(课堂设计)2014-2015高中物理4.6能源的开发与利用学案教科版必修2

第6节能源的开发与利用[导学目标]1.了解各种不同形式的能，知道能量守恒定律确立的两类重要事实.2.能够叙述能量守恒定律的内容，会用能量守恒的观点分析、解释一些实际问题.3.了解能源的开发和利用情况．一、能量守恒定律[问题情境]1．在验证机械能守恒定律的实验中，重物带着纸带下落时，计算结果发现，减少的重力势能的值大于增加的动能的值，即机械能的总量在减少．原因就是存在纸带和打点计时器之间的摩擦力和空气的阻力等．是不是考虑了各种摩擦和阻力后这部分能量就消失了呢？2．请说明下列现象中能量是如何转化的？(1)植物进行光合作用．(2)放在火炉旁的冰融化变热．(3)电流通过灯泡，灯泡发光．[要点提炼]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______为另一种形式，或者从一个物体______到另一个物体，在转化或转移的过程中其总量________．2．几个重要的功能关系(1)合外力所做的功或外力所做功的代数和等于物体或物体系__________——动能定理．(2)除了重力和弹力外，其他力对物体系所做的功等于物体系__________——功能原理；(3)重力或弹力对物体所做的功与重力势能或弹性势能的变化数值相等；(4)两物体间滑动摩擦力对物体系所做的功与物体系增加的内能数值相等．[即学即用]1．质量为4kg的物体被人由静止开始向上提升0.25m后速度达到1m/s，则下列判断正确的是()A．人对物体传递的功是12JB．合外力对物体做功2JC．物体克服重力做功10JD．人对物体做的功等于物体增加的动能图12．如图1所示，一个质量为m的物体(可视为质点)以某一速度由A点冲上倾角为30°的固定斜面，做匀减速直线运动，其加速度的大小为g，在斜面上上升的最大高度为h，则在这个过程中，物体()A．机械能损失了mghB．重力势能增加了3mghC．动能损失了12mghD．机械能损失了12mgh图23．如图2所示在光滑的水平面上，有一质量为M的长木块以一定的初速度向右匀速运动，将质量为m的小铁块无初速地轻放到木块右端，小铁块与木块间的动摩擦因数为μ，当小铁块在木块上相对木块滑动L时与木块保持相对静止，此时长木块对地的位移为l，求这个过程中(1)系统产生的热量；(2)小铁块增加的动能；(3)木块减少的动能；(4)系统机械能减少量．二、能源的利用和新能源的开发1．人类对能源的利用大致经历了三个时期，即______时期、______时期、______时期．自工业革命以来，____和______成为人类的主要能源．2．__________和__________已经成为关系到人类社会能否持续发展的大问题．3．燃料燃烧时一旦把自己的热量释放出去，就不会再次______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．4．能源开发(1)有待开发和利用的新能源主要指太阳能、地热能、风能、水能、核能等．(2)节约能源的办法有：采用高效锅炉，节约燃料；采用高温高压蒸汽轮机，提高热机效率；充分利用废气余热，提高燃料利用率；从能源直接得到电能，提高发电效率等等．(3)在合理开发和节约使用煤、石油、天然气等常规能源的同时，要大力开发核聚变能、太阳能、风能、地热能、海洋能等新能源．5．能源转化的途径自然界的能量是守恒的，但有的能量不便于利用，因此人们要把不方便利用的能转化为方便利用的能．能源的转化过程如下图[即学即用]4．各种形式的能都可以________，木柴燃烧发出热和光，在这个过程中是________能转化为______能和________能；水烧开时，锅盖在水蒸气的冲击下不停地跳动，这个过程是______能转化为______能．5．人类使用的普通能源，如煤、石油、天然气、木柴，以及水力发电得到的能量，它们的根源是()A．太阳能B．地球本身C．内能D．机械能第6节能源的开发与利用课堂活动区核心知识探究一、[问题情境]1．它转化成了机械能外的其他形式的能量，除重力、弹力之类的力外，其他任何力对物体做功使物体的机械能增加或减少的过程，实质上都是其他形式的能与机械能相互转化的过程，在转化的过程中，能的总量是不变的．这是大自然的一条普遍的规律，而机械能守恒定律只是这一条普遍规律的一种特殊情况．2．(1)光能转化为化学能．(2)内能由火炉转移到冰．(3)电能转化为光能．[要点提炼]1．转化转移保持不变2．(1)动能的变化(2)机械能的变化[即学即用]1．BC[人提升物体的过程中，人对物体做了功，对物体传递了能量，不能说人对物体传递了功，A错；人对物体做的功等于物体机械能的改变量，W人＝mgh＋12mv2＝12J，D错；合外力对物体做的功(包括重力)等于物体动能的变化，W合＝12mv2＝2J，B正确；物体克服重力做的功等于物体重力势能的增加量，WG＝mgh＝10J，C正确．]2．A[重力做了mgh的负功，重力势能增加了mgh，B错．由于物体沿斜面以加速度g做匀减速直线运动，由牛顿第二定律可知：mgsin30°＋f＝mg，f＝12mg.摩擦力做功为：Wf＝－f·2h＝－mgh，机械能损失了mgh，故A项正确，D错．由动能定理得ΔEk＝－mgh－mgh＝－2mgh即动能损失了2mgh，故C错．]3．(1)μmgL(2)μmg(l－L)(3)μmgl(4)μmgL解析画出这一过程两物体位移示意图，如下图所示．(1)m、M间相对滑动的位移为L，根据能量守恒定律，有Q＝μmgL，即摩擦力对系统做的总功等于系统产生的热量．(2)根据动能定理μmg(l－L)＝12mv2－0，其中(l－L)为小铁块相对地面的位移，从上式可看出ΔEkm＝μmg(l－L)，说明摩擦力对小铁块做的正功等于小铁块动能的增量．(3)摩擦力对长木块做负功，根据功能关系，得ΔEkM＝－μmgl，即长木块减少的动能等于长木块克服摩擦力做的功μmgl.(4)系统机械能的减少量等于系统克服摩擦力做的功ΔEk＝μmgL二、1．柴草煤炭石油煤石油2．能源短缺环境恶化3．自动[即学即用]4．相互转化化学内光内机械解析能的种类多种多样，有太阳能、机械能、化学能、电能、光能、生物质能、内能、核能等．各种形式的能之间可以相互转化．5．A