物体A也已经离开地面，则下列说法中正确的是()A．提弹簧的力对系统做功为mgL 图2 B．物体A的重力势能增加mgLC．系统增加的机械能小于mgLD．以上说法都不正确答案 C解析由于将弹簧上端B缓慢地竖直向上提起，可知提弹簧的力是不断增大的，最后大小等于A物体的重力，因此提弹簧的力对系统做功应小于mgL，A选项错误．系统增加的机械能等于提弹簧的力对系统做的功，C选项正确．由于弹簧的伸长，物体升高的高度小于L，所以B选项错误．8．如图3所示，一根原长为L的轻弹簧，下端固定在水平地面上，一个质量为m的小球，在弹簧的正上方从距地面为H处自由下落压缩弹簧．若弹簧的最大压缩量为x，小球下落过程受到的空气阻力恒为F f，则小球下落过程中()图3A．小球动能的增量为mgHB．小球重力势能的增量为mg(H＋x－L)C．弹簧弹性势能的增量为(mg－F f)(H＋x－L)D．系统机械能减小量为F f H答案 C解析 根据动能定理可知，小球动能的增量为零，A 错误；小球重力势能的增量为－mg (H ＋x －L )，B 错误；由能量守恒，可知弹簧弹性势能的增量为(mg －F f )(H ＋x －L )，C 正确；系统除重力与弹力做功外，还有空气阻力做负功，故系统机械能减小量为F f (H ＋x －L )，D 错误．9．(多选)(2016·平湖市联考)如图4所示，一固定斜面倾角为30°，一质量为m 的小物块自斜面底端以一定的初速度沿斜面向上做匀减速运动，加速度大小等于重力加速度的大小g .若物块上升的最大高度为H ，则此过程中，物块的( )图4A ．动能损失了2mgHB ．动能损失了mgHC ．机械能损失了mgHD ．机械能损失了12mgH 答案 AC解析 运动过程中有摩擦力做功，考虑运用动能定理和功能关系．物块以大小为g 的加速度沿斜面向上做匀减速运动，运动过程中F 合＝mg ，由受力分析知摩擦力F f ＝12mg ，当上升高度为H 时，位移x ＝2H ，由动能定理得ΔE k ＝－2mgH ，选项A 正确，B 错误；由功能关系知ΔE ＝W f ＝－12mgx ＝－mgH ，选项C 正确，D 错误． 10．在奥运比赛项目中，高台跳水是我国运动员的强项．质量为60 kg 的跳水运动员进入水中后受到水的阻力做竖直向下的减速运动，设水对他的阻力大小恒为2 600 N ，那么在他减速下降2 m 的过程中，下列说法正确的是(g 取10 m/s 2)( )A ．他的动能减少了5 200 JB ．他的重力势能减少了1 200 JC ．他的机械能减少了4 000 JD ．他的机械能保持不变答案 B解析 在运动员减速下降2 m 的过程中，运动员受重力和阻力，由动能定理得(mg －F )h ＝ΔE k ，解得ΔE k ＝－4 000 J ，A 错误；W G ＝－ΔE p ＝mgh ＝1 200 J ，他的重力势能减少了1 200 J ，B 正确；除了重力之外的力做功等于机械能的变化，故W 外＝W F ＝－Fh ＝5 200 J ，他的机械能减少了5 200 J ，C 、D 错误．11．(多选)如图5所示，轻质弹簧的一端与固定的竖直板P 拴接，另一端与物体A 相连，物体A 静止于光滑水平桌面上，右端接一细线，细线绕过光滑的定滑轮与物体B 相连．开始时用手托住B ，让细线恰好伸直，然后由静止释放B ，直至B 获得最大速度．下列有关该过程的分析正确的是( )图5A ．B 物体的机械能一直减小B ．B 物体的动能的增加量等于它所受重力与拉力做的功之和C ．B 物体机械能的减少量等于弹簧的弹性势能的增加量D ．细线拉力对A 做的功等于A 物体与弹簧所组成的系统机械能的增加量答案 ABD解析 把A 、B 和弹簧看作一个系统，系统机械能守恒，在B 下落直至B 获得最大速度过程中，A 的动能增大， 弹簧弹性势能增大，所以B 物体的机械能一直减小，选项A 正确；由动能定理，B 物体的动能的增加量等于它所受重力与拉力做的功之和，选项B 正确；B 物体机械能的减少量等于弹簧的弹性势能的增加量与A 动能增加量之和，选项C 错误；对A 和弹簧组成的系统，由功能关系，细线拉力对A 做的功等于A 物体与弹簧所组成的系统机械能的增加量，选项D 正确．12．(多选)如图6所示，轻质弹簧一端固定，另一端与一质量为m 、套在粗糙竖直固定杆A 处的圆环相连，弹簧水平且处于原长．圆环从A 处由静止开始下滑，经过B 处的速度最大，到达C 处的速度为零，AC ＝h .圆环在C 处获得一竖直向上的速度v ，恰好能回到A .弹簧始终在弹性限度内，重力加速度为g .则圆环( )图6A ．下滑过程中，加速度一直减小B ．下滑过程中，克服摩擦力做的功为14m v 2 C ．在C 处，弹簧的弹性势能为14m v 2－mgh D ．上滑经过B 的速度大于下滑经过B 的速度答案 BD解析 由题意知，圆环从A 到C 先加速后减速，到达B 处的加速度减小为零，故加速度先减小后增大，故A 错误；根据能量守恒，从A 到C 有mgh ＝W f ＋E p ，从C 到A 有12m v 2＋E p ＝mgh ＋W f ，联立解得：W f ＝14m v 2，E p ＝mgh －14m v 2，所以B 正确，C 错误；根据能量守恒，从A 到B 的过程有12m v 2B ＋ΔE p ′＋W f ′＝mgh ′，B 到A 的过程有12m v B ′2＋ΔE p ′＝mgh ′＋W f ′，比较两式得v B ′>v B ，所以D 正确．13．如图7所示，某工厂用传送带向高处运送物体，将一物体轻轻放在传送带底端，第一阶段物体被加速到与传送带具有相同的速度，第二阶段与传送带相对静止，匀速运动到传送带顶端．下列说法正确的是( )图7A ．第一阶段摩擦力对物体做正功，第二阶段摩擦力对物体不做功B ．第一阶段摩擦力对物体做的功等于第一阶段物体动能的增加量C ．第一阶段物体和传送带间摩擦产生的热等于第一阶段物体机械能的增加量D ．物体从底端到顶端全过程机械能的增加量大于全过程摩擦力对物体所做的功答案 C解析 对物体受力分析知，其在两个阶段所受摩擦力方向都沿斜面向上，与其运动方向相同，摩擦力对物体都做正功，A 错误；由动能定理知，合外力做的总功等于物体动能的增加量，B 错误；物体机械能的增加量等于摩擦力对物体所做的功，D 错误；设第一阶段运动时间为t ，传送带速度为v ，对物体：x 1＝v 2t ，对传送带：x 1′＝v t ，摩擦力产生的热量Q ＝F f x 相对＝F f (x 1′－x 1)＝F f ·v 2t ，机械能增加量ΔE ＝F f ·x 1＝F f ·v 2t ，所以Q ＝ΔE ，C 正确． 14．如图8所示，ABCD 为固定在竖直平面内的轨道，其中ABC 为光滑半圆形轨道，半径为R ，CD 为水平粗糙轨道，一质量为m 的小滑块(可视为质点)从半圆形轨道中点B 由静止释放，滑至D 点恰好静止，CD 间距为4R .已知重力加速度为g .图8(1)求小滑块与水平面间的动摩擦因数；(2)求小滑块到达C 点时，小滑块对圆轨道压力的大小；(3)现使小滑块在D 点获得一初动能，使它向左运动冲上圆轨道，恰好能通过最高点A ，求小。
能量守恒定律与能源
水电站：水的机械能转化为电能
6
水果电池：化学能转化为电能
7
三、能的转化
不同形式的能之间可以在一定条件的情况下相互 转化，而且在转化过程中总量保持不变。
四.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。
重力做功：重力势能和其他能相互转化
弹力做功：弹性势能和其他能相互转化
8
在一定条件下，各种形式的能量可以相互 转化和转移
能量转移： 运动的甲钢球碰击静止的乙钢球； 在热传递过程中。 特点： 能量的形式没有变 能量转化：
小朋友滑滑梯； 水力发电；火力发电； 电流通过电热器时。
特点：
能量的形式发生变化
9
1、指出下列现象中能量的转化或转移情况： （1）人在跑步时，身体发热（ （2）风吹动帆船前进（ 化学能转化为内能）
风的机械能转移到帆船上 ）
WG mgh 1 mgh 2
由以上两式可以得到： 1 1 2 2 W f m v2 m v 1 m gh 2 m gh 1 2 2
1 1 2 2 m v2 m gh mv 2 1 m gh 1 2 2
E2 E1 E
16
内能由火炉转移给水 （3）放在火炉旁的冷水变热（ ）
（4）电流通过灯泡，灯泡发光（ （5）植物进行光合作用（ 电能转化为光能） ）
10
光能转化为化学能
五.能量守恒定律
①内容： 能量既不可会消灭，也不会创生，它只会从 一种形式转化为其他形式，或者从一个物体 转移到另一个物体，而在转化和转移过程中， 能量的总量保持不变． ②定律的表达式 E初＝E终 ；△E增＝△E减
G外
请你分析一下，高处水槽 wG外 E E2 E1
能量守恒定律与能源
能量守恒定律与能源
能量守恒定律是物理学中的一个基本定律，它指出在一个封闭系统中，能量的总量是保持不变的。
换句话说，能量既不能被创造，也不能被销毁，只能在不同形式之间进行转化。
能源是能够进行有用工作的物质或物理系统的内部性质。
能源可以以不同的形式存在，包括热能、动能、电能、化学能等。
能源是人类生产和生活的重要资源，对于社会经济的发展至关重要。
能源与能量守恒定律的关系在于能源是能量的一种表现形式。
能量守恒定律告诉我们能量不会凭空消失，只能进行转化。
当能源从一种形式转化为另一种形式时，能量的总量保持不变。
例如，当燃料燃烧时，化学能转化为热能和机械能。
这种转化过程中，能源的形式发生了变化，但能量的总量保持不变。
因此，能源的利用涉及到对能量守恒定律的应用。
通过合
理地转化和利用能量，人们可以实现能量的最大化利用，
从而提高能源利用效率，减少能源浪费，保护环境。
同时，能源供需平衡的问题也需要考虑能量守恒定律，确保能源
的稳定供应。
《能量守恒定律与能源》教案
《能量守恒定律与能源》教案一、教学目标：1. 让学生理解能量守恒定律的概念，掌握能量守恒定律的表述和意义。
2. 让学生了解能源的分类和特点，理解能源转化和利用的原理。
3. 培养学生运用能量守恒定律分析和解决实际问题的能力。
4. 提高学生对能源问题的关注度，培养学生的环保意识和可持续发展观念。
二、教学内容：1. 能量守恒定律的概念和表述2. 能量守恒定律的证明和意义3. 能源的分类和特点4. 能源转化和利用的原理5. 能源问题和可持续发展三、教学重点与难点：1. 教学重点：能量守恒定律的概念、表述、意义，能源的分类、特点和利用，能源问题及可持续发展。
2. 教学难点：能量守恒定律的证明，能源转化和利用的原理。
四、教学方法：1. 采用问题驱动法，引导学生思考和探讨能量守恒定律及其在能源问题中的应用。
2. 利用案例分析法，介绍不同能源的特点和利用方式，培养学生分析实际问题的能力。
3. 采用小组讨论法，让学生分组讨论能源问题和可持续发展，提高学生的合作意识。
4. 利用多媒体教学，展示能源利用的图片和视频，增强学生的直观感受。
五、教学安排：1. 第一课时：能量守恒定律的概念和表述2. 第二课时：能量守恒定律的证明和意义3. 第三课时：能源的分类和特点4. 第四课时：能源转化和利用的原理5. 第五课时：能源问题和可持续发展六、教学评价：1. 课堂问答：通过提问学生对能量守恒定律的理解和应用，检查学生对知识的掌握程度。
2. 小组讨论：评估学生在小组讨论中的参与度和表现，以及对能源问题和可持续发展的理解。
4. 期末考试：设置有关能量守恒定律和能源问题的试题，以评估学生对整个课程内容的掌握情况。
七、教学资源：1. 教材：《物理学》、《能源科学》等相关教材。
2. 多媒体课件：制作有关能量守恒定律和能源问题的多媒体课件。
3. 视频资料：收集与能源利用和可持续发展相关的视频资料。
4. 网络资源：利用互联网查找最新的能源问题和政策信息。
能量守恒定律与能源
（3）永动机梦想的破灭 此外，人们还提出过利用轮子的惯性、细管子的毛细 作用、 电磁力、流水等获得有效动力的种种永动机设 计方案，但都无一例外地失败了。 （4）永动机的启示 它从反面给人类以启迪：永动机不可能制成，是不是 说明自然界存在着一条法则，它使我们不可能无中生 有地获得能量？也就是说自然界各种能量之间存在着 一定的转化关系。
氢能是宇宙中含量最丰富的元素之一，
就可经提取出无穷无尽的氢。氢运输方便，
用作燃料不会污染环境，重量又轻，优点很
多。前苏联试用氢为“图-155”型飞机的燃
料已经初步得成功，各国正积极试验用氢作
为汽车的燃料。氢无疑也是人类未来要优先
利用的能源之一。
风能利用技术的不断革新，使这种丰富的 无污染能源正重放异彩。 地热能:目前世界上已有近二百座地热发电 站投入了运行，装机容量数百万千瓦。研究表 明，地热能的蕴藏量相当于地球煤炭储量热能 的1.7亿倍，可供人类消耗几百亿年，真可谓取 之不尽、用之不竭，今后将优先利用开发。
波浪能主要的开发形式是海洋潮汐发电。80 年代中期挪威成功地建成一座小型潮汐发电站， 让涨潮的海小冲进有一定高度的贮水池，池水下 溢即可发电。已经在设计的单座潮汐电站，其它 发电量可供一个30万人口的城市使用。
消耗任何燃料或动力，却不停 地运转，源源不断的对外做功 呢？ （2）永动机的梦想 大约在1570年，意大利有一位 教授叫泰斯尼尔斯，提出用 磁石的吸力可以实现永动机。他的设计如图所示，A是 一个磁石，铁球C受磁石吸引可沿斜面滚上去，滚到上 端的E处，从小洞B落下，经曲面BFC返回，复又被磁石 吸引，铁球就可以沿螺旋途径连续运动下去。
2.一小滑块放在如图所示 的凹形斜面上，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 所做的功的大小（绝对 为A，斜面对滑块的作用力所做的功的大小为B， 值） 重力做功的大小为G，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？
能量守恒定律与能源课件
即为太阳的辐射功率 P。
上述球面的面积为 4πr2,其中 r=1.5×1011 m,所以辐射功率
P≈4πr2×0.163 W≈4π×(1.5×1011×102)2×0.163 W≈4.6×1026 W。
答案:(1)4.2 J (2)4.6×1026 W
摩擦力做功与机械能的变化
类别 比较
静摩擦力
滑动摩擦力
所做的功的大小(绝对值)为 A,斜面对滑块的作用力所做的功的大小
为 B,重力做功的大小为 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
,滑块的重力势能的改变等于
,滑块机械能(指
动能与重力势能之和)的改变等于
。
解析:根据功能关系,动能的改变等于外力做功的代数和,其中做 负功的有空气阻力,斜面对滑块的作用力(因弹力不做功,实际上为 摩擦阻力做的功),因此 ΔEk=A-B+C-D;重力势能的减少等于重力做 的功,因此 ΔEp=-C;滑块机械能的改变等于重力之外的其他力做的 功,因此 ΔE=A-B-D。
预习交流 2 近几年流行一种“自发电电动车”,基本原理是将一小型发电机 紧靠车轮处,车轮转动时,带动发电机运转,发出的电又继续供给电动 车,你认为仅靠这种方式,电动车能持续运动下去吗? 提示:仅靠这种方式,不能使电动车持续运动下去,因为靠这种方 式,只能将电动车的一部分能量收集起来,但电动车运动时受到的阻 力做负功,不断把电动车的机械能转化为内能,根据能量守恒定律,要 想使电动车持续运动下去,必须不断地给电动车补充新的能量,如用 脚蹬电动车或给电动车的电源充电。
能量的 只有能量的转移,而 既有能量的转移,又有能
转化
没有能量的转化
7.10能量守恒定律与能源
机械能守恒定律成立的条件是什么? 机械能守恒定律成立的条件是什么? 机械能守恒定律成立的条件是只有重力或弹 机械能守恒定律成立的条件是只有重力或弹 力做功． 力做功． 当外力(除了重力 A状 外力( ：物体从 思考：物体从A 思考 思考：物体从A 思考：物体从A状 或弹力以外的力)对物 态到B 态到B状态过程中 态到B 态到B状态过程中 体做功时， 体做功时，系统的机 机械能是否守恒? 机械能是否守恒? B 机械能是否守恒? A 机械能是否守恒? 外力对 械能不守恒。 械能不守恒。 如果不守恒， 如果不守恒，原因 物体做正功， 物体做正功，物体机 匀 匀 是什么， 是什么，机械能是 速 速 械能增加； 械能增加；外力对物 下 上 怎样变化的? 怎样变化的? 体做负功， 体做负功，物体机械 落 升 能减少。 能减少。 A B
学 以 致 用
一个物体沿粗糙斜面匀速滑下， 一个物体沿粗糙斜面匀速滑下，则下列说法正确的 是（ D ） A、物体机械能不变，内能也不变 物体机械能不变， B、物体机械能减小，内能不变 物体机械能减小， C、物体机械能减小，内能增大，机械能与内能总 物体机械能减小，内能增大， 量减小 D、物体机械能减小，内能增大，机械能与内能总 物体机械能减小，内能增大， 量不变
能量守恒定律与能源
能量守恒定律的建立过程 亥姆霍兹
亥姆霍兹（ 1821—1894 ），德国 物理学家和生理学家。 1821 年 10 月 31 日生于柏林波茨坦的一个中学教师家庭。 中学毕业后在军队服役 8 年，取得公费 进入在柏林的皇家医学科学院，并柏林 大学旁听。 1842 年获医学博士学位后， 被任命为波茨坦驻军军医。 1847年他在新成立的德国物理学会发表了著名的“关 于能量的守恒”的讲演，第一次用数学方式系统地阐述了 能量守恒原理 。
1840 年，他发现将通 电的金属 丝放入水 中 ， 水 会发热，通过精密的测试 ， 焦耳发现 了电热之 间的关 系－焦耳定律。
焦耳从1840－1878年近40年的时间里，研究了电流的热 效应，研究了空气压缩时温度的升高，以及化学，机械作用 之间的联系，他做了400多次实验，为能量守恒定律的确立奠 定了坚实的实验基础。
课堂练习
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，依次是（ A ） A. 柴薪时期、煤炭时期、石油时期 B. 柴薪时期、石油时期、煤炭时期 C. 煤炭时期、石油时期、电力时期 D. 畜力时期、热力时期、电力时期 2．关于能量耗散，下列说法中正确的是（ CD ） 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，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
1、能源
指能够提供可利用能量的物质，它是人类活 动的物质基础。
能 源
分 类
（1）从人类开发能源的历史划分
常规能源：如煤、石油、天然气、水能等
新能源：如核能、风能、太阳能、地热能、 海洋能等
能量守恒定律和能源
技术发展
随着科技的不断进步，可再生能源的转换效率和可靠性得到显著提高。例如，太阳能光伏 发电和风力发电的技术已经越来越成熟。
环境效益
可再生能源的开发与利用有助于减少化石燃料的消耗和碳排放，从而保护环境、减缓全球 气候变化。同时，可再生能源还有助于减少对传统能源的依赖，保障国家能源安全。
02
在只有重力和弹簧弹力做功的情况下，系统内动能和势 能可以相互转化，但总机械能保持不变。
03
系统在绝热过程中，不与外界交换热量，其内能亦保持 不变。
定律的物理意义
能量守恒定律是自然界普遍规律之一，它深刻揭示了各种形式的能量之间 的相互转化和守恒关系。
任何物理系统都必须满足能量守恒定律，它是物理学中最重要的基本定律 之一。
通过核裂变或核聚变将 核能转化为热能。
电磁感应
通过磁场变化将机械能 转化为电能。
光合作用
通过光能将太阳能转化 为化学能。
能源的品质与能量转换效率
能源品质
指能源的纯度、清洁度以及使用过程中的安全性。高品质的 能源具有高纯度、低污染的特点，如天然气相对于煤炭来说 品质更高。
能量转换效率
指能源在转换过程中有效能量的比例。高效的能量转换意味 着在产生相同数量的有效能量时，消耗的原始能量更少，如 热电联产相对于单独的火力发电具有更高的能量转换效率。
能源回收
利用余热、余压等废弃能源，实现能源的循 环利用，提高能源利用效率。
D
国际能源合作与政策导向
国际能源组织
参与国际能源组织，加强国际能源政策对话 与合作。
跨国能源项目
推动跨国能源项目合作，实现能源资源共享 和优化配置。
能量守恒定理与能源
• 常见功的几种功能关系 能量转化
重力做功
重力势能和其他形式的能相 互转化
弹力做功
弹性势能和其他形式的能相 互转化
合外力做功
动能和其他形式的能相互转 化
除重力、系统
• 二、对能量守恒定律的理解
•
ΔE1减＝ΔE2增
•
• (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．
能量守恒定律的应用
• 【典例2】 如图7-10-1所示，质量为m的木块 以速度v0滑上原来静止的质量为M的木板，水 平地面光滑，木块和木板间的动摩擦因数为μ， 木板长为L，当木块运动到木板的另一端时， 它们的速度分别是v1和v2，木板位移为l.求：
• (1)摩擦力分别对m、M所做的功．
• (2)m、M的动能各变化了多少？
• 【典例1】 在最近几年的夏季家电市场上出现一 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至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．这样会频繁启动，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
的特
•温馨提示 能量守恒定律是最普遍、最重要、 最可靠的定律之一．
• 二、能源和能量耗散
•
• 燃料燃烧时把自己的热量释放出去，电池中 的 化 学 能 转 化 为 电内能能，光它能又 通 过 灯 泡 转 化 成
7.10能量守恒定律与能源学参
7.10能量守恒定律与能源【自主学习】1.能量守恒定律:（1)导致能量守恒定律最后确立的两类重要事实是：确认了永动机的不可能性和发现了各种自然现象之间的和转化；（2)内容：能量既不会凭空，也不会凭空，它只能从一种形式为另一种形式，或者从一个物体到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量。
2.能源和能量耗散：（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；（3)燃料燃烧时，一旦把热量释放出去，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，这种现象叫做能量耗散；（4)能量耗散表明，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，但在可利用的品质上了，从便于利用的变成的了。
这是能源危机的深层次的含意，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；（5)能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程的。
【课堂探究】一、能量守恒定律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。
原因是纸带和打点计时器之间的摩擦力和空气阻力对实验器材的作用。
这是否说明有一部分能量消失了呢？2.生活中还有很多能量转化或转移的例子，请同学们举出几例，并说明其中的能量转化或转移过程?3.历史上曾有人设想制造一种不需要消耗任何能源就可以不断做功的机器，即永动机，这样的机器能不能制成？为什么？4.能量守恒定律说明：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。
该定律是贯穿整个物理学的基本规律之一。
高三物理教案：《能量守恒定律与能源》教学设计
高三物理教案：《能量守恒定律与能源》教学设计一、教材分析《能量守恒定律与能源》是人教版高中物理必修二第七章《机械能》第十节的教学内容，主要学习能量守恒定律和能源、能量耗散的定义。
感知我们周围能源的耗散，树立节能意识。
二、教学目标知识与技能理解能量守恒定律，知道能源和能量耗散。
过程与方法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、态度与价值观感知我们周围能源的耗散，树立节能意识。
三、教学重点难点教学重点能量守恒定律的内容。
教学难点理解能量守恒定律的确切含义。
四、学情分析我们的学生属于平行分班，没有实验班，学生已有的知识和实验水平有差距。
需要教师指导并多给实例分析给予直观的认识。
五、教学方法探究、讲授、讨论、练习六、课前准备1．学生的学习准备：预习《能量守恒定律与能源》，并填写学案。
2．教师的教学准备：多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案。
七、课时安排：1课时八、教学过程(一)预习检查、总结疑惑检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑，使教学具有了针对性。
（二）情景导入、展示目标。
教师首先提问：我们已学习了多种形式的能，请同学们说出你所知道的能量形式。
我们还知道不同能量之间是可以相互转化的，请你举几个能量转化的例子。
设计意图：步步导入，吸引学生的注意力，明确学习目标。
（三）合作探究、精讲点拨。
引入新课教师活动：提出问题：我们已学习了多种形式的能，请同学们说出你所知道的能量形式。
我们还知道不同能量之间是可以相互转化的，请你举几个能量转化的例子。
学生活动：思考并回答问题，列举实例。
教师活动：演示实验1：在一个玻璃容器内放入沙子，拿一个小铁球分别从某一高度释放，使其落到沙子中。
思考：小球运动过程中机械能是否守恒？请说出小球运动过程中能量的转化情况。
演示实验2：在盛有水的玻璃容器中放一小木块，让小木块在水中上下浮动，过一段时间，小木块停止运动。
思考：小木块运动过程中机械能是否守恒？请说出小球运动过程中能量的转化情况。
能量守恒定律与能源一
朔城区一中高一年级物理导学案（重）1．能量守恒定律的内容．2．应用能量守恒定律解决问题．重点：应用能量守恒定律解决问题．难点：能量转化的方向性．二、基础知识梳理1、能量守恒定律（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的过程。
且做了多少功,就有能量发生转化(或转移),因此,功是能量转化的。
(2)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.(3)定律的表达式：①②2、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起来这种现象叫做能量的耗散。
三、问题探究（1）讨论：既然能量是守恒的，不可能消灭，为什么我们还要节约能源？（2）什么是能量耗散？能量耗散与能量守恒是否矛盾，该怎样理解？四、典例剖析某海湾共占面积1．0 107m2，涨潮时水深20 m，此时关上水坝闸门，可使水位保持20m不变．退潮时，坝外水位降至18 m．假如利用此水坝建水力发电站，重力势能转化为电能的效率是10％，每天有两次涨潮．该电站一天能发出多少电能?五.实战演练1．利用下列哪种能源时，不会给人类带来污染( )A．煤B．石油C．天然气D．太阳能2．下列说法中正确的是( )A．功和能是相同的概念，所以它们的单位相同B．功和能是两个不同的概念C．做功总伴有能量转化或转移D．功是能量转化的量度3.下列关于对能的转化和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．某个物体的能减少，必然有其他物体的能增加C．永动机随社会科技的发展而发展，迟早会研制成功D．石子从空中下落，最后停止在地面上，说明机械能消失了4.一小滑块放在如图所示的凹形斜面上，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。
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通过以上分析我们知道了：
能量的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。 正是因为能量转化的方向性，能 量的利用受这种方向性的制约，所 以能量的利用是有条件的，也是有 代价的．
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
E初＝E终
；△E增＝△E减
导致能量守恒定律最后确立的两类重要事 实是确立了永动机的不可能性和发现了各种自 然现象之间的相互联系与转化．
1、了解人类应用能源的历程，能源对人类社会发展 所起的作用；人类在利用能源的同时也对环境造成 了严重污染。
人类利用能源大致经历了三个时期，即柴薪时期，煤炭时期， 石油时期。 一次能源：是指直接取自自然界没有经过加工转换的各种 能量和资源 二次能源：由一次能源经过加工转换以后得到的能源产品
于绳索的动能不变，增加的必是重力势能，重力 势能增加是重心升高的结果。正确选项为A。
5、在一间隔热很好的密闭房间中，把正在工作的 学以致用 电冰箱门打开，室内空气温度将 ( A ) A．升高． B．不变． C．降低 D．不可能升高．
四.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。 重力做功：重力势能和其他能相互转化 弹力做功：弹性势能和其他能相互转化
能量守恒定律
⑴、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，而在转化或转移过程中，能量的总量 保持不变． ⑵、定律的表达式
4、一质量均匀、不可伸长的绳索，重为G， A、B两端固定在天花板上，如图所示。现在 最低点C处施加一竖直向下的力，将最低点缓 B A A 慢拉至D点。在此过程中，绳的重心位置 C （ ） D A. 逐渐升高 B. 逐渐降低 C. 先降低后升高 D. 始终不变 解析 外力对绳索做功，绳索的机械能增加。由
【复习】
动能定理的内容
合外力对物体做的总功等于物体在这个 过程中动能的变化 机械能守恒定律的内容
在只有重力或弹力做功的物体系统内，动 能与势能可以相互转化，而总的机械能保物理组
我们已经知道的能量形式
一个物体能够对外做功，我们就说 这个物体具有能量。
定义
机械能（重力势能、弹性势能、动能） 风能、电能、光能、内能、核能、 生物能、化学能、太阳能
一个物体能够对外做功，我们就说这个物体具有 等等 能量。
各种形式的能量是可以相互转化的
食物具有化 学能，我们的身 体把这种化学能 转化成为维持生 命所必须的内能 和机械能。
风能转化为电能
重力势能转化为电能
电能转化为机械能 电能转化为内能
三、能的转化
不同形式的能之间可以在一定条件的情况下相互 转化，而且在转化过程中总量保持不变。
燃料燃烧时一旦把自己的热量释放出去， 它就不会再次自动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 过灯泡转化成内能和光能，热和光被其他 物质吸收后变为周围环境的内能，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．
能量耗散与能量守恒是否矛盾， 该怎样理解?
能量耗散和能量守恒并不矛盾，能量耗散表明， 在能源利用的过程中，即在能量的转化过程中， 能量在数量上并没有减少．但是可利用的品质上 降低了，从便于利用变为不便于利用了。这是节 约能源的根本原因． 这说明能量的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．
核 能 深 圳 大 亚 湾 核 电 站
问题讨论 指出下列现象中能量的转化或转移情况：
（1）人在跑步时，身体发热（ 化学能转化为内能 ） （2）风吹动帆船前进（ 风的机械能转移到帆船上） （3）放在火炉旁的冷水变热（ 内能由火炉转移给水） （4）电流通过灯泡，灯泡发光（ 电能转化为光能 ） （5）植物进行光合作用（ 光能转化为化学能） （6）用毛巾反复擦背，感觉后背热了
（
机械能转化为内能
）
1、在下列能源中，属于一次可再生能源的是（ AC A．太阳能 B．石油 C．风能 D．天然气
）
2、在下列能源中，属于二次能源的是 ( BC A．水能 B．电能 C．焦炭 D．核能
)
3、在下列能源中，属于未来的理想清洁能源的是 (
ABCD )
A．氢能 B．核能 C．太阳能 D．风能
内能总是自发地从高温 物体向低温物体转移 而不会自发的由低温物 体向高温物体转移
机械能可以全部转化为内 能 而内能不可全部转化为机 械能而不引起其他变化 热机的效率不可能1000/0
（第二类永动机不可能存在）
例如：一辆行驶的小轿车，燃料燃烧产生的内能有370/0通过 发动机散热系统排出，370/0直接由排气管排出，有260/0变为 发动机输出的机械能