4.3-4.4 能量的转化与守恒 能源与可持续发展 课件(沪科版必修2)

第4章能量守恒与可持续发展4.3-4.4能量的转化与守恒能源与可持续发展（选学）学习目标定位了解各种不同形式的能，知道能量守恒定律的探索过程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.知道能量短缺和环境恶化问题，增强节约能源和环境保护意识.学习探究区一、能量守恒定律二、能量的转化效率三、能量转化和转移的方向性四、功能关系的理解一、能量守恒定律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？问题设计它转化成了机械能以外的其他形式的能量；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．答案不是除重力之外还有摩擦力做功机械能守恒定律是能量守恒定律的一种特殊情况．1．能量守恒定律的理解：要点提炼相等某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加，且减少量和增加量一定．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．2．能量守恒定律的表达式：(1)从不同状态看，E初＝E终．(2)从能的转化角度看，ΔE增＝ΔE减．(3)从能的转移角度看，ΔEA增＝ΔEB减．相等3．第一类永动机违背能量守恒定律因而不能制成．二、能量的转化效率观察教材中轿车的能量流向图，计算下列问题．(1)轿车行驶时，做有用功的能量占燃料能量的比例是多少？(2)在散热器和排气管中散失的能量占多大比例？问题设计答案(1)9=100%=100%12.9%70有用的能量燃料的能量(2)52=100%=100%74.3%70散失的能量燃料的能量2．能量转化效率是的能量跟输入能量的比值，即能量的转化效率＝要点提炼返回1．机器做功不能将输入的能量全部转化为有用的能量，必然会有一部分能量损失掉．转化为有用功有用的能量输入的能量三、能量转化和转移的方向性问题设计一碗热水放在室内，过一会自动变凉，说明热量从高温的水传给了周围的空气．若把一碗凉水放到温度较高的环境中，水是否会自动变热？把水放到温度较低的环境中，水是否会自动变热？答案会，凉水放到温度较高的环境中，吸收周围空气的热量，水的温度升高；不会，将水放到温度较低的环境中水不会自动变热．三、能量转化和转移的方向性(1)热传递具有方向性，即与热现象相关的能量转化过程是有方向性的．1．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．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．(2)做功具有方向性：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．第二类永动机不违背能量守恒定律，但违背了能量转化和转移的不可逆性．四、功能关系的理解(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的过程；1．功和能的关系可以从以下两个方面来理解：(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来量度．转化做功的多少四、功能关系的理解功能的变化表达式重力做功正功重力势能减少重力势能变化WG＝－ΔEp＝________负功重力势能增加弹力做功正功弹性势能减少弹性势能变化W弹＝－ΔEp＝_______负功弹性势能增加合力做功正功动能增加动能变化W合＝ΔEk＝_______负功动能减少除重力(或系统内弹力)外其他力做功正功机械能增加机械能变化W其他＝ΔE＝_______负功机械能减少两物体间滑动摩擦力对物体系统做功内能变化fs相对＝Q2．常用的几种功能关系Ep1－Ep2Ep1－Ep2Ek2－Ek1E2－E1注意功和能的本质不同，并且功和能也不能相互转化，而只能是通过做功实现能量的转化．一、对能量守恒定律的理解典例精析例1下列关于能量守恒定律的认识正确的是()A．某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加B．某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加C．不需要任何外界的动力而持续对外做功的机械——永动机不可能制成D．石子从空中落下，最后静止在地面上，说明机械能消失了ABC返回能量既不会凭空产生，也不会凭空消失．只能从一种形式转化为其他形式:或者从一个物体转移到其他物体弹性势能与动能间的相互转化不输入能量输出能量碰撞生热不遵循能量的转化与守恒定律能量守恒定律：二、能量守恒定律的应用典例精析例2如图所示，一个粗细均匀的U形管内装有同种液体，液体质量为m.在管口右端用盖板A密闭，两边液面高度差为h，U形管内液体的总长度为4h，拿去盖板，液体开始运动，由于管壁的阻力作用，最终管内液体停止运动，则该过程中产生的内能为()A.mghB.mghC.mghD.mghA返回''Emgh内=121811614重力势能转化为内能2'4hmm=2h'2hh=16mgh=例3如图所示，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的小铁块无初速度地轻放到长木块右端，小铁块与长木块间的动摩擦因数为μ，当小铁块在长木块上相对长木块滑动L时与长木块保持相对静止，此时长木块对地的位移为s，求这个过程中(1)系统产生的热量；(2)小铁块增加的动能；(3)长木块减少的动能；(4)系统机械能的减少量．典例精析三、对功能关系的理解和应用返回0=vMmLsmgmg(1)系统产生的热量QmgL=(2)根据动能定理21()02mgsLm－＝－v(Δ)msLEg增－＝Þ(3)根据动能定理kΔMEmgs＝－即长木块减少的动能μmgs.能量守恒(4)系统机械能减少mgL课堂要点小结返回一、能量守恒定律的表达式E初＝E终或ΔE增＝ΔE减或ΔEA增＝ΔEB减．二、能源与可持续发展1．能量的转化效率：转化为有用功的能量跟输入能量的比值．2．能量转化和转移的方向性．三、功能关系的理解1．功是能量转化的量度．2．常用的几种功能关系．自我检测区1231．(对能量守恒定律的理解)利用能源的过程实质上是()A．能量的消失过程B．能量的创造过程C．能量不守恒的过程D．能量转化或转移并且耗散的过程D燃气灶烧水电磁炉烧水散失的能量变为周围环境的内能1232．(能量守恒定律的应用)一颗子弹以某一速度击中静止在光滑水平面上的木块，并从中穿出，对于这一过程，下列说法正确的是()A．子弹减少的机械能等于木块增加的机械能B．子弹和木块组成的系统机械能的损失量等于系统产生的热量C．子弹减少的机械能等于木块增加的动能与木块增加的内能之和D．子弹减少的机械能等于木块增加的动能与木块和子弹增加的内能之和BD0v=0vff减速加速减少的能量：子弹的动能增加的能量：木块的动能摩擦生热1233．(功能关系的应用)如图所示，斜面的倾角为θ，质量为m的滑块距挡板P的距离为s0，滑块以初速度v0沿斜面上滑，滑块与斜面间的动摩擦因数为μ，滑块所受摩擦力小于重力沿斜面向下的分力．若滑块每次与挡板相碰均无机械能损失，求滑块经过的总路程．123滑块重力势能：p0sinEmgs=动能：2k012Em=v1Gf滑块最终停在斜面底端摩擦生热：cosQmgs=2001+sincos2mmgsmgs=v2001tan)2cossgs（+=v