2020年高中物理学案(新人教必修二)7.10《能量守恒定理与能源》2.docx

§7.10 能量守恒定律与能源
【自主学习】 1能量
　　(1)概念.一个物体能够对外 ,我们就说这个物体具有 。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。又如流淌的河水、被举高的重物、被压缩的弹簧、高温高压气体……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 ;被举高的重物具有 ;发生弹性形变的物体具有 ;由大量粒子构成的系统具有 。另外自然界中还存在化学能、电能、光能、太阳能、风能、潮汐能、原子能等等不同形式的能。
　　不同的能与物体的不同运动形式相对应,如机械能对应 ;内能与大量微观粒子的 相对应
　　(3)能量的转化：各种不同形式的能量可以相互转化,而且在转化过程中 保持不变。也就是说当某个物体的能量 时,肯定存在其他物体的能量 且削减量肯定 增加量;当 的能量削减时,肯定存在其他形式的能量增加,且削减量肯定 增加量。
　　（4）功是能量转化的量度
　　不同形式的能量之间的转化是通过做功实现的。做功的过程就是各种形式的 的过程。且做了多少功,就有 能量发生转化(或转移),因此,功是能量转化的 。
　　　2能量守恒定律
(1)内容:能量既不会 ，也不会 ,它只会从一种形式 为其地形式,或者从一个物体 另一个物体,而在转化和转移过程中.能量的总量 ,这个规律叫做能量守恒定律.
(2)定律的表达式：① 　　　　　　　　　　　　 ②　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　3.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受了三个时期,即　　　　　　，　　　　　　　　
　　　　　　　。
　(2)能量耗散:燃料燃烧时一旦把自己的热量释放出去,它就不会　　　　　　起来供人类重新利用;电池中的化学能转化为电能,它又通过灯泡转化为内能和光能,热和光被其他物质吸取之后变成四周环境的内能,我们也无法把这些内能　　　起来　　　　　　　这种现象叫做能量的耗散。
引入新课
教师活动：提出问题：我们已学习了多种形式的能，请同学们说出你所知道的能量形式。我们还知道不同能量之间是可以相互转化的，请你举几个能量转化的例子。
同学活动：思考并回答问题，列举实例。
老师活动：演示试验1：在一个玻璃容器内放入沙子，拿一个小铁球分别从某一高度释放，使其落到沙子中。
思考：小球运动过程中机械能是否守恒？请说出小球运动过程中能量的转化状况。
演示试验2：在盛有水的玻璃容器中放一小木块，让小木块在水中上下浮动，过一段时间，小木块停止运动。
思考：小木块运动过程中机械能是否守恒？请说出小球运动过程中能量的转化状况。
同学活动：观看试验并乐观思考。争辩后，选出代表发表见解。
老师活动：听取同学汇报，总结点评。回答同学可能提出的问题。
点评：通过同学举例和演示试验，说明各种形式的能量可以相互转化，增加同学的感性生疏，并激发同学的学习爱好，唤起同学猛烈的求知欲。
老师活动：引入课题：以上试验表明，各种形式的能量可以相互转化，一种能量削减，必有其他能量增加，一个物体的能量削减，必定其他物体能量增加，能量的总和并没有不化。这就是我们今日要学习的能量守恒定律。
进行新课
1、能量守恒定律
老师活动：引导同学阅读教材，说出能量守恒定律的内容，并引用教材上的话，说明能量守恒定律的建立有何重大意义？
历史上曾有人设想制造一种不需要消耗任何能源就可以不断做功的机器，即永动机，这样的机器能不能制成？为什么？
同学活动：认真阅读教材，思考并回答问题
老师活动：提出问题，引出下一课题：
既然能量是守恒的，不行能毁灭，为什么我们还要节省能源？
2、能源和能量耗散
老师活动：引导同学阅读教材，了解人类应用能源的历程，能源对人类社会进展所起的作用；人类在利用能源的同时也对环境造成了严峻污染。
什么是能量耗散？能量耗散与能量守恒是否冲突，该怎样理解？
同学活动：认真阅读教材，思考并回答问题。
老师活动：听取同学汇报，总结点评。回答同学可能提出的问题。
【课堂训练】
1．功与能
能是状态量，功是过程量。不同形式的能量之间的转化是通过做功实现的。做功的过程就是各种形式的能量之间转化(或转移)的过程。且做了多少功,就有多少能量发生转化(或转移),因此,功是能量转化的量度。如举重运动员把重物举起来,对重物做了功这一过程中,运动员通过做功消耗了体内的化学能,转化为重物的重力势能.并且,运动员做了多少功,就有多少化学能转化为重力势能。能量的具体值往往无多大意义,我们关怀的大多是能量的变化量,能量的变化必需通过做功才能实现,某种力做功往往与某一具体的能量变化相联系。
例1．分析常见力做功与能量转化的对应关系：
　　 重力做功： 　　 弹力做功：
　　电场力做功：　　 电流做功：
2． 能量守恒定律
⑴能量守恒定律是贯穿整个物理学的基本规律之一,是学习物理学的一条主线。
　　⑵要分清系统中有多少种形式的能,发生了哪些转化和转移.　
⑶滑动摩擦力与相对距离的乘积在数值上等于系产生的内能、即Q=FL相
留意:(1)某种形式的能削减,肯定存在其他形式的能增加,且削减量肯定和增加量相等
　 (2)某个物体的能量削减,肯定存在其他物体的能量增加,且削减量和增加量肯定相等。这也是我们列能量守恒表达式时的两条基本思路。
例2．如图2-10-1所示，在水平桌面的边角处有一轻质光滑的定滑轮K，一条不行伸长的轻绳绕过K分别与物块A、B相连，A、B的质量分别为mA、mB。开头时系统处于静止状态。现用一水平恒力F拉物块A，使物块B上升。已知当B上升距离为h时，B的速度为v。求此过程中物块A克服摩擦力所做的功。重力加速度为g。
解答：
例3．一小滑块放在如图2-10-2所示的凹形斜面上，用力F沿斜面对下拉小滑块，小滑块沿斜面运动了一段距离。若已知在这过程中，拉力F所做的功的大小（确定值）为A，斜面对滑块的作用力所做的功的大小为B，重力做功的大小为G，空气阻力做功的大小为D。当用这些量表达时，小滑块的动能的转变（指末态动能减去初态动能）等于多少？，滑块的重力势能的转变等于多少？滑块机械能（指动能与重力势能之和）的转变等于多少？
解析：
3．能源和能量耗散
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,能量在数量上并未削减,但在利用的品质上降低了,从便于利用的变成不便于利用的了。是能源危机更深层次的含意,也是“自然界的能量虽然守恒,但还是要节省能源”的根本缘由。能量和能源是两回事；非再生能源和可再生能源是两回事。作为常规能源的煤炭、石油、自然气等面临枯竭.节能和开发新的能源已是人类必需面对的实际问题.能源对造福人类具有极重要的意义,节省每一份能源,不仅能提高能源的利用价值,对于维护人类赖以生存的环境也有不行忽视的作用新的能源有待于人类去开发.有待开发和利用的新能源主要指:太阳能、地热能、风能、水、能、核能。由于煤、石油和自然气都是几亿年以前的生物遗体形成的,所以人们也称它们为化石燃料.由于这些能源是不能再次生产,也不行能重复使用的,所以称为非再生能源
例4．太阳能的储存始终是个难题.科学家发觉,盐水湖被太阳晒久了,湖底的湿度会越来越高,并难以通过湖水的对流将热散发出去，而淡水湖不具备这一特点.依据这一特点,可以利用盐水湖来储存太阳能.你能分析这是为什么吗?你能依据这规律设计出一种储存太阳能的具体方案吗？（提示:盐水湖中含盐量高的湖水密度大,总是留存湖底不会上浮)
解答:

有人设计了这样一台“永动机”：距地面肯定高度架设一个水槽，水从槽底的管中流出，冲击一个水轮机，水轮机的轴上安装一个抽水机和一个砂轮．他期望抽水机把地面水槽里的水抽上去，这样循环不已，机器不停地转动，就可以永久地用砂轮磨制工件做功了（下图）．

请你分析一下，高处水槽中水的势能共转变成哪几种形式的能，说明这个机器是否能够永久运动下去．