7.10 能量守恒定律与能源 优秀课件
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13
六：功 能 原 理
除重力(弹力)外，其他外力对物体对所做的总功 WG外等于物体机械能的变化量△E
wG外 E E2 E1
Ek2 Ep2 Ek1 Ep1
当WG外＞0时，△E＞0，机械能增加 当WG外＜0时，△E＜0，机械能减少
14
1、下列对能的转化和守恒定律的认识正确的是
（ ABC
公式得 2l＝12gt2
⑦
P 落回到 AB 上的位置与 B 点之间的距离为 s＝vDt ⑧
联立⑥⑦⑧式得 s＝2 2l
⑨
20
(2)为使 P 能滑上圆轨道，它到达 B 点时的速度不能小于零。
由①②式可知 5mgl>μMg·4l
⑩
要使 P 仍能沿圆轨道滑回，P 在圆轨道上的上升高度不能
超过半圆轨道的中点 C。由机械能守恒定律有12Mv2B≤Mgl ⑪
16
(1)若 P 的质量为 m，求 P 到达 B 点时速度的大小，以及 它离开圆轨道后落回到 AB 上的位置与 B 点间的距离；
(2)若 P 能滑上圆轨道，且仍能沿圆轨道滑下，求 P 的质量 的取值范围。
答案：(1) 6gl 2 2l (2)53m≤M<52m
17
解析：(1)依题意，当弹簧竖直放置，长度被压缩至 l 时，
）
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
15
8．(2016·全国卷Ⅱ，25)轻质弹簧原长为 2l，将弹簧竖直放 置在地面上，在其顶端将一质量为 5m 的物体由静止释放，当 弹簧被压缩到最短时，弹簧长度为 l。现将该弹簧水平放置，一 端固定在 A 点，另一端与物块 P 接触但不连接。AB 是长度为 5l 的水平轨道，B 端与半径为 l 的光滑半圆轨道 BCD 相切，半 圆的直径 BD 竖直，如图所示。物块 P 与 AB 间的动摩擦因数 μ＝0．5。用外力推动物块 P，将弹簧压缩至长度 l，然后释放， P 开始沿轨道运动，重力加速度大小为 g。
E初＝E终 ；△E增＝△E减
9
能量转换与守恒定律的内含
➢ 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。
10
说明： a.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。
人教版必修2
第七章 机械能守恒定律
第十节 能量守恒定律与能源
1
我们已经学过了好几种形式的能量了，那么到底 如何定义能量呢？
一、能量的概念
一个物体能够对外做功，我们就说这个物体具有 能量。
2
二、能量的多样性
对应于不同的运动形式，能的形式也是多种多的 ． 机械能对应机械运动，内能对应大量微观粒子的热 运动…….
小于重力，即 P 此时的速度大小 v 应满足
mlv2－mg≥0
④
设 P 滑到 D 点时的速度为 vD，由机械能守恒定律得
12mv2B＝12mv2D＋mg·2l
⑤
联立③⑤式得 vD＝ 2gl
⑥
19
Βιβλιοθήκη Baidu
vD 满足④式要求，故 P 能运动到 D 点，并从 D 点以速度
vD 水平射出。设 P 落回到轨道 AB 所需的时间为 t；由运动学
我们知道能量的形式： 机械能、内能、电能、太阳能、化学能、生物能、 原子能等．
3
讨论与思考：
这些能量之间有联系吗？有什么联系呢？
太阳能的利用：太阳能转化为电能
4
内燃机车：内能转化机械能
5
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。
质量为 5m 的物体的动能为零，其重力势能转化为弹簧的弹性
势能。由机械能守恒定律，弹簧长度为 l 时的弹性势能
Ep＝5mgl
①
设 P 的质量为 M，到达 B 点时的速度大小为 vB，由能量
守恒定律得
Ep＝12Mv2B＋μMg·4l
②
联立①②式，取 M＝m 并代入题给数据得 vB＝ 6gl ③
18
若 P 能沿圆轨道运动到 D 点，其到达 D 点时的向心力不能
b.要分清系统中有多少种形式的能，发生了哪 些转化和转移。
c.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的乘积在数 值上等于系统产生的内能，即Q＝Fl相
11
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；
特点： 能量的形式没有变
(1)求小球在 B、A 两点的动能之比； (2)通过计算判断小球能否沿轨道运动到 C 点。
答案：(1)5 (2)能
22
解析：(1)设小球的质量为 m，小球在 A 点的动能为 EkA， 由机械能守恒定律得
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 12
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 ）
联立①②⑩⑪式得53m≤M<52m
⑫
21
7．(2016·全国卷Ⅲ，24)如图，在竖直平 面内由14圆弧 AB 和12圆弧 BC 组成的光滑固 定轨道，两者在最低点 B 平滑连接。AB 弧 的半径为 R，BC 弧的半径为R2。一小球在 A 点正上方与 A 相距R4处由静止开始自由下落，经 A 点沿圆弧轨 道运动。 导学号 00820572
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 合力做功：其他能与动能的相互转化
8
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
六：功 能 原 理
除重力(弹力)外，其他外力对物体对所做的总功 WG外等于物体机械能的变化量△E
wG外 E E2 E1
Ek2 Ep2 Ek1 Ep1
当WG外＞0时，△E＞0，机械能增加 当WG外＜0时，△E＜0，机械能减少
14
1、下列对能的转化和守恒定律的认识正确的是
（ ABC
公式得 2l＝12gt2
⑦
P 落回到 AB 上的位置与 B 点之间的距离为 s＝vDt ⑧
联立⑥⑦⑧式得 s＝2 2l
⑨
20
(2)为使 P 能滑上圆轨道，它到达 B 点时的速度不能小于零。
由①②式可知 5mgl>μMg·4l
⑩
要使 P 仍能沿圆轨道滑回，P 在圆轨道上的上升高度不能
超过半圆轨道的中点 C。由机械能守恒定律有12Mv2B≤Mgl ⑪
16
(1)若 P 的质量为 m，求 P 到达 B 点时速度的大小，以及 它离开圆轨道后落回到 AB 上的位置与 B 点间的距离；
(2)若 P 能滑上圆轨道，且仍能沿圆轨道滑下，求 P 的质量 的取值范围。
答案：(1) 6gl 2 2l (2)53m≤M<52m
17
解析：(1)依题意，当弹簧竖直放置，长度被压缩至 l 时，
）
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
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8．(2016·全国卷Ⅱ，25)轻质弹簧原长为 2l，将弹簧竖直放 置在地面上，在其顶端将一质量为 5m 的物体由静止释放，当 弹簧被压缩到最短时，弹簧长度为 l。现将该弹簧水平放置，一 端固定在 A 点，另一端与物块 P 接触但不连接。AB 是长度为 5l 的水平轨道，B 端与半径为 l 的光滑半圆轨道 BCD 相切，半 圆的直径 BD 竖直，如图所示。物块 P 与 AB 间的动摩擦因数 μ＝0．5。用外力推动物块 P，将弹簧压缩至长度 l，然后释放， P 开始沿轨道运动，重力加速度大小为 g。
E初＝E终 ；△E增＝△E减
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能量转换与守恒定律的内含
➢ 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。
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说明： a.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。
人教版必修2
第七章 机械能守恒定律
第十节 能量守恒定律与能源
1
我们已经学过了好几种形式的能量了，那么到底 如何定义能量呢？
一、能量的概念
一个物体能够对外做功，我们就说这个物体具有 能量。
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二、能量的多样性
对应于不同的运动形式，能的形式也是多种多的 ． 机械能对应机械运动，内能对应大量微观粒子的热 运动…….
小于重力，即 P 此时的速度大小 v 应满足
mlv2－mg≥0
④
设 P 滑到 D 点时的速度为 vD，由机械能守恒定律得
12mv2B＝12mv2D＋mg·2l
⑤
联立③⑤式得 vD＝ 2gl
⑥
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Βιβλιοθήκη Baidu
vD 满足④式要求，故 P 能运动到 D 点，并从 D 点以速度
vD 水平射出。设 P 落回到轨道 AB 所需的时间为 t；由运动学
我们知道能量的形式： 机械能、内能、电能、太阳能、化学能、生物能、 原子能等．
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讨论与思考：
这些能量之间有联系吗？有什么联系呢？
太阳能的利用：太阳能转化为电能
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内燃机车：内能转化机械能
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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。
质量为 5m 的物体的动能为零，其重力势能转化为弹簧的弹性
势能。由机械能守恒定律，弹簧长度为 l 时的弹性势能
Ep＝5mgl
①
设 P 的质量为 M，到达 B 点时的速度大小为 vB，由能量
守恒定律得
Ep＝12Mv2B＋μMg·4l
②
联立①②式，取 M＝m 并代入题给数据得 vB＝ 6gl ③
18
若 P 能沿圆轨道运动到 D 点，其到达 D 点时的向心力不能
b.要分清系统中有多少种形式的能，发生了哪 些转化和转移。
c.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的乘积在数 值上等于系统产生的内能，即Q＝Fl相
11
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；
特点： 能量的形式没有变
(1)求小球在 B、A 两点的动能之比； (2)通过计算判断小球能否沿轨道运动到 C 点。
答案：(1)5 (2)能
22
解析：(1)设小球的质量为 m，小球在 A 点的动能为 EkA， 由机械能守恒定律得
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 12
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 ）
联立①②⑩⑪式得53m≤M<52m
⑫
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7．(2016·全国卷Ⅲ，24)如图，在竖直平 面内由14圆弧 AB 和12圆弧 BC 组成的光滑固 定轨道，两者在最低点 B 平滑连接。AB 弧 的半径为 R，BC 弧的半径为R2。一小球在 A 点正上方与 A 相距R4处由静止开始自由下落，经 A 点沿圆弧轨 道运动。 导学号 00820572
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 合力做功：其他能与动能的相互转化
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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