高中物理 第七章 机械能守恒定律10.能量守恒定律与能源同步精品课件 新人教版必修2

第10节能量守恒定律与能源目标导读1.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.2.认识发现能量守恒定律的重大意义.3.了解能量耗散，了解自然界中宏观过程中能量守恒以及能量转化和转移的方向性，认识提高效率的重要性．预习梳理1．能量：我们可以从千差万别的自然现象中抽象出一个贯穿其中的量——能量，这说明不同的运动形式在相互转化中有上的确定关系．2．导致能量守恒定律最后确立的两类重要事实(1)确认了的不可能性．(2)发现了各种自然现象之间的.数量永动机相互联系与转化3．定律的内容：能量既不会，也不会，它只能从一种形式为另一种形式，或者从一个物体到别的物体，在或的过程中，能量的总量.4．能源是人类社会活动的基础．人类对能源的利用大致经历了三个时期，即柴薪时期、和自工业革命以来，和成为人类的主要能源．5．大量煤炭和石油产品在燃烧时排出的有害气体污染了空气，改变了大气成分．和已成为关系到人类社会能否持续发展的大问题．凭空产生凭空消失转化转移转化转移保持不变物质煤炭时期石油时期煤石油能源短缺环境恶化6．燃料燃烧时，一旦把自己的热量释放出去，就不会再次自动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和，热和光被其他物质吸收之后变成周围环境的，我们无法把这些收集起来重新利用，这种现象叫做能量的耗散．7．能量耗散表明，在能源的利用过程中，即在能量的转化过程中，能量在数量上并未，但在可利用的品质上降低了，从便于利用的变成了的了．8．能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程的.能源的利用受这种的制约，所以能源的利用是的，也是的．聚集热能光能内能内能减少不便于利用方向性方向性有条件有代价探究归纳一、对能量守恒定律的理解典例1一颗子弹以某一水平速度击中了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．子弹减少的动能等于木块增加的动能与子弹和木块增加的内能之和解题关键必须明确在所研究的过程中，系统的哪些形式的能量增加，哪些形式的能量减小．解析子弹射穿木块的过程中，由于相互间摩擦力的作用使得子弹的动能减少，木块获得动能，同时产生热量，且系统产生的热量在数值上等于系统机械能的损失．A选项没有考虑系统增加的内能，C选项中应考虑的是系统(子弹、木块)内能的增加，C错．答案BD针对练习如图1所示的是流星在夜空中发出明亮的光焰．此时会有人在内心里许下一个美好的愿望．有些流星是外太空物体被地球强大引力吸引坠落到地面的过程中同空气发生剧烈摩擦造成的．下列相关说法正确的是()A．流星同空气摩擦时部分机械能转化为内能B．引力对流星物体做正功则其动能增加，机械能守恒C．当流星的速度方向与空气阻力和重力的合力不在同一直线上时，流星做曲线运动D．流星物体进入大气层后做斜抛运动图1解析流星同空气摩擦时部分机械能转化为内能，A正确；引力对流星做正功，除了重力之外还有其它力做功，机械能不守恒，B错误；当流星的速度方向与空气阻力和重力的合力不在同一直线上时，流星做曲线运动，C正确，D错误．答案AC二、能量守恒定律的应用典例2电机带动水平传送带以速度v匀速传动，一质量为m的小木块由静止轻放在传送带上(传送带足够长)，若小木块与传送带之间的动摩擦因数为μ，如图2所示，当小木块与传送带相对静止时．求：(1)小木块的位移．(2)传送带转过的路程．(3)小木块获得的动能．(4)摩擦过程产生的摩擦热．图2解析木块刚放上时速度为零，必然受到传送带的动摩擦力作用做匀加速直线运动，达到与传送带共速后不再相互滑动，整个过程中木块获得一定的能量，系统要产生摩擦热．对小木块，相对滑动时，由ma＝μmg得加速度a＝μg，由v＝at得，达到相对静止所用时间t＝vμg.(1)小木块的位移l1＝v2t＝v22μg.(2)传送带始终匀速运动，路程l2＝vt＝v2μg.(3)小木块获得的动能为Ek＝12mv2.这一问也可用动能定理μmgl1＝Ek解．(4)产生的摩擦热为Q＝μmg(l2－l1)＝12mv2.(注意：Q＝Ek是一种巧合，不是所有的问题都这样．)答案(1)v22μg(2)v2μg(3)12mv2(4)12mv2三、几个重要功能关系的理解典例3如图3所示，质量为m的物体(可视为质点)以某一速度由底端冲上倾角为30°的固定斜面，上升的最大高度为h，其加速度大小为34g.在这个过程中，物体()A.重力势能增加了mghB.动能损失了mghC.动能损失了3mgh2D.机械能损失了mgh2解题关键解此类题要牢固掌握每种力做功与相应能的变化关系，特别注意机械能的变化等于除重力(弹力)之外的力做的功，本题中即为克服摩擦力做的功．图3解析物体重力势能的增加量等于克服重力做的功，A正确；合力做的功等于动能的减少量ΔEk＝mal＝mahsin30°＝32mgh，B错误，C正确；机械能的损失量等于克服摩擦力做的功，因mgsin30°＋Ff＝ma，所以Ff＝14mg，故克服摩擦力做的功为Ffl＝14mg·2l＝12mgh，D项正确．答案ACD课时作业1．关于能量耗散，下列说法中正确的是()A．能量耗散是指在一定条件下，能量在转化过程中总量减少了B．能量耗散表明，能量守恒定律具有一定的局限性C．能量耗散表明，在能源的利用过程中，能量在数量上并未减少，但在可利用的品质上降低了D．能量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CD2．下列哪些现象属于能量的耗散()A．利用水流能发电产生电能B．电能在灯泡中变成光能C．电池的化学能变成电能D．火炉把屋子烤暖解析能量耗散主要指其他形式的能量最终转化为环境的内能后，不能再被收集起来重新利用．D3．自由摆动的秋千摆动的幅度越来越小，下列说法中正确的是()A．机械能守恒B．能量正在消失C．只有动能和重力势能的相互转化D．减少的机械能转化为内能，但总能量守恒解析在秋千摆动的过程中，由于阻力的存在，需要克服阻力做功，机械能会减少，但能量并没有消失，减少的机械能转化为内能，总能量保持不变．D4．下列物理过程，物质运动形式没有发生变化的有()A．哈雷彗星绕太阳做变速椭圆运动B．冰块沿光滑斜面下滑C．氢气球匀速上升D．热水瓶瓶塞向上跳起解析因为A、B为机械运动，在运动过程中只有动能和势能的相互转化，始终在机械能的范畴内；C和D都有内能和机械能之间的相互转化．AB5．下列设想中，符合能量转化和守恒定律的是()A．利用永磁铁和软铁的相互作用，做成一架机器，永远地转动下去B．制造一架飞机，不携带燃料，只需利用太阳能就能飞行C．做成一只船，利用流水的能量，逆水行驶，不用其他动力D．利用核动力使地球离开太阳系解析A不符合能量守恒，利用永磁铁和软铁的相互作用，做一架永远转动下去的机器是不可能的；太阳能可以转化为机械能，B中所述情景中的飞机是可行的；核动力是非常大的，大于地球和太阳系之间的引力，利用核动力可使地球离开太阳系，B、D选项正确；逆水行船，不用其他动力是不可行的，C错误．BD6．用力F把质量为m的物体从地面举高h时，物体的速度为v，则下列说法中错误的是()A．力F做功为mghB．重力做功为－mghC．合力做功为mv22D.重力势能增加为mghA7．将质量为m的小球在距地面高度为h处抛出，抛出时的速度大小为v0.小球落到地面时的速度大小为2v0，若小球受到的空气阻力不能忽略，则对于小球下落的整个过程，下面说法中正确的是()A．小球克服空气阻力做的功小于mghB．重力对小球做的功等于mghC．合外力对小球做的功小于mv20D．合外力对小球做的功等于mv20解析由题意可知小球落地的速度比抛出时大，即从抛出到落地过程中动能变大了，由动能定理W合＝ΔEk，得ΔEk0，则W合0，即重力所做的功大于空气阻力所做的功，而这个过程中重力对小球做的功为WG＝mgh，所以A、B选项正确．从抛出到落地过程中，合外力做的功等于小球动能的变化量W合＝ΔEk＝12m(2v0)2－12mv02＝32mv02mv02，故C、D选项均不正确．答案AB8．如图4所示，质量为m的物块从A点由静止开始下落，加速度是12g，下落H到B点后与一轻弹簧接触，又下落h后到达最低点C，在由A运动到C的过程中，空气阻力恒定，则()A．物块机械能守恒B．物块和弹簧组成的系统机械能守恒C．物块机械能减少12mg(H＋h)D．物块和弹簧组成的系统机械能减少12mg(H＋h)图4解析因为下落加速度是12g，所以有阻力做功且阻力大小Ff＝12mg，机械能不守恒，A错，B错；下落(H＋h)过程中，阻力做功WFf＝－Ff(H＋h)，所以物块和弹簧组成的系统机械能减少12mg(H＋h)．答案D9．子弹以200m/s的速度射入固定的木板，穿出时速度为100m/s，若子弹损失的机械能完全转化为内能，并有50%被子弹吸收，求子弹温度可升高多少度？子弹比热容为130J/(kg·℃)解析设子弹的质量为m，由题意得(12mv12－12mv22)η＝mcΔt升高温度：Δt＝v21－v22η2c＝57.7℃答案57.7℃10．如图5所示，其中v＝2m/s，木块质量m＝10kg，h＝2m，μ＝32，θ＝30°，g＝10m/s2.(1)求小木块从A端由静止运动到B端，传送带对其做的功是多少？(2)摩擦产生的热为多少？(3)因传送小木块电动机多输出的能量．图5解析(1)设小木块运动l后与皮带同速因为a＝μmgcosθ－mgsinθm＝μgcosθ－gsinθ＝2.5m/s2所以l＝v22a＝45m＝0.8mlAB＝4m故小木块在传送带上先加速后匀速，而在匀速过程中仍受静摩擦力作用．由功能关系知从A端到B端传送带对小木块做的功就等于小木块增加的机械能．W＝12mv2＋mgh＝220J(2)木块滑动的时间t＝va＝22.5s＝0.8s传送带在t时间内的位移l′＝vt＝1.6m，即木块与传送带的相对位移Δl＝l－l′＝0.8m故摩擦生热Q＝μmgΔlcosθ＝32×100×0.8×32J＝60J(3)电机因传送小木块多输出的能量转化为小木块的动能、势能和木块与带间因摩擦产生的热量．所以E总＝12mv2＋mgh＋Q＝280J答案(1)220J(2)60J(3)280J