趣话高中物理必修2第7章机械能守恒定律第10节能量守恒定律与能源

趣话高中物理（人教版）必修2第7章第10节1第10节能量守恒定律与能源前面学习了机械能守恒定律，当只有重力和弹簧的弹力做功的时候，机械能守恒。如果其它力做功呢？如摩擦力做功，就会将动能转化成物体的内能，比如急刹车或磨刀时会产生火花就是一个例证。我们生活中的很多能量来源于太阳，太阳上时刻发生着核反应，将核能转化成内能和光能，辐射到地球上，地球上的植物通过光合作用，将光能转化成化学能，动物吃掉植物，又将化学能转化成其它能量，我们利用燃烧煤发电，又用电去做各种事情，如发光、发热，机器的动力等等。这些说明能量的各种不同形式间是可以相互转化的，这个转化过程中有什么规律呢，能量的总量是否不变呢，经过迈尔、焦耳、亥姆霍兹等许多科学家的工作，人类总结出来了一个宇宙中的基本规律——能量守恒定律：能量既不会消灭，也不会创生，它只能从一种形式转化为其它形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。这个定律被称作十九世纪自然科学三大发现之一，另外两个分别是细胞学说和进化论。当时由于机械工业的发展，很多人在研制“永动机”，就是一种不用消耗能源而工作的机器，由于这个定律的出现，给这些研究者当头一盆冷水，因为能量守恒定律的另一种说法就是：永动机是不可能制造出来的。虽然能量是守恒的，但是很多过程是不可逆的，如能量耗散。比如我们用煤发电，煤燃烧产生的内能不可能全部用来发电，必然有一部分热量散发的出去，就是耗散了，这些能量是不能回收的，我们生产生活中要消耗大量的能源，这些能源是古代静几百万年形成的，现在被开发出来，消耗的很快，这些能源不能再生，如果消耗完了就没有了。人类就会遇到能源危机，所以，在找到新的能源以前，我们必须节约能源。我们通常用的能源分为常规能源和新能源。常规能源主要是煤和石油。这些能源来源于古生物，古代的动物和植物死后沉于地下，经过几百万年的变化，变成石油和煤，现在我们开采出来使用，实际是使用了过去的能源。我国煤含量较多，主要集中在北方华北和西北地区，陕西和山西是主要产煤大省，但是使用能源的主要在东南沿海地区，所以煤的运输是一个大项目，目前我国的大秦铁路和神黄铁路都是以运送煤炭为主的。石油我国也有几个大的油田，最大的是大庆油田，但是我国是世界工厂，这点石油远远不够使用，目前，我国主要进口石油。现在世界上石油产量最大的是俄罗斯，但是由于是一个大国，其也没有靠石油发财。而一些石油产量较大的小国，如一些阿拉伯国家，由于本身人口较少，石油产量远远超出自己的用量，主要靠出口石油，一般这样的国家都富得流油。如亚洲国家卡塔尔就是一个靠石油暴富的典型。由于近年过度的开采，这些能源被迅速的消耗，石油也就还有几十年的用量，煤再有一二百年亦将告罄，因此寻找新的能源称为当务之急。以上都是化学能的应用，那么机械能是否可以直接应用呢，有一首歌唱到：“哗啦啦的黄河水，日夜向东流”这就是水的机械能，因此人们在落差较大的江河上修了水电站，目前我国最大的水电站就是三峡工程，落差一百多米，将原来的三峡截流，变成了长江电力公司，真个是：“更立西江石壁，截断巫山云雨，高峡出平湖。”水电站的好处有一次投资，多年使用，运行成本低，坏处是期初投资较大，劳民伤财，破坏自然生态。还有一个利用动能发电的就是风力发电，这种发电经济实惠，但受风力影响较大，一般，我国的内蒙古和青海等风力资源发达的地区，风力发电应用广泛。风力发电的优点是清洁节约，但是大规模发电还较少，主要适合家庭使用。还有就是核电，利用核反应发电。核电可以建设大规模的发电厂，可以提供足够多的能源，但是，如果出现核泄漏，会严重污染环境，如前苏联的切尔诺贝利核电站爆炸和日本福岛第一核电站因地震产生的核泄漏事件，给人们敲响了警钟。目前，我国核电站不多，但是正在建设和准备建设的很多，将来，我国会成为核电大国，当然，预防核泄漏也必然是重要工作。既然我们的一切能源都来源于太阳，我们能不能直接用太阳能呢，可以，现在，对太阳趣话高中物理（人教版）必修2第7章第10节2能的使用分为两种方式，一种是直接使用，另一种是发电。太阳能发电又称光伏，我国生产的太阳能发电设备很多，大部分用来出口，前段时间与欧盟的官司就是光伏产品出口引发的。我国的太阳能电站不多，虽然国家贴钱收购光伏电力，但是目前没有太多的太阳能电站。不过，我国在直接利用太阳能，如太阳能热水器的使用上，绝对世界领先。关于本章的高考题，历年考得很低，但是大部分是包含动量的，由于实施新课标后，动量称为选考部分，故将在选修3-5中论述。2013年河北高考第21题.2012年11曰，“歼15”舰载机在“辽宁号”航空母舰上着舰成功。图（a）为利用阻拦系统让舰载机在飞行甲板上快速停止的原理示意图。飞机着舰并成功钩住阻拦索后，飞机的动力系统立即关闭，阻拦系统通过阻拦索对飞机施加——作用力，使飞机在甲板上短距离滑行后停止，某次降落，以飞机着舰为计时零点，飞机在t=0.4s时恰好钩住阻拦索中间位置，其着舰到停止的速度一时间图线如图(b)所示。假如无阻拦索，飞机从着舰到停止需要的滑行距离约为I000m。已知航母始终静止，重力加速度的大小为g。则A.从着舰到停止，飞机在甲板上滑行的距离约为无阻拦索时的1/10B.在0.4s-2.5s时间内，阻拦索的张力几乎不随时间变化C.在滑行过程中，飞行员所承受的加速度大小会超过2.5gD.在0.4s-2.5s时间内，阻拦系统对飞机做功的功率儿乎不变【解析】从右图估算面积，大约是100m。故A正确。飞机受到的合力不变，但是阻拦索的夹角时刻在变，B错。直线部分的斜率大于25m/s2,C对，合力不变速度变化，功率变化，D错。故选AC。