2020高中物理人教版 必修二 第七章 机械能守恒定律 学案 第10节能量守恒定律与能源 WORD版含答案.docx

1、第10节能量守恒定律与能源学习目标：1.能复述能量守恒定律的内容，能说明能源和能量耗散的定义.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.能举例说明我们周围能源的耗散，树立节能意识一、能量守恒定律课本导读预习教材第81页“能量守恒定律”部分，请同学们关注以下问题：1建立能量守恒定律的过程中有哪两个重要事实？2能量守恒定律的内容是什么？3能量守恒定律的建立对人类有何重要意义？知识识记1建立能量守恒定律的两个重要事实(1)确认了永动机的不可能性(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

2、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二、能源和能量耗散课本导读预习教材第82页“能源和能量耗散”部分，请同学们关注以下问题：1人类对能源的利用大致经历了哪三个时期？2什么是能量耗散？3能源危机的含义？4节约能源的必要性？知识识记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

3、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这种现象叫能量的耗散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5常规能源和新能源的转化方法1当一个物体的能量减少时，一定有其他物体的能量增多()答案2做功越多，能量的转化也越多()答案3外力对物体

4、不做功，这个物体就没有能量()答案4煤、石油、天然气属于常规能源()答案5电能、焦炭、氢能属于一次能源()答案6冒起的煤烟和散开的炭灰可以重新合成一堆煤炭()答案要点一能量守恒定律的理解及应用重难点突破型知识精要1能量守恒定律的理解(1)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(2)表达式E初E末初状态各种形式能量的总和等于末状态各种形式能量的总和E增E减从转化的角度看，某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加，且减少量和增加量一定相等；从转移的角度看，某个物体的能量减少，一定存在其他

5、物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等(3)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而前面学过的机械能守恒定律是有适用条件的，即机械能守恒定律是普遍的能量守恒定律在特殊条件下的一种表现形式例如，物体在空中下落受阻力时，物体的机械能不守恒，但包括内能在内的总能量是守恒的(4)物理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，是大自然普遍和谐性的一种表现形式2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

6、少的能量之间的守恒式(或初、末状态能量相等的守恒式)典例剖析(多选)如右图所示，轻质弹簧一端固定，另一端与一质量为m、套在粗糙竖直固定杆A处的圆环相连，弹簧水平且处于原长圆环从A处由静止开始下滑，经过B处的速度最大，到达C处的速度为零，ACh.圆环在C处获得一竖直向上的速度v，恰好能回到A.弹簧始终在弹性限度内，重力加速度为g.则圆环()A下滑过程中，加速度一直减小B下滑过程中，克服摩擦力做的功为mv2C在C处，弹簧的弹性势能为mv2mghD上滑经过B的速度大于下滑经过B的速度审题指导(1)AC过程中圆环速度如何变化？动能呢？(2)下滑过程中，共有几种能量相互转化呢？尝试解答圆环向下运动过程中

7、，在B点速度最大，说明向下先加速后减速，加速度先向下减小，后向上增大，A项错误；下滑过程和上滑过程克服摩擦力做功相同，因此下滑过程WfEpmgh，上滑过程Wfmghmv2Ep，因此克服摩擦力做功Wfmv2，B项正确；在C处：EpmghWfmghmv2，C项错误；下滑从A到B，mvEpWfmgh，上滑从B到A，mvEpmghWfmvEp2Wf，可见vB2vB1，D项正确答案BD本题考查了力与运动、功与能、能量守恒等综合应用能力.此类问题的求解关键是搞清物体的运动情况，同时还要灵活运用各能量的转化且守恒的思想. 题组训练1(能量守恒定律的应用)如图所示，一小孩从公园中粗糙的滑梯上自由加速滑下，其能

8、量的变化情况是()A重力势能减小，动能不变，机械能减小B重力势能减小，动能增加，机械能减小C重力势能减小，动能增加，机械能增加D重力势能减小，动能增加，机械能守恒解析由于摩擦力做负功，机械能不守恒，D错误；下滑过程中重力势能转化为动能和内能，所以机械能减小，B正确，A、C错误答案B2(应用能量守恒求解实际问题)构建和谐型、节约型社会深得民心，遍布于生活的方方面面自动充电式电动车就是很好的一例，电动车的前轮装有发电机，发电机与蓄电池连接当骑车者用力蹬车或电动自行车自动滑行时，自行车就可以通过发电机向蓄电池充电，将其他形式的能转化成电能储存起来现有某人骑车以500 J的初动能在粗糙的水平路面上滑行

9、，第一次关闭自动充电装置，让车自由滑行，其动能随位移变化关系如右图中线所示；第二次启动自动充电装置，其动能随位移变化关系如右图中线所示，则第二次向蓄电池所充的电能是()A200 J B.250 JC300 J D500 J解析电动车在运动过程中的摩擦力大小不变，从题图看出，第二次的位移是第一次的.故节约的能量为初动能的，由能量守恒得所充的电能为Ek0200 J，A正确答案A要点二功能关系的理解与应用重难点突破型知识精要1功与能的区别(1)功是力在空间上的积累，是过程量(2)能反映了物体能够对外做功的一种本领，与物体所处的状态相对应，是状态量2功能关系功是能量转化的量度不同形式的能量之间的转化是

10、通过做功实现的，做功的过程就是各种形式的能量之间转化(或转移)的过程，而且做了多少功，就有多少能量发生转化(或转移)，具体功能关系如表：功能量转化关系式重力做功重力势能的改变WGEp弹力做功弹性势能的改变WFEp合外力做功动能的改变W合Ek除重力、系统内弹力以外的其他力做功机械能的改变WE机两物体间滑动摩擦力对物体系统做功内能的改变Ffx相对Q3.利用功能关系解题的步骤(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相应的有哪些力做功(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与对应的力做功的关系式典例剖析如右图所示，质量为m的小铁块

11、A(A的长度可忽略)以水平速度v0从左侧冲上质量为m1、长为l、置于光滑水平面C上的木板B，刚好不从木板上掉下，已知A、B间的动摩擦因数为，此时木板对地位移为x1，求这一过程中：(1)木板增加的动能；(2)小铁块减少的动能；(3)系统机械能的减少量；(4)系统产生的热量审题指导根据能量守恒定律，知道“该过程中系统产生的热量(内能)，是由系统减少的机械能转化而来的”是处理问题的关键尝试解答(1)对木板B根据动能定理得mgx1m1v20所以木板增加的动能EkBmgx1.(2)滑动摩擦力对小铁块A做负功，根据能量关系可知EkAmg(x1l)即小铁块的动能减少了mg(x1l)(3)系统机械能的减少量为

12、E减EkAEkBmgl.(4)根据能量守恒定律，系统减少的机械能全部转化为内能，则QE减mgl.答案(1)mgx1(2)mg(x1l)(3)mgl(4)mgl功是能量转化的量度，做功的过程就是能量转化的过程.某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加. 易错警示易错点不能正确理解各种功能关系而致错(多选)如右图所示，质量为m的物体(可视为质点)以某一速度由底端冲上倾角为30的固定斜面，上升的最大高度为h，其加速度大小为g.在这个过程中，物体()A重力势能增加了mghB动能减少了mghC动能减少了D机械能损失了错解BD错因分析弄不清楚在研究过程中都有哪些力做功及其相应的能量变化关系而致错正确

13、解答物体重力势能的增加量等于克服重力做的功，选项A正确；合力做的功等于物体动能的变化，则可知动能减少量为Ekmamgh，选项B错误，选项C正确；机械能的损失量等于克服摩擦力做的功，因为mgsin30Ffma，ag，所以Ffmg，故克服摩擦力做的功WfFfmgmgh，选项D错误答案AC应用功能关系解题时，首先要弄清各种力做功与相应能的变化关系.如：(1)重力做功等于重力势能变化量的负值，即WGEP；(2)合力对物体所做的功等于物体动能的变化，即动能定理W合Ek；(3)除重力或弹力以外的力所做的功等于物体机械能的变化，即W其他E，当W其他0时，说明只有重力或弹力做功，系统的机械能守恒；(4)系统克

14、服滑动摩擦力做功的代数和等于机械能转化的内能，即FfdQ(d为相对移动的距离). 题组训练1(对功能关系的理解)韩晓鹏是我国首位在冬奥会雪上项目夺冠的运动员他在一次自由式滑雪空中技巧比赛中沿“助滑区”保持同一姿态下滑了一段距离，重力对他做功1900 J，他克服阻力做功100 J韩晓鹏在此过程中()A动能增加了1900 JB动能增加了2000 JC重力势能减小了1900 JD重力势能减小了2000 J解析根据动能定理，物体动能的增量等于物体所受所有力做功的代数和，即增加的动能为EkWGWf1900 J100 J1800 J，A、B项错误；重力做功与重力势能改变量的关系为WGEp，即重力势能减少了

15、1900J，C项正确，D项错误答案C2(功能关系的应用)(多选)如图所示，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(可视为质点)放在小车的最左端，现用一水平恒力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Ff.物块滑到小车的最右端时，小车运动的距离为x.在这个过程中以下结论正确的是()A物块到达小车最右端时具有的动能为(FFf)(lx)B物块到达小车最右端时，小车具有的动能为FfxC物块克服摩擦力所做的功为Ff(lx)D物块和小车增加的机械能为Fx解析对物块分析，物块的位移为lx，根据动能定理得，(FFf)(lx)Mv20，知物块到达小车最右端

16、时具有的动能为(FFf)(lx)，故A正确对小车分析，小车的位移为x，根据动能定理得Ffxmv20，知物块到达小车最右端时，小车具有的动能为Ffx，故B正确根据做功公式，物体克服摩擦力做的功为Ff(lx)，故C正确根据能量守恒得，外力F做的功转化为小车和物块的机械能和摩擦产生的内能，则有F(lx)EQ，所以EF(lx)Ffl，故D错误答案ABC课堂归纳小结知识体系本节小结1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，这个规律叫做能量守恒定律2能量耗散是指可利用的能源最终变成了周围环境的内能，我们无法把这些散失的能量收集起来重新利用3能量耗散反映了能量转化的宏观方向性，所以能源的利用是有条件的，也是有代价的，自然界的能量虽然守恒，但还是要节约能源4功和能量的关系：功是能量转化的量度.