高一物理沪科版必修2课件：4.3 能量的转化与守恒

-1-4.3能量的转化与守恒*4.4能源与可持续发展-2-4.3能量的转化与守恒*4.4能源与可持续发展首页JICHUZHISHI基础知识ZHONGDIANNANDIAN重点难点SUITANGLIANXI随堂练习情境导入课程目标1.了解各种能量及其相互转化形式。知道能量守恒是最基本、最普遍的自然规律之一。2.通过对生活中能量转化的实例分析,理解能量守恒定律的实际意义,树立节能意识、环保意识。3.了解能量的转化效率。4.了解能量转化和转移的方向性。5.理解“永动机”的不可能性原理。-3-4.3能量的转化与守恒*4.4能源与可持续发展JICHUZHISHI基础知识首页ZHONGDIANNANDIAN重点难点SUITANGLIANXI随堂练习一二三四一、能量的多样性及相互转化1.能量的多样性自然界中能量的形式多种多样,例如机械能、内能、电磁能、光能、核能、化学能、生物能等。2.能量的转化不同形式的能量之间可以相互转化,在转化过程中能量总是守恒的。-4-4.3能量的转化与守恒*4.4能源与可持续发展JICHUZHISHI基础知识首页ZHONGDIANNANDIAN重点难点SUITANGLIANXI随堂练习一二三四思考起重机吊起圆木(图甲);机车牵引列车加速(图乙);握力器在手的作用下发生形变(图丙)。在这三个过程中做功引起了什么能的转化?提示:起重机对圆木做功增加了圆木的机械能;机车的牵引力做功,消耗了电能,增加了列车的动能;手对握力器做功,人体的化学能转化为握力器的弹性势能。-5-4.3能量的转化与守恒*4.4能源与可持续发展JICHUZHISHI基础知识首页ZHONGDIANNANDIAN重点难点SUITANGLIANXI随堂练习一二三四二、能量守恒定律1.内容能量既不能凭空产生,也不能凭空消失,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,在转化或转移的过程中其总量不变。2.意义(1)揭示了自然界各种运动形式不仅具有多样性,而且具有统一性。物体的各种运动形式之间可以相互转化。(2)宣布“第一类永动机”不可能制成。-6-4.3能量的转化与守恒*4.4能源与可持续发展JICHUZHISHI基础知识首页ZHONGDIANNANDIAN重点难点SUITANGLIANXI随堂练习一二三四三、研究能量的转化效率1.定义:转化为有用功的能量跟输入能量的比值。2.表达式:能量的转化效率=有用的能量输入的能量。-7-4.3能量的转化与守恒*4.4能源与可持续发展JICHUZHISHI基础知识首页ZHONGDIANNANDIAN重点难点SUITANGLIANXI随堂练习一二三四四、能量转化和转移的方向性1.经验与研究都表明,与热现象相关的能量转化过程是有方向性的,如果要使能量转化沿反方向进行,则必须做功。2.研究和事实都表明,能量的转化和转移具有方向性,或者说,能量的转化和转移具有不可逆性。3.第二类永动机并不违背能量守恒定律,但违背了能量的转化和转移的不可逆性。-8-4.3能量的转化与守恒*4.4能源与可持续发展ZHONGDIANNANDIAN重点难点首页JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习探究点一探究点二探究一对能量转化和转移的认识●问题导引●请你将两手手心对着压紧,用力来回快速摩擦10~15s(如图),有什么感觉?想想看,在这一过程中能量发生了怎样的转化或转移?这些能量的转化或转移是有方向性的吗?提示:发热。机械能转化为内能。有。-9-4.3能量的转化与守恒*4.4能源与可持续发展ZHONGDIANNANDIAN重点难点首页JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习探究点一探究点二●名师精讲●1.自然界存在着多种形式的能量,在一定条件下,各种形式的能量之间可以相互转化和转移。如在热传递过程中,高温物体的内能转移到低温物体,在这种转移的过程中能量形式没有变。小朋友滑滑梯时,由于摩擦而使部分机械能转化为内能。2.在能量转化和转移的过程中,能的总量保持不变。大量事实证明,在普遍存在的能量的转化和转移过程中,消耗多少某种形式的能量,就得到多少其他形式的能量。如在热传递过程中,高温物体放出多少热量(减少多少内能),低温物体就吸收多少热量(增加多少内能);克服摩擦力做了多少功,就有多少机械能转化为内能,但能量的总量不变。-10-4.3能量的转化与守恒*4.4能源与可持续发展ZHONGDIANNANDIAN重点难点首页JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习探究点一探究点二3.能量的转化和转移也不是任意的,涉及内能的转化和转移都是具有方向的,表现在:(1)机械能可以全部转化为内能,但内能不能全部转化为机械能而不引起其他变化。(2)内能总是自发地从高温物体向低温物体转移,而不能自发地从低温物体向高温物体转移。警示(1)不同形式的能量之间的转化通过做功来实现,即做功的过程就是能量转化的过程;(2)做了多少功就有多少能量从一种形式转化为另一种形式,即能量转化的多少可用做功的多少来量度。-11-4.3能量的转化与守恒*4.4能源与可持续发展ZHONGDIANNANDIAN重点难点首页JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习探究点一探究点二【例题1】试说明下列现象中能量是怎样转化的:A.在水平公路上行驶的汽车,发动机熄火之后,速度越来越小,最后停止;B.电风扇通电后开始转动,断电后转动着的风扇又慢慢停下来;C.火药爆炸产生燃气,子弹在燃气的推动下从枪膛发射出去,射穿一块钢板,速度减小;D.用柴油机带动发电机发电,供给电动水泵抽水,把水从低处抽到高处。点拨:物体间发生能量转移时,能量的形式不变;而发生能量的转化时,能量的形式要发生变化。-12-4.3能量的转化与守恒*4.4能源与可持续发展ZHONGDIANNANDIAN重点难点首页JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习探究点一探究点二解析:A.在水平公路上行驶的汽车,发动机熄火之后,速度越来越小,最后停止。这一过程中,汽车所受的阻力做负功,机械能转化为内能。B.电风扇通电后开始转动,电流做功,电能一部分转化为机械能,还有一部分转化为内能;断电后转动着的风扇又慢慢停下来,阻力做负功,机械能转化为内能。C.火药爆炸产生燃气,化学能转化为内能;子弹在燃气的推动下从枪膛发射出去,推力做功,内能转化为机械能;子弹射穿一块钢板,速度减小,阻力做负功,机械能转化为内能。D.用柴油机带动发电机发电,化学能转化为机械能,又转化为电能;发电机发电后供给电动水泵抽水,电流做功,电能转化为机械能;电动水泵把水从低处抽到高处,水泵对水做功,使水泵的机械能转移给水。答案:见解析-13-4.3能量的转化与守恒*4.4能源与可持续发展ZHONGDIANNANDIAN重点难点首页JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习探究点一探究点二题后反思一种形式的能量减少时,一定有另外形式的能量增加,一个物体的能量减少时,一定有其他物体的能量增加,不管能量如何转移和转化,能量的总和保持不变。-14-4.3能量的转化与守恒*4.4能源与可持续发展ZHONGDIANNANDIAN重点难点首页JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习探究点一探究点二探究二能量守恒定律的理解及应用●问题导引●一个叫丹尼斯·李(DennisLee)的美国人在《美国今日》《新闻周刊》等全国性报刊上刊登大幅广告,在全美各地表演,展示其号称无需任何能源的发电机。DennisLee和他的永动机你认为这种发电机能造出来吗?-15-4.3能量的转化与守恒*4.4能源与可持续发展ZHONGDIANNANDIAN重点难点首页JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习探究点一探究点二提示:不能。能量守恒定律是自然界最普遍、最重要、最可靠的定律之一。物体之间只能发生能量的转化或转移,但总能量不变。任何事物都不能违背能量守恒定律。丹尼斯·李的发电机不消耗其他能量而可以不断地产生电能。这违背了能量守恒定律,因此不能制成。-16-4.3能量的转化与守恒*4.4能源与可持续发展ZHONGDIANNANDIAN重点难点首页JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习探究点一探究点二●名师精讲●1.对定律的理解(1)某种形式的能量减少,一定存在另外形式的能量增加,且减少量和增加量相等。(2)某个物体的能量减少,一定存在别的物体的能量增加,且减少量和增加量相等。2.表达式E初=E末;ΔE增=ΔE减。3.解题步骤(1)分清共有多少种形式的能(如动能、势能、电能、内能等)在变化。(2)明确哪种形式的能量增加,哪种形式的能量减少。(3)减少的总能量一定等于增加的总能量,据此列出方程:ΔE减=ΔE增。-17-4.3能量的转化与守恒*4.4能源与可持续发展ZHONGDIANNANDIAN重点难点首页JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习探究点一探究点二警示(1)能量守恒定律是个普遍规律,它不受条件约束,是自然科学的基本规律之一。(2)应用能量守恒定律解题时,一定要分清系统中有哪些形式的能,什么能发生了转化或转移。-18-4.3能量的转化与守恒*4.4能源与可持续发展ZHONGDIANNANDIAN重点难点首页JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习探究点一探究点二【例题2】如图所示,在竖直平面内有一半径为R的圆弧轨道,半径OA水平、OB竖直,一个质量为m的小球自A的正上方P点由静止开始自由下落,小球沿轨道到达最高点B时恰好对轨道没有压力。已知AP=2R,重力加速度为g,则小球从P到B的运动过程中()A.重力做功2mgRB.机械能减少mgRC.合外力做功mgRD.克服摩擦力做功12mgR点拨:(1)小球在B点所受重力提供向心力,由此可求出小球在B点的动能。(2)根据动能定理求出合力做的功。(3)根据能量的转化与守恒求出摩擦力做的功、机械能的变化量。-19-4.3能量的转化与守恒*4.4能源与可持续发展ZHONGDIANNANDIAN重点难点首页JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习探究点一探究点二解析:小球从P点运动到B点的过程中重力做功为mgR,选项A错误;设小球通过B点时的速度为vB,根据小球通过B点时刚好对轨道没有压力,说明此刻刚好由重力提供向心力,对小球通过B点瞬间应用牛顿第二定律有mg=m𝑣𝐵2𝑅①,解得vB=𝑔𝑅②,设小球从P点运动到B点的过程中克服摩擦力做功为W,对此过程由动能定理有mgR-W=12𝑚𝑣𝐵2③,联立②③解得W=12mgR,选项D正确;上述过程合外力做功为W合=mgR-W=12mgR,选项C错误;小球机械能减少量等于小球克服摩擦力所做的功,即ΔE=W=12mgR,选项B错误。答案:D题后反思能量守恒定律具有普遍性,但要注意选择的系统和应用的条件。-20-4.3能量的转化与守恒*4.4能源与可持续发展SUITANGLIANXI随堂练习首页JICHUZHISHI基础知识ZHONGDIANNANDIAN重点难点123451.出行是人们工作生活中必不可少的环节,出行的工具五花八门,使用的能源也各不相同。自行车、电动自行车、普通汽车消耗能量的类型分别是()①生物质能②核能③电能④太阳能⑤化学能A.①④⑤B.①③⑤C.①②③D.①③④解析:人骑自行车是将生物质能转化为机械能;电动自行车是将蓄电池的电能转化为机械能;普通汽车是将汽油的化学能转化为机械能,所以B选项正确。答案:B-21-4.3能量的转化与守恒*4.4能源与可持续发展SUITANGLIANXI随堂练习首页JICHUZHISHI基础知识ZHONGDIANNANDIAN重点难点123452.在以下过程中,内能转化为机械能的是()A.冰块在地面上滑动时融化B.砂轮磨刀C.水开了会顶动壶盖D.火柴摩擦后燃烧解析:A、B项中机械能