1、3.9 能量守恒定律与能源,一、能量守恒定律 1.建立能量守恒定律的两个重要事实,(1)确认了永动机的_ (A.可能 B.不可能)性。 (2)发现了各种自然现象之间能量的_与_。,2.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_到别的物体，在_或_的过程中，能量的总量_。 3.意义：能量守恒定律的建立，是人类认识自然的一次重大飞跃。它是最_、最_、最_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。,B,相互联系,转化,转化,转移,转化,转移,保持不变,普遍,重要,可靠,思维拓展,“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
2、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1,(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？ (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呢？ 答案 (1)势能减少 动能增加 机械能不守恒 (2)机械能转化为内能 不变,二、能源和能量耗散 1.能源与人类社会：人类对能源的利用大致经历了三个时期，即柴薪时期、_时期、_时期。自工业革命以来，煤和_成为人类的主要能源。 2.能量耗散：燃料燃烧时一旦把自己的热量释放出去，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
3、为电能，电能又通过灯泡转化成_和_，热和光被其他物质吸收之后变成周围环境的_，我们无法把这些散失的能量收集起来重新利用。,煤炭,石油,石油,内能,光能,内能,3.能源危机的含义：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_，从便于利用的变成_的了。 4.能量转化的方向性与节约能源的必要性：_反映了能量转化的宏观过程具有方向性。所以，能源的利用是有条件的，也是有代价的，所以自然界的能量虽然_，但还是很有必要节约能源。,虽未减少,降低了,不便于利用,能量耗散,守恒,思维拓展,情景1：如图2甲所示，煤炭和石油是常规能源。尽管我国的常规能源资源非常丰富，但由于人口众多
4、，所以能源的需求量很大，能源的浪费很严重，将来会面临能源危机。 情景2：如图2乙、丙所示，太阳能、风能、地热能、海洋能等是新能源，积极开发利用新能源是实现我国经济社会可持续发展的必然选择。,图2,(1)能量耗散与能量守恒是否矛盾，为什么？ (2)能量是守恒的，为什么还要节约能源？ 答案 (1)能量耗散和能量守恒并不矛盾，能量耗散并不是能量消失了，而是在能源利用的过程中，能量发生了转化，使能量的品质下降。但能量在数量上并没有减少。 (2)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，但在可利用品质上降低了，从便于利用的能量变成不便于利用的能量了。这是能源危机更深层
5、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。因此我们要节约能源，同时积极研究和开发利用新能源和可再生能源，如核能、太阳能、风能、海洋能、生物质能等。,能量守恒定律的理解和应用,要点归纳 1.适用范围：能量守恒定律是贯穿物理学的基本规律，是各种自然现象中普遍适用的一条规律。 2.表达式,(1)E初E末，初状态各种能量的总和等于末状态各种能量的总和。 (2)E增E减，能量的增加量等于能量的减少量。,3.应用步骤,(1)明确研究对象及研究过程。 (2)明确该过程中，哪些形式的能量在变化。 (3)确定参与转化的能量中，哪些能量增加，哪些能量减少。 (4)列出增加的能量和减少的能
6、量之间的守恒式(或初、末状态能量相等的守恒式)。,精典示例 例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其他能量，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,解析 永动机是不消耗或少消耗能量，可以大量对外做功的装置，违背能量守恒定律，A错误；能量不可能凭空消失，B错误；能量也不可能凭空产生，C正确，D错误。 答案 C,方法总结 运用能量守恒定律解题的基本思路,针对训练1 某地平均风速为5
7、 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？,答案 3 391.2 W,摩擦生热及产生内能的有关计算,要点归纳 1.系统内一对静摩擦力即使对物体做功，但由于相对位移为零而没有内能产生，只有物体间机械能的转移。 2.作用于系统的滑动摩擦力和物体间相对滑动的距离的乘积，在数值上等于滑动过程产生的内能。即QF滑x相对，其中F滑必须是滑动摩擦力，x相对必须是两个接触面的相对滑动距离(或相对位移)。,精典示例 例2 电动机带动水平传送带以速度v匀速传动，一质量为m的小木块
8、由静止轻放在传送带上，若小木块与传送带之间的动摩擦因数为，如图3所示。传送带足够长，当小木块与传送带相对静止时，求：,(1)小木块的位移； (2)传送带转过的路程； (3)小木块获得的动能； (4)摩擦过程中产生的内能； (5)因传送小木块电动机多消耗的电能。,图3,方法总结 计算内能的两种方法：,(1)由公式QF滑x相对进行计算。 (2)由能量守恒定律产生的内能Q等于其他能量的减少量，即QE减。,针对训练2 (多选)如图4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。现有一水平恒力F作用在小物块上，使,物块从静止开始做匀加速直线运动，物块和小车之间的摩
9、擦力为f。经过时间t，小车运动的位移为s，物块刚好滑到小车的最右端，下列说法正确的是( ) A.此时物块的动能为(Ff)(sl) B.这一过程中，物块对小车所做的功为f(sl) C.这一过程中，物块和小车增加的机械能为Fs D.这一过程中，物块和小车产生的内能为f l,图4,答案 AD,功能关系的理解和应用,要点归纳 1.功能关系概述,(1)不同形式的能量之间的转化是通过做功实现的，做功的过程就是能量之间转化的过程。 (2)功是能量转化的量度。做了多少功，就有多少能量发生转化。,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，具体功能关系如下表：,图5
10、,答案 D,图6,答案 CD,1.下列关于能源开发和利用的说法中，正确的是( ),A.能源利用的过程是内能转化成机械能的过程 B.能量是守恒的，因此不需要节约能源 C.能源利用的过程是一种形式的能向另外一种形式的能转化的过程 D.无论是节约能源还是开发能源，我国都要外国支援 答案 C,2.(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械永动机不可能制成 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 根据能量守恒定律可知，能量既不会消灭，
11、也不会创生。能量只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，A、B正确，D错误；永动机违背了能量守恒定律，故它不可能制造出来，C正确。 答案 ABC,3.两块完全相同的木块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vA、vB，在子弹穿透木块过程中因克服摩擦力产生的热分别为QA、QB，设木块对子弹的摩擦力大小一定，则( ),A.vAvB，QAQB B.vAvB，QAQB C.vAvB，QAQB D.vAvB，QAQB,答案 D,4.(多选)如图7所示，楔形木块abc固定在水平面上，粗糙斜面ab和光滑斜面b
12、c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(Mm)的滑块，通过不可伸长的,轻绳跨过定滑轮连接，轻绳与斜面平行。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,图7,解析 因为M克服摩擦力做功，所以系统机械能不守恒，A错误；由功能关系知系统减少的机械能等于M克服摩擦力做的功，D正确；对M，除重力外还有摩擦力和轻绳拉力对其做功，由动能定理知B错误；对m，有拉力和重力对其做功，由功能关系知C正确。 答案 CD,
