§7.10能量守恒定律与能源
7.10能量守恒定律与能源
能量耗散
由于取暖和使用电器，室内温度比室外高。热 量散失到室外后，不能回收重新利用。
这种现象叫做能量的耗散．
能量耗散
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，但从便于 利用变成不便于利用的了。 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。
内 容
某种形式的能减少，一定有其他形式的能量增加，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。
永动机
蒸汽机消耗煤炭，内燃机消耗汽油或柴油，电 动机消耗电力，有没有一种机器，它不消耗任 何燃料或动力，却可以不停地运转，源源不断 的对外做功呢？这种机器被称为永动机。
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能量守恒定律与能源
能源
能源：凡是能够提供可利用能量的物质统称为 能源 能源的分类 一次能源和二次能源 可再生能源与不可再生能源 常规能源与新能源 清洁能源与非清洁能源
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 物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中 其总量不变 。
我们要节约的是什么能源？
环境污染
小结
一、能量守恒定律
能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一
种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移
到另外一个物体，而在转化和转移的过程中，
能量的总和保持不变．
二、能量耗散
1．内容：能量转化具有3．永动机是不可能制成的．
随堂练习
随堂练习
6、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 B、物体机械能减小，内能不变 C、物体机械能减小，内能增大，机械能与内 能总量减小
7.10 能量守恒定律与能源
7.10 能量守恒定律与能源（学案）学习目标:理解能量守恒定律，知道能源和能量耗散学习重点: 1．能量守恒定律的内容．2．应用能量守恒定律解决问题．学习难点: 1．理解能量守恒定律的确切含义．2．能量转化的方向性。
主要内容:一、能量守恒定律（阅读课本第75页内容）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外一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总和保持不变．这个规律就是能量守恒定律阅读材料：能量守恒定律是建立在自然科学发展的基础上的，从16世纪到18世纪．经过伽利略、牛顿，惠更斯、莱布尼茨以及伯努利等许多物理学家的认真研究，使动力学得到了较大的发展，机械能的转化和守恒的初步思想，在这一时期已经萌发．18世纪末和19世纪初，各种自然现象之间联系相继被发现．伦福德和戴维的摩擦生热实验否定了热质说．把物体内能的变化与机械运动联系起来．1800年发明伏打电池之后不久，又发现了电流的热效应、磁效应和其他的一些电磁现象．这一时期，电流的化学效应也被发现，并被用来进行电镀．在生物学界，证明了动物维持体温和进行机械活动的能量跟它所摄取的食物的化学能有关，自然科学的这些成就，为建立能量守恒定律作了必要的准备．能量守恒定律的最后确定，是在19世纪中叶由迈尔、焦耳和亥姆霍兹等人完成．德国医生迈尔是从生理学的角度开始对能量进行研究的．1842年，他从“无不生有，有不变无”的哲学观念出发．表达了对能量转化和守恒思想，他分析了25种能量的转化和守恒现象，成为世界上最先阐述能量守恒思想的人．英国物理学家焦耳从1840年到1878年将近40年的时间里．研究了电流的热效应，压缩空气的温度升高以及电、化学和机械作用之间的联系，做了400多次实验，用各种方法测定了热和功之间的当量关系，为能量守恒定律的发现奠定了坚实的实验基础．在1847年，当焦耳宜布他的能量观点的时候，德国学者亥姆霍兹在柏林也宜读了同样课题的论文．在这篇论文里，他分析了化学能、机械能、电磁能、光能等不同形式的能的转化和守恒，并且把结果跟永动机不可能制造成功联系起采，他认为不可能无中生有地创造一个永久的推动力，机器只能转化能量，不能创造和消灭能量．亥姆霍兹在论文里对能量守恒定律作了一个清晰、全面而且概括的论述，使这一定律为人们广泛接受．在19世纪中叶，还有一些人也致力于能量守恒地研究．他们从不同的角度出发，彼此独立地研究，却几乎同耐发现了这一伟大的定律．因此，能量守恒定律的发现是科学发展的必然结果．此时，能量转化和守恒定律得到了科学界的普遍承认．这一原理指出：自然界的一切物质都具有能量，对应于不同的运动形式，能量也有不同的形式，如机械运动的动能和势能，热运动的内能．电磁运动的电磁能，化学运动的化学能等，他们分别以各种运动形式特定的状态参量来表示。
7.10 能量守恒定律与能源 课件(人教版必修2)
核心要点突破
一、对功与能关系的理解 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 或转移)的过程．且做了多少功， 或转移 的过程 少能量发生转化(或转移 因此， 或转移)， 少能量发生转化 或转移 ，因此，功是能量 转化的量度． 转化的量认识
例1 (2011年浙江宁波高一检测 试说明下列 年浙江宁波高一检测)试说明下列 年浙江宁波高一检测
现象中能量是怎样转化的． 现象中能量是怎样转化的．
(1)在水平公路上行驶的汽车，发动机熄火之 在水平公路上行驶的汽车， 在水平公路上行驶的汽车 速度越来越小，最后停止． 后，速度越来越小，最后停止． (2)电风扇通电后开始转动，断电后转动着的 电风扇通电后开始转动， 电风扇通电后开始转动 风扇又慢慢停下来． 风扇又慢慢停下来． (3)火药爆炸产生燃气，子弹在燃气的推动下 火药爆炸产生燃气， 火药爆炸产生燃气 从枪膛发射出去，射穿一块钢板， 从枪膛发射出去，射穿一块钢板，速度减小 ． (4)用柴油机带动发电机发电，供给电动水泵 用柴油机带动发电机发电， 用柴油机带动发电机发电 抽水，把水从低处抽到高处． 抽水，把水从低处抽到高处．
2．不同形式的能量变化与不同的功对应 ． 能量的转化必须通过做功才能实现， 能量的转化必须通过做功才能实现，某种力 做功往往与某一具体形式的能量变化相联系 即功能关系． ，即功能关系． 常见的力做功与能量转化的对应关系如下( 常见的力做功与能量转化的对应关系如下 即功能关系) 即功能关系
即时突破， 即时应用 (即时突破，小试牛刀 即时突破 小试牛刀) 1．一质量为 kg的物体被人用手以 m/s ．一质量为1 的物体被人用手以2 的物体被人用手以 的速度竖直向上匀速提升1 ， 的速度竖直向上匀速提升 m，则下列说法 ) 正确的是(g取 正确的是 取10 m/s2)( A．物体上升过程中机械能守恒 ． B．物体的机械能增加10 J ．物体的机械能增加 C．合外力对物体做功2 J ．合外力对物体做功 D．物体克服重力做功2 J ．物体克服重力做功
7.10能量守恒与能源教学案
高一物理教案设计人：倪志业设计时间：2010.5.25 使用时间：2010年月日§7.10 能量守恒定律与能源【教学要求】：（一）知识与技能理解能量守恒定律，知道能源和能量耗散。
（二）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（三）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。
【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。
【教学方法】：教师启发、引导，学生自主阅读、思考，并讨论、交流学习成果。
高一物理学案设计人：倪志业设计时间：2010.5.25 使用时间：2010年月日使用人：______________ 班级：_____________§7.10 能量守恒定律与能源学案【学习目标】：（一）知识与技能理解能量守恒定律，知道能源和能量耗散。
（二）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（三）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。
【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。
【教学方法】：教师启发、引导，学生自主阅读、思考，并讨论、交流学习成果。
【教学过程】：一、自学导引：（一）能量守恒定律：阅读课本“能量守恒定律”，回答：1、能量守恒定律的内容是什么？2、引用教材上的话，说明导致能量守恒定律最后确立的两类重要事实是什么?3、举出生活中能量守恒的例子。
4、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？（二）能源与能量耗散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。
2、人类在利用能源的同时对环境造成了哪些严重污染。
3、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？4、我们为什么要节约能源呢?二、自我展示：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（）（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（）（6）用毛巾反复擦背，感觉后背热了（）2、思考：在一间隔热很好的密闭房间中，把正在工作的电冰箱门打开，室内空气温度将( )A．升高．B．不变．C．降低D．不可能升高．3、下列说法中正确的是（）A. 不同形式能量的转化是通过做功来实现的B. 做功的过程总是伴随着能量的转化（或转移）C. 某种形式的能量增加10J，一定有其他形式的能量减少10JD. 某个物体的能量减少10J，一定有其他物体的能量增加10J4、．能量耗散是指( )A．在能源的利用过程中，能量在数量上减少了。
7.10 能量守恒定律与能源课件PPT
2021/3/10
5
内容提要
一、能量守恒定律
二、能源和能量耗散
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 迈尔 焦耳 亥姆霍兹 3.能量守恒定律的内容
1.能源的分类 2·能源与社会发展 3.为什么要节约能源
10 能量守恒定律与能源
2021/3/10
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塔式太阳能热电站
电站有一个高塔，塔顶上装有锅炉，塔的周围装有平面反射
镜，它把阳光反射后集中在锅炉上，把锅炉内的工作物质水
加热成高温高压蒸汽。高温高压蒸汽通过管道输送到汽轮发
电机。 2021/3/10
太阳能 内能 机械能 电能 2
雷电
雷电是大气 中的一种放电现 象。雷雨云在形 成过程中，一部 分积聚起正电荷， 另一部分积聚起 负电荷，当这些 电荷积聚到一定 程度时，就产生 放电现象。
2021/3/10
内能 机械能
水能（动能、重力势能）
电能
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一 1（1）能量的转化
水果电池 化学能 电能
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机械能 内能
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一 1 （1）能量的转移
刚煮好的鸡蛋放入凉水中 内能：鸡蛋 凉水
2021/3/10
动能：风 帆船
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一 1（1）能量的转化
两个相同的铅球在光滑的水平面上相向运动， 碰撞后粘在一块。并静止在地面上
打雷放电时间极短，但电流异常强大。放电时产生的强光，
就是闪电。闪电时释放出的大量热能，能使局部空气温度瞬间升
高１万 —2万摄氏度。 电能 2021/3/10
7-10 能量守恒定律与能源-高中物理课件(人教版必修二)
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：例如运动的甲钢球碰击静止的乙钢球、在热传递过程中等等。
特点：能量的形式没有变
能量转化：例如小朋友滑滑梯、水力发电、火力发电、电流通过电热器 时等等。 特点：能量的形式发生变化
例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（ 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 ）
证明
∵ W合 = WG + W弹 + W其他 = ΔE动 又ΔE = ΔE重 + ΔE弹 + ΔE动 WG = -ΔE重, W弹 = -ΔE弹. ∴ W其他 = ΔE
当WG外＞0时，△E＞0，机械能增加
当WG外＜0时，△E＜0，机械能减少
【深化理解】
(1)能量既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。
解：根据动能定理，有
WG W f
1 2
mv22
1 2
mv12
取地面为参考平面，有：
WG mgh1 mgh2
Wf
1 2
mv22
1 2
mv12
mgh2
mgh1
1 2
mv22
mgh2
1 2
mv12
mgh1
E2
E1
E
1.下列对能的转化和守恒定律的认识正确的是 ( ABC ) 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器——永动机是不可能制成的 D.石子从空中落下，最后静止在地面上，说明机械能消失了
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
7.10能量守恒定律与能源
B. 逐渐降低
D. 始终不变
课堂练习
(1) E重 = - WG = - mgh 解：
(2)E动 =W合 F合 h mah 1 mgh 3
(3)以地面为重力势能参考平面
E E2 E1 1 2 mv 2 mgh mgh 2 3
h
2 故机械能减少了 3 mgh
能量之间有什么联系啊
能 量 守 恒 定 律
三、能量的转化
太阳能电站
太阳能
电能
能 量 守 恒 定 律
三、能量的转化
水电站
水的动能和重力势能
电能
能 量 守 恒 定 律
三、能量的转化
水果电池
化学能
电能
能 量 守 恒 定 律
三、能量的转化
内 燃 机 车
内 能 电 能
能 量 守 恒 定 律
三、能量的转化 光合作用 光 能
化 学 能
能 量 守 恒 定 律
思考： 有没有一种机器，它不消耗任何燃料或动力， 却可以不停地运转，源源不断的对外做功， 提供能量呢？ 这种机器被称为永动机。 行不行？
能 量 守 恒 定 律
思考： 在一定条件下，系统内的动能和势能相互转化， 但其和保持不变，即服从机械能守恒定律。
当其它形式的能量如电能、内能、化学能、 光能等参与转化时，是 否服从类似的规律呢？
能量守恒定律
四、能量守恒定律
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能 量的总量保持不变。 2、内涵：能够对外做功的物体具有能量； 能量具有多种形式，不同形式的能量之间可以相互 转化；能量也可以从一个物体转移到另一个物体； 能量在转化或转移过程中总量保持不变； 不同形式能量之间的转化是通过做功实现的。
7.10能量守恒定律与能源
（3）只有重力或弹力做功的系统，机械能守恒，即Fra bibliotekE1 E2
（4）除重力和弹力以外的其它力做的总功，等 于系统机械能的变化量，即
W其它 E
（5）一对滑动摩擦力对系统做的总功等于系统 内能的增加，即
fs相对 Q
动能的改变等于多少？
重力势能的改变等于多少？
机械能的改变等于多少？
如图所示，木块静止在光滑水平面上，质量为m 的子弹水平射入木块的深度为d时，子弹与木块相对 静止，在子弹射入木块的过程中，木块移动的距离为
L，木块对子弹的平均阻力为f，那么在这一过程中
A、木块的动能增量为 f L
B、子弹的动能减少量为 f（L+d）
10 第七章 机械能守恒定律 能量守恒定律与能源
一、能量守恒定律与能源
阅读课本81页、82页，回答下列问题。 1、能量守恒定律的内容
2、导致能量守恒定律最后确立的两类重要事实？ 3、机械能守恒定律发现过程中，有突出贡献的 三位科学家？ 4、人类对能源的利用经历了哪三个时期？
5、自然界的能量是守恒的为什么我们还要节约 能源？
二、功能关系（力学领域）
1. WG= EP 2. W弹= EP 3. W总= EK 4. 其它力做的功（重力、弹力 以外的力）与机械能的变化之间 的关系：W其它= E
一小滑块放在如图所示的凹形弧面上，用力 F沿斜面向下拉小滑块，小滑块沿弧面运动了一 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G，空气阻力做功的大 小为D。当用这些量表达时，滑块的
C、系统机械能的减少量为 f d
Ld
D、系统机械能的减少量为 f（L+d）
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。
2018版 第7章 10.能量守恒定律与能源 学业分层测评21
学业分层测评(二十一)(建议用时：45分钟)[学业达标]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【解析】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错误；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 错误；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正确；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错误．【答案】 C2．市面上出售一种装有太阳能电扇的帽子(如图7-10-7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()【导学号：50152146】图7-10-7A．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【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．【答案】 A3．(多选)为了探究能量转化和守恒，小明将小铁块绑在橡皮筋中部，并让橡皮筋穿入铁罐，两端分别固定在罐盖和罐底上，如图7-10-8所示．让该装置从不太陡的斜面上A处滚下，到斜面上B处停下，发现橡皮筋被卷紧了，接着铁罐居然从B处自动滚了上去．下列关于该装置能量转化的判断正确的是()图7-10-8A．从A处滚到B处，主要是重力势能转化为动能B．从A处滚到B处，主要是重力势能转化为弹性势能C．从B处滚到最高处，主要是动能转化为重力势能D．从B处滚到最高处，主要是弹性势能转化为重力势能【解析】在A处和B处时铁罐速度为零，动能为零，所以从A处到B处是重力势能转化为弹性势能，故A项错误，B项正确．从B处又滚到最高处的过程是弹性势能转化为重力势能的过程，故C项错误，D项正确．【答案】BD4．下列哪些现象属于能量的耗散()A．利用水流能发电产生电能B．电能在灯泡中变成光能C．电池的化学能变成电能D．火炉把屋子烤暖【解析】能量耗散主要指其他形式的能量最终转化为环境的内能后，不能再被收集起来重新利用．【答案】 D5．下列对能的转化和守恒定律的认识错误的是()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——永动机是不可能制成的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】根据能量守恒定律得知，某种形式的能减少，其他形式的能一定增大；某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加，A、B正确；不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动机，违反了能量的转化和守恒定律，不可能制成，C正确；石子在运动和碰撞中机械能转化为了石子本身及周围物体的内能，能量并没有消失，故D错误．【答案】 D6．(多选)一根轻弹簧，上端固定，下端栓一个重物P，处于静止状态，如图7-10-9所示．现有外力把它缓慢向下拉一段距离，则以下说法正确的是()【导学号：50152147】图7-10-9A．向下拉的某段过程中，重力势能的减少量可能大于弹性势能的增加量B．向下拉的任一段过程中，重力势能的减少量一定小于弹性势能的增加量C．撤去拉力，P在任一段运动过程中，重力势能的增加量一定等于弹性势能的减少量D．撤去拉力，P在某段运动过程中，重力势能的增加量可能等于弹性势能的减少量【解析】向下拉的某段过程中，弹簧的拉力等于重力和外力的和，重力势能的减少量一定小于弹性势能的增加量，故A错误，B正确；撤去拉力，P在运动过程中，重力和弹簧的弹力做功，弹性势能的减小量等于重力势能的增加量和重物动能的增加量的和，故C错误；重力和弹簧的弹力做功，弹性势能的减小量等于重力势能的增加量和重物动能的增加量的和，只有在最高点或最低点的时候，重力势能的增加量可能等于弹性势能的减小量，故D正确．【答案】BD7．(多选)如图7-10-10所示，高h＝2 m的曲面固定不动．一个质量为1 kg 的物体，由静止开始从曲面的顶点滑下，滑到底端时的速度大小为4 m/s.g取10 m/s2.在此过程中，下列说法正确的是()【导学号：50152148】图7-10-10A．物体克服摩擦力做功20 JB．物体的动能增加了8 JC．物体的重力势能减少了20 JD．曲面对物体的支持力对物体不做功【解析】根据动能定理得mgh＋W f＝12m v2＝12×1×42 J＝8 J，B对；其中重力做功W G＝mgh＝1×10×2 J＝20 J，故重力势能减少20 J，C对；所以摩擦力做功W f＝8 J－20 J＝－12 J，A错；支持力始终与物体的速度垂直，故支持力不做功，D对．【答案】BCD8．如图7-10-11甲所示，质量为2 kg的木板B静止的放在光滑的水平面上，一质量同样为2 kg的木块A以3 m/s的水平速度从B的左侧冲上木板，在随后的运动过程中，它们的v-t图象如图乙所示．g取10 m/s2，木块可以看做质点，求：甲乙图7-10-11(1)木块的加速度大小；(2)从A冲上B到滑离B，系统损失多少能量？【导学号：50152149】【解析】 (1)由图象斜率可以看出a ＝Δv Δt ＝1 m/s 2.(2)由能量的转化与守恒：ΔE ＝12m v 20－⎝ ⎛⎭⎪⎫12m v 21＋12m v 22 解得：ΔE ＝4 J.【答案】 (1)1 m/s 2 (2)4 J[能力提升]9．足够长的传送带以v 匀速传动，一质量为m 的小物块A 由静止轻放于传送带上，若小物块与传送带之间的动摩擦因数为μ，如图7-10-12所示，当小物块与传送带相对静止时，转化为内能的能量为( )图7-10-12A ．m v 2B ．2m v 2 C.14m v 2 D.12m v 2【解析】 物块A 被放于传送带即刻做匀加速直线运动，加速度a ＝μmg m ＝μg ，匀加速过程前进的距离：x 1＝v 22a ＝v 22μg ，该时间内传送带前进距离：x 2＝v t ＝v ·v μg ＝v 2μg ，所以物块相对传送带滑动距离：Δx ＝x 2－x 1＝v 22μg ，故产生的内能：Q ＝μmg ·Δx ＝μmg ·v 22μg ＝12m v 2，D 正确．【答案】 D10．两块完全相同的木块A 、B ，其中A 固定在水平桌面上，B 放在光滑的水平桌面上，两颗同样的子弹以相同的水平速度射入两木块，穿透后子弹的速度分别为v A 、v B ，在子弹穿透木块过程中因克服摩擦力产生的热量分别为Q A 、Q B ，设木块对子弹的摩擦力大小一定，则( )A ．v A ＞vB ，Q A ＞Q B B ．v A ＜v B ，Q A ＝Q BC ．v A ＝v B ，Q A ＜Q BD ．v A ＞v B ，Q A ＝Q B【解析】 两颗同样的子弹穿透木块的过程中，摩擦阻力f 相同，子弹相对木块滑动的距离相同，所以摩擦力做功过程中产生的内能Q ＝f Δx 相同，根据能量守恒定律有：12m v 2＝Q A ＋12m v 2A12m v 2＝Q B ＋12m v 2B ＋12m B v ′2 由以上两式可知v A ＞v B ，综上所述选项D 正确．【答案】 D11．如图7-10-13所示，AB 与CD 为两个对称斜面，其上部足够长，下部分别与一个光滑的圆弧面的两端相切，圆弧圆心角为120°，半径R 为2.0 m ．一个物体在离弧底E 高度为h ＝3.0 m 处，以初速度4.0 m/s 沿斜面运动．若物体与两斜面的动摩擦因数为0.02，则物体在两斜面上(不包括圆弧部分)一共能走多长路程？(g 取10 m/s 2)【导学号：50152150】图7-10-13【解析】 由于圆弧面是光滑的，由能量守恒定律知，物体最终在B 、C 之间摆动，且在B 、C 两点时速度为零．设物体在斜面上运动的总路程为s ，物体在斜面上所受摩擦力为F f ＝μmg cos 60°，由能量守恒定律知12m v 20＋mg [h －R (1－cos 60°)]＝μmgs cos 60° 物体在斜面上通过的总路程为s ＝2g (h －12R )＋v 20μg＝2×10×(3.0－1.0)＋4.020.02×10m ＝280 m. 【答案】 280 m12．如图7-10-14所示，在光滑水平地面上放置质量M＝2 kg的长木板，木板上表面与固定的光滑弧面相切．一质量m＝1 kg的小滑块自弧面上高h处由静止自由滑下，在木板上滑行t＝1 s后，滑块和木板以共同速度v＝1 m/s匀速运动，g取10 m/s2.求：图7-10-14(1)滑块与木板间的摩擦力大小F f；(2)滑块下滑的高度h；(3)滑块与木板相对滑动过程中产生的热量Q.【解析】(1)对木板：F f＝Ma1由运动学公式，有v＝a1t，解得F f＝2 N.(2)对滑块：－F f＝ma2设滑块滑上木板时的速度是v0，则v－v0＝a2t，可得v0＝3 m/s.由机械能守恒定律有mgh＝12m v2，h＝v202g＝322×10m＝0.45 m.(3)根据功能关系有：Q＝12m v2－12(M＋m)v2＝12×1×32 J－12×(1＋2)×12 J＝3 J.【答案】(1)2 N(2)0.45 m(3)3 J。
7-10能量守恒定律与能源
题组一 能量守恒定律1．关于“节约能源”，下面的说法中正确的是( )A ．浪费能源，只是浪费个人的金钱，所以节约能源是毫无意义的B ．浪费能源，只是浪费个人金钱，对整个社会和自然界来讲，反正能量是守恒的，所以就社会而言，节约能源毫无意义C ．能量的耗散从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程是有方向性的，能源的利用受这种方向性的制约，且能源的利用过程对环境有污染，所以“节约能源”对人类社会发展有很大的影响D ．上述说法都是错误的答案：C图7－10－22．如图7－10－2所示，长为L 1的橡皮条与长为L 2的绳子一端固定于O 点，橡皮条另一端系一A 球，绳子另一端系一B 球，两球质量相等．现将橡皮条和绳子都拉至水平位置，由静止释放两球，摆至最低点时，橡皮条和绳子的长度恰好相等．若不计橡皮条和绳子的质量，两球在最低点时速度的大小比较( )A ．A 球较大B ．B 球较大C ．两球一样大D ．条件不足，无法比较解析：B 球机械能守恒，减少的重力势能全部转化为动能；A 球和橡皮条总的机械能守恒，A 球减少的重力势能一部分转化为动能，另一部分转化为橡皮条的弹性势能．答案：B3．如图7－10－3所示，光滑坡道顶端距水平面的高度为h ，质量为m 的小物块A 从坡道顶端由静止滑下，进入水平面上的滑道时无机械能损失．为使A 制动，将轻质弹簧的一端固定在水平滑道延长线M 处的墙上，另一端恰位于滑道的末端O 点．已知在OM 段，物块A 与水平面间的动摩擦因数为μ，其余各处的摩擦不计，重力加速度为g ，求：图7－10－3(1)物块滑到O 点时的速度大小；(2)弹簧为最大压缩量d 时的弹性势能(设弹簧处于原长时弹性势能为零)；(3)若物块A 能够被弹回到坡道上，则它能够上升的最大高度是多少？解析：(1)由机械能守恒定律得：mgh ＝12m v 2，解得v ＝2gh .(2)在水平滑道上物块A 克服摩擦力所做的功为W ＝μmgd ，由能量守恒定律，得12m v 2＝E p ＋μmgd . 联立以上各式，解得E p ＝mgh －μmgd .(3)物块A 被弹回的过程中，克服摩擦力所做的功仍为μmgd ，由能量守恒定律，得mgh ′＝E p －μmgd .解得物块A 能够上升的最大高度为h ′＝h －2μd .答案：(1)2gh (2)mgh －μmgd (3)h －2μd4．某办公楼供暖系统中应用了技术先进的4台模块式燃气锅炉，共投资80余万元，比非模块式燃气锅炉多投资25万元，与非模块式燃气锅炉相比，节约燃气量10%～20%.一个供暖期共节约天然气46 500 m 2(天然气价格1.8元/立方米)，减排二氧化碳160t.试分析：几个供暖期能收回增加的投资成本？这一技术改造有什么意义？解析：由题意可知一个供暖期共节约成本为46 500×1.8＝83 700(元)．则250 00083 700≈3. 即三个供暖期就能收回投资成本．技术改造意义：首先是节约投资成本，其次是有利于环保．答案：三个供暖期能收回投资成本．节约成本，利于环保题组二 功能关系5．有关功和能，下列说法正确的是( )A ．力对物体做了多少功，物体就具有多少能B ．物体具有多少能，就一定能做多少功C ．物体做了多少功，就有多少能量消失D ．能量从一种形式转化为另一种形式时，可以用功来量度能量转化的多少解析：功是能量转化的量度，物体做了多少功，就有多少能量发生了转化，并非力对物体做了多少功，物体就有多少能，也并非物体具有多少能，就一定能做多少功，所以A 、B 错误；做功的过程是能量转化的过程，能量在转化过程中总量守恒，所以C 错误．答案：D图7－10－46．水平传送带以速度v 匀速转动．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摩擦因数为μ，如图7－10－4所示，在小木块与传送带相对静止时，转化为内能的能量为( )A ．m v 2B ．2m v 2 C.14m v 2 D.12m v 2 解析：木块A 的加速度a ＝μg .当其速度与传送带相等时，A 对地位移s A ＝v 22a ＝v 22μg，所用时间为t ＝v a ＝v μg.传送带在此时间内位移为s 传送带＝v t ＝v 2μg，由Q ＝F f 滑·s 相，得Q ＝μmg ⎝⎛⎭⎫v 2μg －v 22μg ＝12m v 2，故选D. 答案：D 7．浸没在水中的物体质量为M ，拴在细绳上，手提绳将其提高h ，设提升过程是缓慢的，则( )A ．物体的重力势能增加MghB ．细绳拉力对物体做功MghC ．水和物体组成的系统机械能增加MghD ．水的机械能减小，物体的机械能增加解析：将物体缓慢提高h 的过程中，物体克服重力做功Mgh ，所以，物体的重力势能增加Mgh ，选项A 正确．在缓慢提高物体的过程中，绳的拉力与物体所受浮力的合力等于重力Mg ，拉力小于Mg ，所以，绳的拉力做的功小于Mgh ，选项B 错．水和物体系统增加的机械能等于拉力做的功，小于Mgh ，选项C 错．物体缓慢升高h 的过程中，相应体积的水缓慢下降h ，它们的动能都没变，但物体的重力势能增加了Mgh ，即物体的机械能增加了Mgh ，水的重力势能减小，即水的机械能减小，选项D 正确．答案：AD图7－10－58．如图7－10－5所示，传送带始终保持v 0＝2 m/s 的速度运行，传送带与水平面间的夹角为30°.现把一个质量m ＝10 kg 的工件轻轻地放在皮带的底端，经过一段时间后，工件被传送到高h ＝2 m 的平台上．已知工件与传送带之间的动摩擦因数μ＝32，除此之外，不计其他损耗，试求：(1)在此过程中传送带对工件做了多少功？(2)在皮带传送工件的过程中共产生了多少焦耳的内能？(g 取10 m/s 2)解析：(1)假设工件运动了x 时，与皮带速度相同．因a ＝μg cos θ－g sin θ＝2.5 m/s 2，x ＝v 022a ＝0.8 m. 因x ＝0.8 m ＜4 m ，故工件运动了x 以后与皮带相对静止，做匀速直线运动，故传送带对工件做的功为：12m v 02＋mgh ＝200 J. (2)当工件匀加速运动了x 时，工件相对皮带向下滑行了x ，相对位移方向上摩擦力做的功为：－F f x ＝－60 J ，即生产了60 J 的内能．答案：(1)220 J (2)60 J9．某校物理兴趣小组决定举行遥控赛车比赛．比赛路径如图7－10－6所示，赛车从起点A 出发，沿水平直线轨道运动L 后，由B 点进入半径为R 的光滑竖直圆轨道，离开竖直圆轨道后继续在光滑平直轨道上运动，并能越过壕沟．已知赛车质量m ＝0.1 kg ，通电后以额定功率P ＝1.5 W 工作，进入竖直轨道前受到阻力恒为0.3 N ，随后在运动中受到的阻力均可不计．图中L ＝10.00 m ，R ＝0.32 m ，h ＝1.25 m ，s ＝1.50 m ．问：要使比赛车完成比赛，电动机至少工作多长时间？(取g ＝10 m/s 2)图7－10－6解析：本题考查平抛运动、圆周运动和功能关系．设赛车越过壕沟需要的最小速度为v 1，由平抛运动的规律s ＝v 1t ，h ＝12gt 2， 解得v 1＝s g 2h＝3 m/s. 设赛车恰好越过圆轨道，对应圆轨道最高点的速度为v 2，最低点的速度为v 3，由牛顿第二定律及机械能守恒定律．mg ＝m v 22R ， 12m v 32＝12m v 22＋mg (2R )， 解得v 3＝5gh ＝4 m/s.通过分析比较，赛车要完成比赛，在进入圆轨道前的速度最小应该是v min ＝4 m/s. 设电动机工作时间至少为t ，根据功能原理Pt －fL ＝12m v min 2， 由此可得t ＝2.53 s.答案：2.53 s图7－10－710．如图7－10－7在光滑的水平面上，有一质量为M 的长木块以一定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木块右端，小铁块与木块间动摩擦因数为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)系统机械能的减少量．图7－10－8解析：画出这一过程两物体位移示意图，如图所示．(1)m、M间相对滑动位移为L，根据能量守恒Q＝μmgL，即摩擦力对系统做的总功等于转化的内能．(2)根据动能定理μmg(l－L)＝12m v2－0，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)(3)说明摩擦力对小铁块做的正功等于小铁块动能的增量．摩擦力对长木块做负功，根据功能关系ΔE kM＝－μmgl，即木块减少的动能等于克服摩擦力做的功μmgl.(4)系统机械能的减少量等于克服摩擦力做的功ΔE k＝μmgL.答案：(1)μmgL(2)μmg(l－L)(3)μmgl(4)μmgL。
7.10 能量守恒定律与能源
7.10 能量守恒定律与能源1．下列关于能的转化与守恒定律的说法错误的是()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，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能量既不会产生也不会消失2．下列对能量耗散的理解正确的是()A．能量耗散说明能量在不断的减少B．能量耗散遵循能量守恒定律C．能量耗散导致能量品质降低D．能量耗散是指其他形式的能量转化为环境的内能后，我们无法将分散在环境中的内能重新收集起来加以利用的现象3．关于做功和物体动能变化的关系，正确的是()A．只要动力对物体做功，物体的动能就增加B．只要物体克服阻力做功，它的动能就减少C．外力对物体做功的代数和等于物体的末动能与初动能之差D．动力和阻力都对物体做功，物体的动能一定变化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5．物体以60 J的初动能从A点出发沿一斜面向上运动，当它到达某一高度时，动能损失了50 J，而机械能损失了10 J，则该物体返回A点时动能为多少？一、选择题1．下列关于能量转化的说法中正确的是( )A ．举重运动员把重物举起来，体内一部分化学能转化成重物的机械能B ．电流通过电阻丝时电能转化为内能C ．内燃机做功过程实现了燃料的化学能和机械能的转化D ．水流冲击水轮发电机，水流的动能转化成电能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光焰；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3．从地面竖直向上抛出一个质量为m 的小球，小球上升的最大高度为H .设上升过程中空气阻力F f 恒定．在小球从抛出到上升至最高处的过程中，下列判断正确的是( )A ．小球的动能减少mgHB ．小球的动能减少F f HC ．小球的机械能减少F f HD ．小球的机械能减少(mg ＋F f )H4．有人设想在夏天用电冰箱来降低房间的温度．他的办法是：关好房间的门窗然后打开冰箱的所有门让冰箱运转，且不考虑房间内外热量的传递，则开机后，室内的温度将( )A ．逐渐有所升高B ．保持不变C ．开机时降低，停机时又升高D ．开机时升高，停机时降低5．一质量均匀的不可伸长的绳索(其重力不可忽略)A 、B 两端固定在天花板上，如图所示，今在最低点C 施加一竖直向下的力将绳拉至D 点，在此过程中绳索AB 的重心位置将( )A ．逐渐升高B ．逐渐降低C ．先降低后升高D ．始终不变6．如图所示，足够长的传送带以v 匀速传动，一质量为m 的小物块A 由静止轻放于传送带上，若小物体与传送带之间的动摩擦因数为μ，当物体与传送带相对静止时，转化为内能的能量为( )A ．m v 2B ．2m v 2 C.14m v 2 D.12m v 27．质量为m 的物体，在距地面h 高处以13g 的加速度由静止竖直下落到地面，下面说法中正确的是( )A ．物体的重力势能减少13mghB ．物体的机械能减少23mghC ．物体的动能增加13mghD ．物体的重力做功mgh8．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9．如图所示，一根轻弹簧下端固定，竖立在水平面上．其正上方A 位置有一只小球．小球从静止开始下落，在B 位置接触弹簧的上端，在C 位置小球所受弹力大小等于重力，在D 位置小球速度减小到零．下列对小球下降阶段的说法中正确的是( )A ．在B 位置小球动能最大 B ．在C 位置小球动能最大C ．从A →C 位置小球重力势能的减少量大于小球动能的增加量D ．从A →D 位置小球重力势能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量二、非选择题10．如图所示为推行节水灌溉工程中使用的转动式喷水龙头的示意图．喷水口离地面的高度为5 m ，用效率为50%的抽水机从地下20 m 深的井里抽水，使水充满喷水口并以恒定的速率从该水龙头沿水平方向喷出．喷水口横截面积为10 cm 2，其喷灌半径为10 m ．水的密度为1×103 kg/m 3，若不计空气阻力．带动该抽水机的电动机的最小输出功率为________W(g 取10 m/s 2)．11．质量为m的小球被系在轻绳的一端，在竖直平面内做半径为R的圆周运动如图所示，运动过程中小球受到空气阻力的作用，设某一时刻小球通过轨道的最低点，此时绳子的张力为7mg，此后小球继续做圆周运动，经过半个圆周恰能通过最高点，求在此过程中转化的内能．12．如图所示，一质量为m的滑块从高为h的光滑圆弧形槽的顶端A处无初速度地滑下，槽的底端B与水平传送带相接，传送带的运行速度恒为v0，两轮轴心间距为l，滑块滑到传送带上后做匀加速运动，滑到传送带右端C时，恰好加速到与传送带的速度相同，求：(1)滑块到达底端B时的速度大小v B；(2)滑块与传送带间的动摩擦因数μ；(3)此过程中，由于克服摩擦力做功而产生的热量Q.参考答案1．解析：选A.能量可以在不同物体之间转移也可以相互转化，但能的总量保持不变． 2．答案：BCD 3．答案：C4．解析：选BD.由能量守恒定律可知对子弹来讲，减少的机械能一是用于木块增加动能，二是用于增加木块和子弹的内能，D 对．对子弹和木块来讲减少的机械能只用来增加它们的内能，B 对，A 、C 错5．解析：由A 点上升到某一点：动能损失ΔE k1＝50 J ，机械能损失ΔE k2＝10 J ．由此可知由此点上升到最高点：动能损失ΔE k2＝10 J.设机械能损失为ΔE 2，则有ΔE k1ΔE k2＝ΔE 1ΔE 2，可知ΔE 2＝2 J.全程机械能损失为(10＋2)×2 J ＝24 J ， 该物体返回A 点时动能为(60－24)J ＝36 J. 答案：36 J1．解析：选ABCD.物体被举高时，机械能增加，增加的机械能由人体内化学能转化而来，A 对；电流通过电阻丝时，电阻丝内能增加，这由电能转化而来，B 对；内燃机中燃料燃烧，将化学能转化为内能，再进一步转化为机械能，C 对；水力发电的原理就是将水的动能转化成电能，D 对．2．解析：选AD.四个现象中物体运动过程中都受到运动阻力，汽车主要是制动阻力，流星、降落伞是空气阻力，条形磁铁下落受磁场阻力，因而物体都克服阻力做功，故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成其他形式的能．总之都是物体的机械能转化为其他形式的能量，故D 对．3．解析：选C.小球的动能减少量等于合力做的功，即ΔE k 减＝(mg ＋F f )H ，A 、B 错，小球机械能的减少量等于克服阻力做的功，即ΔE 减＝F f H ，C 对，D 错．4．解析：选A.冰箱压缩机虽然制冷，但压缩机电机有电流流过，会产生热量，即消耗电能，产生了内能，且房间与外界没有能量交换，所以房间温度会升高，A 正确．5．解析：选A.由功能关系可知，拉力对绳做正功机械能增加，而动能初、末状态均为零，所以绳的重力势能增加，重心升高，故A 对．6．答案：D7．解析：选BCD.由题意知物体所受的合力F ＝ma ＝ 13mg ，方向向下．8．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 －WF f ＋W F ＝12m v 2，W F ＝12m v 2＋W G ＋WF f ＝ΔE k ＋ΔE p ＋WF f ，A 、B 不对；D 对．9．解析：选BCD.小球动能的增加用合外力做功来量度，A →C 小球受的合力一直向下，对小球做正功，使动能增加；C →D 小球受的合力一直向上，对小球做负功，使动能减小，所以B 正确．从A →C 小球重力势能的减少等于小球动能的增加和弹性势能之和，所以C 正确．A 、D 两位置动能均为零，重力做的正功等于弹力做的负功，所以D 正确．10．解析：水离开管口后，可以认为是做平抛运动，落地时间t ＝2hg＝1 s ，则离开管口时的速度v ＝xt＝10 m/s ，1 s 内所喷水的质量：m ＝ρS v ＝10 kg.1 s 内喷出水的动能E k＝12m v 2＝500 J ．抽水机抽水，1 s 内水获得的重力势能E p ＝mg (h ＋H )＝2500 J ；1 s 内抽水机对水做功为W ＝E k ＋E p ＝3000 J ．则带动抽水机的电动机的最小输出功率P ＝Wηt＝6000W.答案：600011．解析：设小球通过最低点时绳子张力为F T 1，根据牛顿第二定律得F T 1－mg ＝m v 21R将F T 1＝7mg 代入得E k1＝12m v 21＝3mgR .经过半个圆周恰能通过最高点，则mg ＝m v 22R此时小球的动能E k2＝12mgR ，从最低点到最高点应用动能定理得 W F f －mg ·2R ＝E k2－E k1所以W F f ＝－12mgR ，由能量守恒可知，转化的内能为12mgR .答案：12mgR12．解析：(1)滑块在由A 到B 的过程中机械能守恒，可得mgh ＝12m v 2B，解得v B ＝2gh .(2)滑块在由B 到C 的过程中，应用动能定理得μmgl ＝12m v 20－12m v 2B ，解得μ＝v 20－2gh2gl.(3)Q ＝F f ·l 相对＝μmgl 相对， 又v 0＝v B ＋μg t ，得l 相对＝v 0t －v B ＋v 02t ＝(v 0－v B )22μg ＝(v 0－2gh )22μg，故Q ＝m (v 0－2gh )22.答案：见解析。
7.10_能量守恒定律与能源
E 初＝E 终
；△E 增＝△E 减
2、导致能量守恒定律最后确立的两类重要事实是什 么? 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 永动机的不可能性和发现了各种自 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． 然现象之间的相互联系与转化．
1、导致能量守恒定律最后确立的两类重要事 、 实是什么? 实是什么
学 以 致 用
在下列能源中，属于一次可再生能源的是（AC ） 在下列能源中，属于一次可再生能源的是（ A．太阳能 B．石油 C．风能 D．天然气 在下列能源中，属于二次能源的是 ( 在下列能源中， A．水能
BC
)
B．电能 C．焦炭 D．核能
在下列能源中，属于未来的理想清洁能源的是 在下列能源中， (
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
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． 能量的耗散． 能量的耗散
能量耗散与能量守恒是否矛盾， 能量耗散与能量守恒是否矛盾， 该怎样理解? 该怎样理解? 能量耗散和能量守恒并不矛盾，能量耗散表明， 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， 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． 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。 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． 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． 反映出自然界中宏观过程的方向性．
7.10能量守恒定律与能源导学案
§7.10能量守恒定律与能源命题人：郑州星源外国语学校王留峰一、预习指导：1、了解各种不同形式的能，知道能量是一个重要的物理量2、知道确立能量守恒定律的两类重要事实3、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4、认识建立能量守恒定律的重大意义5、了解能量耗散，了解自然界宏观过程中能量守恒以及能量转化和转移的方向性，认识提高能量利用效率的重要性6、知道能源短缺和环境恶化是关系人类到人类社会能持续发展的大问题，增强节约能源和环境保护意识7、阅读课本P75—P76二、问题思考：1、能量守恒定律是一个人发现的吗?2、既然能量是守恒的，我们为什么还要节约能源？3、通过学习能量守恒定律，你受到了什么启示?三、新课教学：【例l】美国《科学美国人》杂志曾刊登的“地球的能量资源”一文提供如下数据．其中到达地球表面的太阳能的几条主要去路如下表所示．请选用以上数据计算：(1)地球对太阳能的利用率约是多少?(2)如果让地球上水循环资源的1％来发电，全世界能建多少个像我国三峡水电站(功率是1820万千瓦)这样规模的水电站?这一计算结果说明了什么?【例2】三峡水力发电站是我国最大的水力发电站．三峡水库二期蓄水后，水位落差约135 m，水的流量约1．35×104m3／s船只通航需要约3500m3/s的流量，其余流量全部用来发电．水流冲击水轮机发电时，水流减少的机械能有20％转化为电能．(1)三峡发电站的发电功率是多少?(2)根据你对家庭生活用电量的调查，如果三峡电站全部用于城市生活用电，它可以满足多少个百万人口城市的生活用电?四、课后练习：1．(单选)质量为m的子弹，以速度v0水平射入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术块静止，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2．(多选)一物体静止在升降机的地板上，在升降机加速上升的过程中．地板对物体的支持力所做的功等于( )A．物体势能的增加量B．物体动能的增加量新课标第一网C．物体动能的增加量加上物体势能的增加量D．物体动能的增加量加上克服重力所做的功3．(多选)下列说法正确的是( )A．做匀变速直线运动的物体机械能一定守恒B．外力对物体做功为零，物体机械能一定守恒C．做变速运动的物体机械能可能守恒D．受摩擦力作用的物体，机械能可能守恒4．能量守恒定律：能量既不会，也不会，它只会，或者，而在和的过程中，能量的总量保持不变．5．人类利用能源大致经历了三个时期：、、．6．叫能量耗散．7．(单选)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8．(单选)2I世纪人类主要开发利用的新能源( )A．地热能B．潮汐能C．风能D．核能9．(多选)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10．(多选)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11．(单选)子弹以水平速度v射人静止在光滑水平面上的木块M，并留在其中，则( )A．子弹克服阻力做功与木块获得的动能相等B．子弹克服阻力做功小于子弹动能的减少C．子弹克服阻力做功与子弹对木块做功相等D．子弹克服阻力做功大于子弹对木块做功12．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20 m不变，退潮时，坝外水位降至18 m，假如利用此水坝建水电站，且重力势能转变为电能的效率是10％，每天有两次涨潮，问该电站一天能发出多少电能?(g取10 m／s2，不考虑浮力作用)。
能量守恒定律与能源 课件
溜溜球是一种流行的健身玩具，具 有很浓的趣味性，备受学生的欢迎。溜 溜球类似“滚摆”，对称的左右两轮通 过固定轴连接(两轮均用透明塑料制成)， 轴上套一个可以自由转动的圆筒，圆筒 上系条长约 1m 的棉线，玩时手掌向下， 用力向正下方掷出溜溜球，当滚到最低 处时，轻抖手腕，向上拉一下绳线，溜 溜球将返回到你的手上，如图所示。溜溜球在运动过程中( )
答案：ACD
解析：溜溜球向下运动时由于重力做正功，动能一定增 大，势能转化为动能，选项A正确；溜溜球在上下运动的过程 中由于有阻力做功，所以会损失一部分机械能，机械能不守 恒，若不及时补充能量则上升的高度会越来越低，因此可在溜 溜球运动到最低点时轻抖手腕，向上拉一下绳子，给其补充能 量，故选项CD正确，B错误。
答案：B
解析：设小球运动过程中克服阻力做功为 Wf，由功能关系 得：12mv20＝mgh＋Wf，12mv2＝mgh－Wf，由以上两式得 v＝
4gh－v20，选项 B 正确。
考点题型设计
对能量守恒定律的理解
行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下 来；流星在夜空中坠落并发出明亮的光焰；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物理过程是( )
2．能量耗散 (1)自然界中自发的能量的转化和转移具有方向性。 a．热量可以自发的由高温物体传递给__低__温____物体，但 不能自发的由低温物体传给__高__温___物体。 b．冒起的煤烟和散开的炭灰__不__可___能___又重新组合成一 堆煤炭。
c．散失到周围环境中的内能不能回收重新利用。 (2)能量耗散 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 种现象叫能量的耗散。
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点C处施加一竖直向下的力，将最低点缓慢拉 至D点。在此过程中，绳的重心位置
（ A）
A. 逐渐升高
B. 逐渐降低
C. 先降低后升高
D. 始终不变
A
B
C
D
人类对能源的利用大致经历了 三个时期，即柴薪时期、 煤炭时期、石油时期。
能源短缺
环境污染
能量耗散
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，能量在数量上并 未减少，但在可利用的品质上却降低了， 从便于利用变成不便于利用的了，这是 “节约能源”的根本原因。
第七章 机械能守恒定律
10. 能量守恒定律与能源
课前复习：
1、机械能包括哪几种形式？ 2、机械能守恒的条件是什么？ 3、除了机械能你还知道哪些能量形式？
一、能量的多样性
我们已经知道的能量形式： 机械能、 内能、 电能、 太阳能、 化学能、 核能等等．
思考与讨论1：
动能和势能可以相互转化，那 么其它能量形式之间可以相互转化 吗？试举例说明。
太阳能
风 能 新 疆 达 坂 风 力 发 电 厂
水 能 三 峡 水 电 站
核能 深圳大亚湾核电站
地热能
温泉
西藏羊八井地热电站
课堂小结
一、能量守恒定律 1.能量守恒定律的内容 2.能量守恒定律的表达式： E初＝E终；△E增＝△E减 二、能源和能量耗散 1.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。 2.能量耗散(能量转化的方向性） 三、功能关系 WG= Ep W合= Ek W其他= E机
随堂练习：
7．一质量为1kg的物体被人用手以2 m/s2的 加速度由静止开始时竖直向提升1 m，则物体 上升过程中机械能增加多少？g取10 m/所示，质量为m的小铁块A以水平速 度v0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：
能量的耗散从能量转化的角度反映出 自然界中宏观过程具有方向性．
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，只有260/0变为发动机输出的机械能
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。
光合作用 太阳能转化为化学能
太 阳 能 发 电
太阳能转化为电能
运 动
化学能转化为机械能和内能
水 果 电 池
化学能转化为电能
水电站 水的机械能转化为电能
动 车 ，
电 能
有
转
轨
化
电
机
车
械
能
结论： 不同能量形式之间是可以相互转化的。
思考与讨论2： 能量转化是通过什么方式实现的？
做功的过程就是能量转化过程，功是能量 转化的量度，一个力做了多少功，就对应多少 能量发生转化
2.表达式：E初＝E末 ；△E增＝△E减
迈尔（1814-1878） 德国物理学家和
医生 第一个发表能量 守恒定律的人
焦耳（1818-1889） 亥姆霍兹（1821-1894）
英国物理学家
德国物理学家和
为能量守恒定律的
生物学家
建立提供了坚实可
总结推广
靠的实验基础
历史上还有很多人，他们试图发明一种不消耗能 量，却能源源不断对外做功的机器——永动机，但
( C)
A．机械能守恒 B．能量正在消失 C．减少的机械能转化为内能 D．只有动能和势能相互转化
随堂练习:
3. 在一间隔热很好的密闭房间中，把正在工 作的电冰箱门打开，过一段时间，室内空
气温度将 ( A )
A．升高． B．不变． C．降低 D．不可能升高．
4、一质量均匀、不可伸长的绳索，重为G，A、B
(1)小铁块减少的动能；
(2)木板增加的动能；
(3)系统产生的热量．
小结
一、能量具有 多样性 。 二、 功 是能量转化的量度
机械能变化对应 除重力以外的其他力 做功 三、能量守恒定律 四、能量耗散说明自然界宏观过程具有
方向性。所以要 节约能源，开发 新能源。
随堂练习：
5.下列说法中正确的是( AC )
A.某种形式的能减少,一定存在其他形式的 能增加
B.因为能量守恒,所以不存在“能源危机” C.能量耗散表明自然界宏观过程具有方向性 D.能量耗散过程能量减少了
随堂练习：
6.下列哪些现象属于能量的耗散( D )
A.利用水流能发电产生电能 B.电能在灯泡中变成光能 C.电池的化学能变成电能 D.火炉把屋子烤暖
思考与讨论3： 我们已经学过哪些功能关系？
情景一 ：汽车刹车后滑行至停止过程 情景二 ：手托着书匀速上升过程
思考与讨论4：情景一、二的机械能是否守恒？ 机械能的变化对应什么力做功？ 能量总量是否守恒？
三、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。
结果都以失败而告终！
永动机不可能制成的原因 ？
随堂练习:
1.有关功和能,下列说法中正确的是（ D )
A.力对物体做了多少功,物体就具有多少能 B.物体具有多少能,就一定能做多少功 C.物体做了多少功,就有多少能量消失 D.能量从一种形式转化为另一种形式时,可以
用功来量度能量转化的多少
随堂练习:
2.自由摆动的秋千幅度越来越小 ，直至最 后停止摆动，对于该过程，下列说法正确的是