最新中小学试题、试卷、教案资料 39能量守恒定律与能源 学习目标 核心提炼 1知道能量守恒定律的内容,了解能源和能量耗 1个定律—能量守恒 散的定义。 定律 2通过对生活中能量转化的实例分析,领悟能量 2个概念——能量耗 守恒定律的确切含义。 散、能源危机 3.知道合理使用能源的重要性,养成节能意识。 课前自主梳理 自主学习掌握新知 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B_(A.可能B.不可能)性 (2)发现了各种自然现象之间能量的相互联系与转化。 2内容:能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式转化为另 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。 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,而与空气发 生剧烈摩擦,返回舱的表面温度达到1000摄氏度 图 (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?
最新中小学试题、试卷、教案资料 1 3.9 能量守恒定律与能源 学习目标 核心提炼 1.知道能量守恒定律的内容，了解能源和能量耗 散的定义。 1 个定律——能量守恒 定律 2 个概念——能量耗 散、能源危机 2.通过对生活中能量转化的实例分析，领悟能量 守恒定律的确切含义。 3.知道合理使用能源的重要性，养成节能意识。 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__B__(A.可能 B.不可能)性。 (2)发现了各种自然现象之间能量的相互联系与转化。 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.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。 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？
最新中小学试题、试卷、教案资料 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、煤炭 时期、石油时期。自工业革命以来,煤和石油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为电能,电能又通过灯泡转化成内能和光 能,热和光被其他物质吸收之后变成周围环境的内能,我们无法把这些散失的能 量收集起来重新利用。 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 上虽未减少,但在可利用的品质上降低了,从便于利用的变成不便于利用的了 4能量转化的方向性与节约能源的必要性:能量耗散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 虽然守恒,但还是很有必要节约能源 思维拓展 图2 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,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 (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
最新中小学试题、试卷、教案资料 2 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、煤炭 时期、石油时期。自工业革命以来，煤和石油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为电能，电能又通过灯泡转化成内能和光 能，热和光被其他物质吸收之后变成周围环境的内能，我们无法把这些散失的能 量收集起来重新利用。 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 上虽未减少，但在可利用的品质上降低了，从便于利用的变成不便于利用的了。 4.能量转化的方向性与节约能源的必要性：能量耗散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 虽然守恒，但还是很有必要节约能源。 思维拓展 图 2 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，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。 (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
最新中小学试题、试卷、教案资料 (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 课堂互动探究 合作探究核心突破 要点1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*,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=ΔE溅,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
最新中小学试题、试卷、教案资料 3 (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)ΔE 增＝ΔE 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
最新中小学试题、试卷、教案资料 答案C 方法总结 运用能量守恒定律解题的基本思路 选定研究的系统 确定初、末状态 过分解 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 利用能量守恒定L能量的减少量与能量的增加量一定相 律列方程 即△E=△E或E=Ek 针对训练1]某地平均风速为5m/s,已知空气密度是12kg/m,有一风车,它 的风叶转动时可形成半径为12m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=m2y 这些气流的动能为m 转变成的电能E=m2×10% 所以风车带动发电机的功率为P=2=1m2m×10% 代入数据得P=33912W。 答案33912W 要点2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Q=Fx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U匀速传动,一质量为m的小木块由静止 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
最新中小学试题、试卷、教案资料 4 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 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＝πr 2vtρ 这些气流的动能为1 2 mv 2 转变成的电能 E＝ 1 2 mv 2×10% 所以风车带动发电机的功率为 P＝ E t ＝ 1 2 πr 2ρv 3×10% 代入数据得 P＝3 391.2 W。 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 Q＝F 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 μ，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：
最新中小学试题、试卷、教案资料 (.) 图3 (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 解析(1)由牛顿第二定律:μmg=ma,得a=g 由公式=a得=-,小木块的位移打+,_a2 22g (2)传送带始终匀速运动,路程x2== (3)小木块获得的动能Ek=m2 (4)小木块在和传送带达到共同速度的过程中,相对传送带移动的距离x相对=x2 x12ug 产生的内能Q=mgx相对=mp2 (5)根据能量守恒定律,因传送小木块电动机多消耗电能 △E=Q+im2=m2 答案(1)2(2)(3)m2(4)m2(5m2 g四g 方法总结 计算内能的两种方法 (1)由公式Q=FX相进行计算。 (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Q=E。 [针对训练2](多选)加如图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擦力为∫。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
最新中小学试题、试卷、教案资料 5 图 3 (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。 解析 (1)由牛顿第二定律：μmg＝ma，得 a＝μg 由公式 v＝at 得 t＝ v μg ，小木块的位移 x1＝ v 2 t＝ v 2 2μg (2)传送带始终匀速运动，路程 x2＝vt＝ v 2 μg (3)小木块获得的动能 Ek＝ 1 2 mv 2 (4)小木块在和传送带达到共同速度的过程中，相对传送带移动的距离 x 相对＝x2 －x1＝ v 2 2μg ， 产生的内能 Q＝μmg·x 相对＝ 1 2 mv 2 (5)根据能量守恒定律，因传送小木块电动机多消耗电能 ΔE＝Q＋ 1 2 mv 2＝mv 2 答案 (1) v 2 2μg (2)v 2 μg (3)1 2 mv 2 (4)1 2 mv 2 (5)mv 2 方法总结 计算内能的两种方法： (1)由公式 Q＝F 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 Q＝E 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 ( )