7.10能量守恒定律

7.10能量守恒定律221kxEP重力势能弹性势能动能势能机械能mghEP221mvEk知识回顾能量之间可以相互转化：太阳能的利用：太阳能转化为电能内燃机车：•内能转化机械能水电站：•水的机械能转化为电能水果电池：•化学能转化为电能一、能量守恒定律⑴、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另一个物体，而在转化或转移过程中，能量的总量保持不变．⑵、定律的表达式E初＝E终；△E增＝△E减某种形式的能减少，一定有其他形式的能量增加，且减少量和增加量一定相等．某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等。1、能量守恒定律2、能量守恒定律的发现对能量守恒定律贡献比较大的科学家有：德国物理学家和医生迈尔，英国物理学家焦耳，德国物理和生理学家亥姆霍兹等人．迈尔(1814－1878)焦耳（1818－1889）亥姆霍兹（1821—1894）3能量守恒定律的意义•能量守恒定律同生物进化论、细胞的发现被恩格斯誉为19世纪的三个最伟大的科学发现。•能量守恒定律是在无数实验事实的基础上建立起来的，是自然科学的普遍规律之一。•自然界一切已经实现的过程都遵守能量守恒定律。凡是违反能量守恒定律的过程都是不可能实现的，例如“永动机”只能以失败而告终。•机械能守恒定律只是能量守恒定律的特例。重力作用的“永动机”1、人类对能源的利用经过了三个时期柴薪时期出现年代：五六十万年前火的使用是人类在能源利用上的第一个里程碑，它使人类脱离了茹毛饮血的时代。二、能量的耗散1、人类对能源的利用经过了三个时期煤炭时期出现年代：2000年前蒸汽机的广泛使用，带动了工业革命和资本主义社会的成长。1、人类对能源的利用经过了三个时期石油时期出现年代：19世纪80年代内燃机的发展推动了19世纪末，20世纪初开始的机械化和电气化进程。2、能量的耗散：燃料燃烧时一旦把自己的热量释放出去，它就不会再次自动聚集起来供人类重新利用，电池中的化学能转化为电能，它又通过灯泡转化成内能和光能，热和光被其他物质吸收后变为周围环境的内能，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．能量耗散表明，在能源利用的过程中，能量在数量上并没有减少．但是可利用的品质上降低了，从便于利用变为不便于利用了。例一：“摩擦生热”是机械能转化为内能的一种现象。汽车刹车过程产生的热，无法回收转化成机械能，成为不可利用的能量。机械能可以全部转化为内能而内能不可全部转化为机械能。一定有散热，被周围环境吸收。例如：一辆行驶的小轿车，燃料燃烧产生的内能有370/0通过发动机散热系统排除，370/0直接由排气管排出，有260/0变为发动机输出的机械能例二：内燃机工作是将内能转化为机械能的过程能量的耗散从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程的方向性。能量耗散表明，在能源的利用过程中，“自然界的能量虽然守恒，但还是要节约能源”3、节约能源：一、能量守恒定律1．内容：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另外一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总和保持不变．2．建立过程．二、能源和能量耗散1．内容：能量转化具有方向性．2．节约能源的重要意义．能量守恒特例：机械能守恒定律只有重力、弹力做功，只发生动能和势能的转化，系统的机械能守恒。例题：单物体摩擦生热现象分析能量转化过程：1、物块在水平地面上滑行，最终停下。结论：内能的增加是由机械能转化而来的；内能增加的值，由克服摩擦力做功来量度。物体滑行过程，据动能定理：-fS=0-mv2/2据能量守恒定律：E增=E减即：Q=mv2/2得到：摩擦生热：Q=fS结论：系统产生的热（增加的内能）Q=f滑动S路程三：内能变化（热量）的量度SfV2、子弹打入光滑面上的木块，最后和木块一起运动。结论：系统内能的增加是由系统机械能转化而来的。系统内能的增加值，用系统克服系统内相互作用的一对摩擦力做的总功来量度的。V0S木S子VtmM设：子弹质量m，速度V0射入质量M的木块，最终以Vt在光滑水平面上共同运动。子弹：-fS子=mVt2/2-mV02/2木块：fS木=MVt2/2-0能量守恒定律：Q=mV02/2-（M+m)Vt2/2解得系统因摩擦产生的热：Q=f(S子-S木)=fd即Q=|f相S相路程|d三：内能变化（热量）的量度三：内能变化（热量）的量度例:光滑水平地面上，停有一个足够长的厚木板，质量为M。质量为m的滑块以一定的水平初速度V1滑上厚木板，由于摩擦，厚木板由静止开始在光滑的水平地面上加速运动。已知滑块和木板间滑动摩擦力为f，滑块相对木板运动位移是s0时，与滑块达到共同速度V2，一起匀速运动。求：此过程中，滑块和木板组成的系统的机械能损失？有几种计算方法？3、系统内摩擦生热现象V1V2S0例:质量为4kg的木板以10m/s初速度在动摩擦因数为0.2的水平地面上运动，最后静止，（g=10m/s2)求：此过程中产生的热量例:滑块以一定的初速度水平滑上一足够长的厚木板，由于摩擦，木板由静止开始在光滑的水平地面上加速运动，当木板相对地滑动2m时，和滑块达到共同速度，一起共同匀速运动。已知滑块和木板间滑动摩擦力4N，滑块相对木板运动0.5m，求：滑块和木板组成的系统产生的热量V0Vt2m0.5mf“功和能的关系”是能量角度解题的一个重要方法：（1）重力做功等于重力势能变化量的负值，即重力势能的减少。弹簧弹力做的功等于弹性势能变化量的负值（2）合外力做的总功等于物体的动能变化（动能定理）（3）除重力和弹力以外的其它力做的总功，等于系统机械能的变化量（功能原理）（4）克服一对滑动摩擦力对系统做的总功等于系统内能的增加功与能关系1.|WG|=|E重|3.W合=EK2.|W弹|=|E弹|“功与能的关系”是能量角度解题的重要方法：4.WG之外=E机5.W克f相互=Q=|f·s(相对运动路程）|=E机减例．一物体静止在升降机的地板上，在升降机加速上升的过程中，地板对物体的支持力所做的功等于：（）A．物体势能的增加量B．物体动能的增加量C．物体动能的增加量加上物体势能的增加量D．物体动能的增加量加上克服重力所做的功CD方法：“功与能”的关系判定受力及做功，明确动能、重力势能、机械能的变化由什么力做功来量度的。例：一个物体恰能沿粗糙斜面匀速滑下，则下列说法正确的是（）A、物体机械能不变，内能也不变B、物体重力势能减小，动能不变C、物体机械能减小，动能不变，内能减小D、物体机械能减小，内能增大，动能不变BD例：一个物体由静止开始沿粗糙斜面加速滑下，某过程中系统产生的热为Q，动能增加为W。对该过程，则下列说法正确的是（）A、物体机械能减少Q+WB、物体重力势能减小Q-WC、物体机械能减小QD、物体重力势能减小W+QCD方法：“能与能”的关系1、明确能量种类：动能、重力势能、机械能、弹性势能、内能、、、2、判定各种能的变化，确定能量转化现象。（会用力做功来量度能量变化的大小）。例：一个物体在拉力F作用下沿粗糙斜面加速滑下，克服摩擦力做功W1，重力做功W2，拉力F做功W3，则下列说法正确的是（）A、物体和斜面系统内能增加W1B、物体和斜面系统内能增加W1+W2C、物体机械能减少W1-W3D、物体动能增加W2+W3-W1ACDF例．一粒钢珠从静止状态开始自由下落,然后陷入泥潭中.若把在空中下落的过程称为过程Ⅰ,进入泥潭直到停住的过程称为过程Ⅱ,则：（）A．过程Ⅰ中钢珠动能的改变量等于重力做的功B．过程Ⅱ中阻力做的功等于过程Ⅰ中重力做的功C．过程Ⅱ中钢珠克服阻力所做的功等于过程Ⅰ与过程Ⅱ中钢珠所减少的重力势能之和;D．过程Ⅱ中损失的机械能等于过程Ⅰ中钢珠所增加的动能.例:滑块以一定的初速度水平滑上一足够长的厚木板，由于摩擦，木板由静止开始在光滑的水平地面上加速运动，当木板相对地滑动5m时，和滑块达到共同速度，一起共同匀速运动。已知滑块和木板间滑动摩擦力4N，滑块相对木板运动1.5m，求：1、滑块全过程减少的动能，木块增加的动能。2、滑块和木板组成的系统产生的热量V0Vt5m1.5mf方法：“功与能”的关系判定受力及做功，明确动能、重力势能、机械能、内能的变化由什么力做功来量度。