高中物理第四章机械能和能源第六节能量的转化与守恒.pptx

第六节能量转化与守恒,第四章,机械能和能源,1/38,知识目标,关键素养,1.了解自然界中存在各种形式能量.,2.知道能量守恒定律是最基本、最普遍自然规律之一.,3.经过能量守恒以及能量转化和转移方向，认识提升效率主要性.,1.科学认识生活中能量转化实例.,2.了解能量守恒定律确实切含义，会依据能量守恒定律处理各种能量转化问题.,2/38,内容索引,自主预习,预习新知 扎实基础,重点探究,启迪思维 探究重点,达标检测,检测评价 达标过关,3/38,自主预习,4/38,1.,各种形式能量,自然界存在着不一样形式能量,.,如：,、内能、,、,、核能、,等,2.,能量存在形式各种多样，不一样形式能量能够相互转化,.,我们所消耗能量，大部分是,辐射到地球后转化而来,.,一、能量转化及守恒定律,机械能,电能,电磁能,化学能,太阳能,5/38,3.,能量转化与守恒定律,(1),内容：能量既不会凭空,，也不会凭空消失，它只能从一个形式,为另一个形式，或者从一个物体,到另一个物体，在转化或转移过程中其,不变,.,(2),意义：,揭示了自然界各种运动形式不但含有,性、而且含有,性,.,宣告,不可能制成,.,产生,转化,转移,总量,多样,统一,“,第一类永动机,”,6/38,二、能量转化和转移方向性,在整个自然界中，全部宏观自发过程都含有单向性，都有一定,性，都是一个不可逆过程,.,(1),热传导方向性,.,两个温度不一样物体相互接触时，热量会自发地从高温物体传给,物体，结果使高温物体温度降低，低温物体温度升高,.,(2),机械能和内能转化过程方向性,.,机械能是能够,转化为内能，但在任何情况下都不可能把从高温热源吸收热量全部转变为有用机械功，而且工作物质本身又回到原来状态，即内能不可能全部转化为机械能，而不引发其它改变,.,方向,低温,全部,7/38,答案,即学即用,1.,判断以下说法正误,.,(1),机械能守恒定律是能量守恒定律一个特殊形式,.(,),(2),在利用能源过程中，能量在数量上并未降低,.(,),(3),内能不可能全部转化为机械能而不引发其它改变,.(,),8/38,2.质量为,0.4 kg,皮球，从离地面高,0.5 m,处自由落下，与地面碰撞后以,2 m/s,速度反弹，不计空气阻力，,g,取,10 m/s,2,，碰撞时损失机械能为,_,，损失机械能转化为,_,能,.,答案,1.2 J,内,9/38,重点探究,10/38,1.,在验证机械能守恒定律试验中，计算发觉，重物降低重力势能值总大于增加动能值，即机械能总量在降低,.,机械能降低原因是什么？降低部分机械能是消失了吗？,一、对能量守恒定律了解,答案,答案,机械能降低原因是因为要克服摩擦阻力和空气阻力做功，机械能转化成了内能,.,不是,.,11/38,2.,请说明以下现象中能量是怎样转化或转移？,(1),植物进行光合作用,.,答案,光能转化为化学能,(2),放在火炉旁冰融化变热,.,答案,内能由火炉转移到冰,(3),电流经过灯泡，灯泡发光,.,答案,电能转化为光能,答案,12/38,1.,适用范围：,能量守恒定律是贯通物理学基本规律，是各种自然现象中普遍适用一条规律,.,2.,对能量守恒定律了解,某种形式能降低，一定存在其它形式能增加，且降低许和增加量一定相等,.,某个物体能量降低，一定存在其它物体能量增加，且降低许和增加量一定相等,.,知识深化,13/38,例,1,(,多项选择,),从光滑斜面上滚下物体，最终停顿在粗糙水平面上，则,A.,在斜面上滚动时，只有动能和势能相互转化,B.,在斜面上滚动时，有部分势能转化为内能,C.,在水平面上滚动时，总能量正在消失,D.,在水平面上滚动时，机械能转化为内能，总能量守恒,答案,解析,解析,在斜面上滚动时，只有重力做功，只发生动能和势能相互转化；在水平面上滚动时，有摩擦力做功，机械能转化为内能，总能量是守恒，故选,A,、,D.,14/38,二、能量守恒定律应用,1.,能量守恒定律表示式,(1),从不一样状态看，,E,初,E,末,.,(2),从能转化角度看，,E,增,E,减,.,(3),从能转移角度看，,E,A,增,E,B,减,.,2.,能量守恒定律应用关键步骤,(1),明确研究对象和研究过程,.,(2),找全参加转化或转移能量，明确哪些能量增加，哪些能量降低,.,(3),列出增加量和降低许之间守恒式,.,15/38,例,2,如图,1,所表示，皮带速度是,3 m/s,，两圆心距离,s,4.5 m,，现将,m,1 kg,小物体轻放在左轮正上方皮带上，物体与皮带间动摩擦因数,0.15,，电动机带动皮带将物体从左轮运输到右轮正上方时，求：,(,g,取,10 m/s,2,),(1),小物体取得动能,E,k,；,图,1,答案,4.5 J,解析,设小物体与皮带到达共同速度时，物体相对地面位移为,s,.,答案,解析,16/38,(2),这一过程摩擦产生热量,Q,；,答案,4.5 J,解析,由,mg,ma,得,a,1.5 m/s,2,，,由,v,at,得,t,2 s,，,则,Q,mg,(,v,t,s,),0.15,1,10,(6,3)J,4.5 J.,答案,解析,(3),这一过程电动机消耗电能,E,.,答案,9 J,解析,由能量守恒知,E,E,k,Q,4.5 J,4.5 J,9 J.,17/38,针对训练,1,一弹珠弹射玩具模型如图,2,所表示，水平粗糙管,AB,内装有一轻弹簧，左端固定,.,竖直放置光滑管道,BCD,，其中,CD,为半径,R,0.1 m,四分之一圆周，,C,点与地面间高度,H,0.1 m,，用质量,m,1,0.2 kg,弹珠,(,可看成质点,),将弹簧迟缓压缩到某一确定位置,M,，弹珠与弹簧不固连,.,由静止释放后弹珠恰能停在,D,点,.,用同种材料、质量,m,2,0.1 kg,弹珠仍将弹簧迟缓压缩到,M,点再由静止释放，弹珠由,D,点飞出后落在,与,D,点正下方,D,点相距,x,0.8 m,处,.,g,取,10 m/s,2,.,求：,(1),弹珠,m,2,从,D,点飞出时速度大小；,答案,解析,图,2,答案,4 m/s,18/38,解析,弹珠,m,2,由,D,点飞出后做平抛运动，,得,t,0.2 s,19/38,(2),弹簧被迟缓压缩到,M,点时储存弹性势能；,答案,答案,1.6 J,解析,研究弹珠从释放到,D,点过程，由能量守恒定律得：,释放,m,1,过程，有,E,p,m,1,gx,m,1,g,(,H,R,),释放,m,2,过程，,解析,解得,E,p,1.6 J,20/38,(3),保持弹珠,m,2,仍将弹簧迟缓压缩到,M,点，改变,H,高度，从,D,点飞出后落在与,D,点正下方,D,点距离,x,是不一样，求,x,最大值,.,答案,答案,1 m,解析,由能量守恒定律：,解析,由基本不等式得,x,m,1 m,21/38,在包括弹性势能等各种形式能量转化问题中，用能量守恒思想解题能够化繁为简,.,技巧点拨,22/38,三、功效关系了解与应用,1.,功效关系概述,(1),不一样形式能量之间转化是经过做功实现，做功过程就是能量转化过程,.,(2),功是能量转化量度,.,做了多少功，就有多少能量发生转化,.,23/38,2.,功与能关系：,因为功是能量转化量度，某种力做功往往与某一个详细形式能量转化相联络，详细功效关系以下表：,功,能量转化,关系式,重力做功,重力势能改变,W,G,E,p,弹力做功,弹性势能改变,W,F,E,p,合外力做功,动能改变,W,合,E,k,除重力、系统内弹力以外其它力做功,机械能改变,W,E,机,两物体间滑动摩擦力对物体系统做功,内能改变,f,s,相对,Q,24/38,例,3,如图,3,所表示，在竖直平面内有二分之一径为,R,圆弧轨道，半径,OA,水平、,OB,竖直，一个质量为,m,小球自,A,正上方,P,点由静止开始自由下落，小球沿轨道抵达最高点,B,时恰好对轨道没有压力,.,已知,AP,2,R,，重力加速度为,g,，则小球从,P,到,B,运动过程中,A.,重力做功,2,mgR,B.,机械能降低,mgR,C.,合外力做功,mgR,D.,克服摩擦力做功,mgR,图,3,答案,解析,25/38,解析,重力做功与路径无关，所以,W,G,mgR,，选项,A,错；,克服摩擦力做功等于机械能降低许，故选项,D,对,.,26/38,应用功效关系解题关键,应用功效关系解题关键是深刻了解不一样功效关系含义：,(1),重力做功是物体重力势能改变原因，重力做多少功，重力势能就降低多少；,(2),弹力做功是弹簧弹性势能改变原因，弹力做多少功，弹性势能就降低多少；,(3),协力做功是物体动能改变原因，协力做多少功，动能就增加多少；,(4),除重力和系统内弹力之外其它力做功是机械能改变原因，其它力做多少功，机械能就增加多少,.,规律总结,27/38,针对训练,2,(,多项选择,),如图,4,所表示，质量为,m,物体,(,可视为质点,),以某一速度从,A,点冲上倾角为,30,固定斜面，其运动加速度大小为,g,，此物体在斜面上上升最大高度为,h,，则在这个过程中物体,答案,解析,图,4,28/38,解析,这个过程中重力势能增加了,mgh,，故,A,错误；,29/38,达标检测,30/38,1,2,3,1.,(,能源利用,),关于能源开发和应用，以下说法中正确是,A.,能源应用过程就是内能转化为机械能过程,B.,化石能源能量归根结底来自于太阳能，所以化石能源永远不会枯竭,C.,在广大农村推广沼气意义重大，既变废为宝，降低污染，又大量节,约能源,D.,伴随科学技术发展，煤炭资源将取之不尽、用之不竭,答案,解析,4,31/38,1,2,3,解析,能源应用过程并不单纯是将内能转化为机械能过程，各种转化形式均可为人类服务，,A,错误；,化石能源能量即使来自太阳能，但要经过数亿年地质演变才能形成，且储量有限，为不可再生能源，,B,错误；,在广大农村推广沼气对改进农村环境、节约能源意义重大，功在当代，利在千秋，,C,正确；,不论技术先进是否，煤炭资源不可能取之不尽、用之不竭，,D,错误,.,4,32/38,2.,(,功效关系,),如图,5,所表示，在高台跳水比赛中，质量为,m,跳水运动员进入水中后受到水阻力,(,包含浮力,),而竖直向下做减速运动，设水对她阻力大小恒为,F,，则在她减速下降深度为,h,过程中，以下说法正确是,(,g,为当地重力加速度,),A.,她动能降低了,Fh,B.,她重力势能降低了,mgh,C.,她机械能降低了,(,F,mg,),h,D.,她机械能降低了,mgh,答案,1,2,3,4,图,5,33/38,3.,(,功效关系,),(,多项选择,),如图,6,所表示，质量为,M,木块放在光滑水平面上，质量为,m,子弹,(,可视为质点,),以速度v,0,沿水平方向射中木块，并最终留在木块中与木块一起以速度,v,运动,.,已知当子弹相对木块静止时，木块前进距离为,l,，子弹进入木块深度为,d,，若木块对子弹阻力,f,视为恒定，则以下关系式中正确是,答案,1,2,3,4,图,6,解析,34/38,解析,画出运动过程示意图，从图中不难看出，当木块前进距离为,l,，子弹进入木块深度为,d,时，子弹相对于地面发生位移为,l,d,.,由牛顿第三定律知，子弹对木块作用力大小也为,f,.,子弹对木块作用力对木块做正功，,木块对子弹作用力对子弹做负功，,所以，选项,A,、,C,、,D,正确,.,1,2,3,4,35/38,4.,(,能量守恒定律应用,),如图,7,所表示，一物体质量,m,2 kg,，在倾角,37,斜面上,A,点以初速度,v,0,3 m/s,下滑，,A,点距弹簧上端,B,距离,AB,4 m.,当物体抵达,B,后将弹簧压缩到,C,点，最大压缩量,BC,0.2 m,，然后物体又被弹簧弹上去，弹到最高位置为,D,点，,D,点距,A,点,AD,3 m.,挡板及弹簧质量不计，,g,取,10 m/s,2,，,sin 37,0.6,，,cos 37,0.8.,求：,(,小数点后保留两位小数,),(1),物体与斜面间动摩擦因数,；,答案,解析,1,2,3,4,答案,0.52,图,7,36/38,解析,物体从开始位置,A,点到最终,D,点过程中，弹性势能没有发生改变，动能和重力势能降低，机械能降低许为,1,2,3,4,物体克服摩擦力产生热量为,Q,fs,其中,s,为物体旅程，即,s,5.4 m,f,mg,cos 37,由能量守恒定律可得,E,Q,由,式解得,0.52.,37/38,(2),弹簧最大弹性势能,E,pm,.,1,2,3,4,答案,24.46 J,解析,物体由,A,到,C,过程中，,动能减小,E,k,m,v,0,2,重力势能降低,E,p,mgl,AC,sin 37,摩擦生热,Q,fl,AC,mg,cos 37,l,AC,由能量守恒定律得弹簧最大弹性势能为,E,pm,E,k,E,p,Q,联立,解得,E,pm,24.46 J.,答案,解析,38/38,