机械能守恒定律10.ppt

,人教版,物理,第七章机械能守恒定律,必修,2,课前 自主学习,人教版,物理,课堂师生互动,课后演练提升,必修,2,第七章,10,能量守恒定律与能源,第七章,机械能守恒定律,10,能量守恒定律与能源,一、能量守恒定律,1,机械能守恒定律是普遍的 的一种特殊形式,2,导致能量守恒定律确定的两类重要事实：,(1),确认了 的不可能性,(2),各种自然现象之间的相互 与 ,能量守恒定律,永动机,联系,转化,3,定律内容：,能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式,为其他形式，或者从一个物体 到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的 保持不变,4,定律发现的意义,(1),它是最普遍、最重要、最可靠的自然规律之一,(2),它是大自然普遍和谐性的一种表现形式,转化,转移,总量,二、能源和能量耗散,1,人类利用能源的三个时期：,(1),时期,工业革命以前；,(2),时期,工业革命以来；,(3),时期,20,世纪,50,年代,柴薪,煤炭,石油,2,能源的短缺与环境的恶化,煤炭和石油资源有限，同时，大量煤炭和石油产品在燃烧时排出的有害气体污染空气，改变了大气成分，和 已经成为关系到人类社会能否持续发展的大问题,能源短缺,环境恶化,3,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能，它又通过灯泡转化成 和 ，热和光被其他物体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，这种现象叫做能量的耗散,内能,光能,内能,4,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 了，从便于利用的变成 的了,5,节约能源,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，但还是要节约能源,并未减少,降低,不便于利用,1,如何正确地理解能量的概念？,(1),概念：一个物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量，如运动的物体可以推动与其接触的另一个物体一起向前运动，对被推动的物体做功，说明运动的物体具有能量又如流动的河水、被举高的重物、被压缩的弹簧、高温高压气体等都能对外做功，因此都具有能量,(2),形式：能量有各种不同的形式，运动的物体具有动能；被举高的重物具有重力势能；发生弹性形变的物体具有弹性势能；另外还有内能、化学能、电能、光能、太阳能、风能、潮汐能、原子能等不同形式的能,(3),能量的转化：各种不同形式的能量可以相互转化，且转化过程中总量保持不变，也就是说当某个物体的能量减少时，一定存在其他物体的能量增加，且减少量一定等于增加量,2,如何正确地理解能量守恒定律？,(1),对能量守恒定律的学习要抓住三个要点：,自然界存在着多种形式的能量；,在一定条件下，各种形式的能量可以相互转化和转移；,在能量转化和转移的过程中，能量的总量保持不变,(2),能量守恒定律在自然界中是普遍适用的，对宏观世界、微观世界、高速运动和低速运动等都成立它同时说明了第一类永动机不可以制成,3,如何理解能源和能量耗散？,(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，即柴薪时期、煤炭时期、石油时期,(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的耗散,(3),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降低了，从便于利用的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,(4),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能源的利用受这种方向性的制约，所以能源的利用是有条件的，也是有代价的,.,题型一对能量守恒定律的理解,【,例,1】,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,【,解析,】,子弹射穿木块的过程中，由于相互间摩擦力的作用使得子弹的动能减少，木块获得动能，同时产生热量，且系统产生的热量在数值上等于系统机械能的损失，,A,选项漏考虑系统增加的内能，,C,选项应考虑的是系统,(,子弹、木块,),内能的增加，,C,错,【,答案,】,BD,(2),在分析能量转化和守恒的过程中，往往漏掉某种形式的能，导致错解，因此，在分析题目过程中要理清各力做功情况，及存在的几种形式的能的相互转化，从能量守恒角度分析,应用,11,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，说明能量可能凭空产生,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，历史上曾出现过各式各样的所谓永动机的发明，结果都以失败告终，原因就是违背了能量守恒定律，人类只能发现规律、利用规律，但绝不可以创造规律、改变规律，违背规律行事，即使以后科技再发达，也要受自然规律的制约，所以永动机是永远不可能制成的，,A,错,太阳辐射大量的能量，地球只吸收了极小的一部分，就形成了风云雨雪，使万物生长但辐射到星际空间能量也没有消失，一定是转化成了别的能量，,B,错马和其他动物，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“全自动”手表内部还是有能量转化装置的，一般是一个摆锤，当人戴着手表活动时，使摆锤不停摆动，给游丝弹簧补充能量，才会维持手表的走时,如果把这种表放在桌面上静置两天，它也会停摆的，,D,错选,C.,答案：,C,题型二能量守恒定律的应用,【,例,2,】,某地平均风速为,5,m/s,，已知空气密度是,1.2 kg/m,3,，有一风车，它的车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，则该风车的发电机功率是多大？,【,答案,】,3.4 kW,应用,21,照射在每平方米地面上的太阳能的平均功率,(,昼夜平均值,),是,200 W,，平均每个家庭消耗的电功率为,1 000 W,若每块光电池的面积为,0.5 m,2,，转化效率为,20%,，则每户家庭需多少块光电池，才能保证正常的生活使用？,答案：,50,块,题型三能源的开发和利用,【,例,3,】,关于潮汐，古人说：,“,潮者，据朝来也；汐者，言夕至也,”,如图,7101,所示的是利用潮汐发电的示意图，左方为陆地和海湾，中间为水坝，其下有通道，水经通道可带动发电机涨潮时，水进入海湾，待内外水面一样高时堵住通道,(,如图,7101,甲,),，潮落至最低时放水发电,(,如图,7101,乙,),；,待内外水面再次相同时，再堵住通道，直到下次涨潮至最高点，又放水发电,(,如图,7101,丙,),设海湾面积为,S,5.0,10,8,m,2,.,高潮与低潮间高度差为,h,3.0 m,，水流发电的效率约为,25%.,求一天内水流发电的平均功率,(,注：实际上，由于各种损失，发电功率仅及水流功率的,10%,25%.,例如法国兰斯河潮汐发电站水势能释放平均功率为,240 MW,，而发电功率为,62 MW.),图,7101,应用,31,江苏省沙河抽水蓄能电站自,2003,年投入运行以来，在缓解用电高峰电力紧张方面取得了良好的社会效益和经济效益抽水蓄能电站的工作原理是，在,用电低谷时,(,如深夜,),，电站利用电网多余电能把水抽到高处蓄水池中，到用电高峰时，再利用蓄水池中的水发电,如图,7102,所示，蓄水池,(,上游水库,),可视为长方体，有效总库容量,(,可用于发电,),为,V,，蓄水后水位高出下游水面,H,，发电过程中上游水库水位最大落差为,d,.,统计资料表明，该电站年抽水用电为,2.4,10,8,kWh,，年发电量为,1.8,10,8,kWh,.,则下列计算结果正确的是,(,水的密度为,，重力加速度为,g,，涉及重力势能的计算均以下游水面为零势能面,)(,),答案：,BC,1,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，即物体做了多少功，就有多少能量发生了转化；并非力对物体做了多少功，物体就具有多少能；也非物体具有多少能，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并不消失，所以,C,错误正确选项是,D.,答案：,D,2,自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，下列说法正确的是,(,),A,机械能守恒,B,能量正在消失,C,只有动能和重力势能的相互转化,D,减少的机械能转化为内能，但总能量守恒,解析：,自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，说明机械能减少，摩擦阻力对秋千做负功，使减少的机械能转化为内能，正确选项为,D.,答案：,D,3,下列设想中，符合能量转化和守恒定律的是,(,),A,利用永磁铁和软铁的相互作用，做成一架机器，永远地转动下去,B,制造一架飞机，不携带燃料，只需利用太阳能就能飞行,C,做成一只船，利用流水的能量，逆水行驶，不用其他动力,D,利用核动力使地球离开太阳系,解析：,A,不符合能量守恒，利用永磁铁和软铁的相互作用，做一架永远转动下去的机器是不可能的；太阳能可以转化为机械能，,B,中所述情景中的飞机是可行的；核动力是非常大的，大于地球和太阳系之间的引力，利用核动力可使地球离开太阳系，,B,、,D,选项正确逆水行船，不用其他动力是不可行的，,C,错误,答案：,BD,4,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,要合理开发和节约使用核能、太阳能、风能、地热能、海洋能等常规能源,C,能源利用的过程，是一种形式的能向另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，我国都要靠外国支援,答案：,C,5,一质量为,2 kg,的物块从离地,80 m,高处自由落下，测得落地速度为,30,m/s,，求下落过程中产生的内能,(,g,取,10 m/s,2,),答案：,700 J,6,在北京科技馆中有一个“永动轮”，其结构如图,7103,所示在一个大轮的边缘装有用记忆合金制成的金属叶片，该金属叶片在热水中会呈弯曲形状，而在室温下又会伸直，将大轮的下部放入热水中，上部处于空气中，则叶片在空气中为伸直状态，进入热水中温度升高就会弯曲从而产生推力，使轮子转动；,从水中进入空气中叶片又会变成伸直状态，如此周而复始，每个叶片进入热水时都会产生推力，从而使轮子一直转动下去你认为这个装置可以向外输出能量吗？这是永动机吗？为什么？,解析：,轮子的叶片能产生推力，因此可以带动其他机械转动，能够输出能量但这个轮子并不是永动机，轮子转动的能量来自热水的内能，如果水的温度跟空气一样了，它也就不会转动了,答案：,可以向外输出能量；不是永动机，因为它要消耗水的内能,课时作业,22,