2018-2019學(xué)年高中物理 第四章 機(jī)械能和能源 6 能源的開發(fā)與利用課件 教科版必修2.ppt

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1、6能源的開發(fā)與利用,第四章機(jī)械能和能源,學(xué)習(xí)目標(biāo),1.了解各種不同形式的能，知道不同形式能量之間的相互轉(zhuǎn)化. 2.理解能量守恒定律，會(huì)用能量守恒的觀點(diǎn)分析解釋一些實(shí)際問(wèn)題. 3.了解能源的開發(fā)和利用，知道能源短缺和環(huán)境惡化問(wèn)題，增強(qiáng)節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境的意識(shí). 4.理解功能關(guān)系及其應(yīng)用.,內(nèi)容索引,,重點(diǎn)探究 啟迪思維 探究重點(diǎn),達(dá)標(biāo)檢測(cè) 檢測(cè)評(píng)價(jià) 達(dá)標(biāo)過(guò)關(guān),自主預(yù)習(xí) 預(yù)習(xí)新知 夯實(shí)基礎(chǔ),自主預(yù)習(xí),一、能量守恒定律 1.能量守恒定律：能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式 為另一種形式，或者從一個(gè)物體 到另一個(gè)物體，在 或 的過(guò)程中其總量 . 2.意義：能量

2、守恒定律是最 、最 的自然規(guī)律之一，是大自然普遍和諧性的一種表現(xiàn)形式.,轉(zhuǎn)化,轉(zhuǎn)化,轉(zhuǎn)移,轉(zhuǎn)移,保持不變,重要,普遍,二、能源的利用 1.人類對(duì)能源的利用大致經(jīng)歷了三個(gè)時(shí)期，即 時(shí)期、 時(shí)期、 時(shí)期.自工業(yè)革命以來(lái)，煤和石油成為人類的主要能源. 2.能源利用方式的改進(jìn)極大地提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，給人類的生活帶來(lái)了極大的改善， 的利用和 的誕生引起了產(chǎn)業(yè)革命.但能源的大量使用引起了環(huán)境問(wèn)題.,柴草,煤炭,煤炭,石油,蒸汽機(jī),三、新能源的開發(fā) 1.在合理開發(fā)和節(jié)約使用煤、石油、天然氣等常規(guī)能源的同時(shí)，要大力開發(fā)核聚變能、太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮?、海洋能等新能? 2.正在開

3、發(fā)的新能源有風(fēng)能、海洋能、太陽(yáng)能、地?zé)崮?、氫能、生物質(zhì)能及核聚變能等. 3.新能源的優(yōu)點(diǎn)：新能源多為 能源，且 較小.,污染,可再生,1.判斷下列說(shuō)法的正誤. (1)機(jī)械能守恒定律是能量守恒定律的一種特殊形式.( ) (2)化石燃料的利用，會(huì)引起環(huán)境問(wèn)題.( ) (3)在利用能源的過(guò)程中，能量在數(shù)量上并未減少.( ) (4)世上總能量不變，所以我們不需要節(jié)約能源.( ) (5)人類不斷地開發(fā)和利用新能源，所以能量可以被創(chuàng)造.( ),即學(xué)即用,,,,答案,,,2.質(zhì)量為0.4 kg的皮球，從離地面高0.5 m處自由落下，與地面碰撞后以 2 m/s的速度反彈，g取10 m/s2，不計(jì)空氣

4、阻力，碰撞時(shí)損失的機(jī)械能為_____，損失的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為____能.,答案,1.2 J,內(nèi),重點(diǎn)探究,,答案,一、能量守恒定律的理解,如圖1所示，“神舟十號(hào)”飛船返回艙進(jìn)入地球大氣層以后，由于它的高速下落，而與空氣發(fā)生劇烈摩擦，返回艙的表面溫度達(dá)到1 000攝氏度. (1)進(jìn)入大氣層很長(zhǎng)一段時(shí)間，返回艙加速下落，返 回艙表面溫度逐漸升高.該過(guò)程動(dòng)能和勢(shì)能怎么變化？ 機(jī)械能守恒嗎？,圖1,答案返回艙動(dòng)能增加，勢(shì)能減少，由于與大氣層的摩擦，機(jī)械能逐漸轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故機(jī)械能不守恒.,導(dǎo)學(xué)探究,(2)返回艙表面溫度越高，內(nèi)能越大，該過(guò)程中什么能向什么能轉(zhuǎn)化？機(jī)械能和內(nèi)能的總量變化嗎？,答案,答案減少的勢(shì)

5、能一部分轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.或者說(shuō)一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能.機(jī)械能和內(nèi)能的總量不變，即能量守恒.,1.適用范圍：能量守恒定律是貫穿物理學(xué)的基本規(guī)律，是各種自然現(xiàn)象中普遍適用的一條規(guī)律. 2.對(duì)能量守恒定律的理解 某種形式的能減少，一定存在其他形式的能增加，且減少量和增加量一定相等. 某個(gè)物體的能量減少，一定存在其他物體的能量增加，且減少量和增加量一定相等.,知識(shí)深化,例1(多選)從光滑斜面上滾下的物體，最后停止在粗糙的水平面上，則 A.在斜面上滾動(dòng)時(shí)，只有動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化 B.在斜面上滾動(dòng)時(shí)，有部分勢(shì)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 C.在水平面上滾動(dòng)時(shí)，總能量正在消失 D.在水平面上滾動(dòng)時(shí)，機(jī)械能

6、轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，總能量守恒,解析在斜面上滾動(dòng)時(shí)，只有重力做功，只發(fā)生動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化；在水平面上滾動(dòng)時(shí)，有摩擦力做功，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，總能量是守恒的，故選A、D.,,解析,答案,,,1.能量守恒定律的表達(dá)式 (1)從不同狀態(tài)看，E初E末. (2)從能的轉(zhuǎn)化角度看，E增E減. (3)從能的轉(zhuǎn)移角度看，EA增EB減. 2.能量守恒定律應(yīng)用的關(guān)鍵步驟 (1)明確研究對(duì)象和研究過(guò)程. (2)找全參與轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的能量，明確哪些能量增加，哪些能量減少. (3)列出增加量和減少量之間的守恒式.,二、能量守恒定律的應(yīng)用,例2如圖2所示，皮帶的速度是3 m/s，兩圓心的距離s4.5 m，現(xiàn)將m1 kg的小物體

7、輕放在左輪正上方的皮帶上，物體與皮帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.15，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)皮帶將物體從左輪運(yùn)送到右輪正上方時(shí)，求：(g取10 m/s2) (1)小物體獲得的動(dòng)能Ek；,答案,解析,圖2,答案4.5 J,解析設(shè)小物體與皮帶達(dá)到共同速度時(shí)，物體相對(duì)地面的位移為x.,即物體可與皮帶達(dá)到共同速度，此時(shí),(2)這一過(guò)程摩擦產(chǎn)生的熱量Q；,答案,解析,答案4.5 J,解析由mgma得a1.5 m/s2， 由vat得t2 s， 則Qmg(vtx)0.15110(63) J4.5 J.,(3)這一過(guò)程電動(dòng)機(jī)消耗的電能E.,答案9 J,解析由能量守恒知 EEkQ4.5 J4.5 J9 J.,針對(duì)訓(xùn)練1一彈珠彈射玩具

8、模型如圖3所示，水平粗糙管AB內(nèi)裝有一輕彈簧，左端固定.豎直放置光滑管道BCD，其中CD為半徑R0.1 m的四分之一圓周，C點(diǎn)與地面間的高度H0.1 m，用質(zhì)量m10.2 kg的彈珠(可看成質(zhì)點(diǎn))將彈簧緩慢壓縮到某一確定位置M，彈珠與彈簧不固連.由靜止釋放后彈珠恰能停在D點(diǎn).用同 種材料、質(zhì)量m20.1 kg的彈珠仍將彈 簧緩慢壓縮到M點(diǎn)再由靜止釋放，彈 珠由D點(diǎn)飛出后落在與D點(diǎn)正下方D 點(diǎn)相距x0.8 m處.g取10 m/s2.求：,圖3,(1)彈珠m2從D點(diǎn)飛出時(shí)的速度大?。?答案,解析,答案4 m/s,解析彈珠m2由D點(diǎn)飛出后做平拋運(yùn)動(dòng)，有,得t0.2 s,(2)彈簧被緩慢壓縮到M點(diǎn)時(shí)儲(chǔ)

9、存的彈性勢(shì)能；,答案,解析,答案1.6 J,解析研究彈珠從釋放到D點(diǎn)的過(guò)程，由能量守恒定律得： 釋放m1的過(guò)程，有Epm1gxMBm1g(HR),解得Ep1.6 J,(3)保持彈珠m2仍將彈簧緩慢壓縮到M點(diǎn)，改變H的高度，從D點(diǎn)飛出后落在與D點(diǎn)正下方D點(diǎn)距離x是不同的，求x的最大值.,答案,解析,答案1 m,當(dāng)H0.4 m時(shí)，x有最大值，得xm1 m,,1.功能關(guān)系概述 (1)不同形式的能量之間的轉(zhuǎn)化是通過(guò)做功實(shí)現(xiàn)的，做功的過(guò)程就是能量之間轉(zhuǎn)化的過(guò)程. (2)功是能量轉(zhuǎn)化的量度.做了多少功，就有多少能量發(fā)生轉(zhuǎn)化. 2.功與能的關(guān)系：由于功是能量轉(zhuǎn)化的量度，某種力做功往往與某一種具體形式的能量轉(zhuǎn)

10、化相聯(lián)系，具體功能關(guān)系如下表：,三、功能關(guān)系的理解與應(yīng)用,例3如圖4所示，在豎直平面內(nèi)有一半徑為R的圓弧軌道，半徑OA水平、OB豎直，一個(gè)質(zhì)量為m的小球自A的正上方P點(diǎn)由靜止開始自由下落，小球沿軌道到達(dá)最高點(diǎn)B時(shí)恰好對(duì)軌道沒(méi)有壓力.已知AP2R，重力加速度為g，則小球從P到B的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中 A.重力做功2mgR B.機(jī)械能減少mgR C.合外力做功mgR,答案,解析,圖4,,解析重力做功與路徑無(wú)關(guān)，所以WGmgR，選項(xiàng)A錯(cuò)；,克服摩擦力做的功等于機(jī)械能的減少量，故選項(xiàng)D對(duì).,應(yīng)用功能關(guān)系解題的關(guān)鍵 應(yīng)用功能關(guān)系解題的關(guān)鍵是深刻理解不同功能關(guān)系的含義： (1)重力做功是物體重力勢(shì)能變化的原因，重力

11、做多少功，重力勢(shì)能就減少多少； (2)彈力做功是彈簧彈性勢(shì)能變化的原因，彈力做多少功，彈性勢(shì)能就減少多少； (3)合力做功是物體動(dòng)能變化的原因，合力做多少功，動(dòng)能就增加多少； (4)除重力和系統(tǒng)內(nèi)彈力之外的其他力做功是機(jī)械能變化的原因，其他力做多少功，機(jī)械能就增加多少.,針對(duì)訓(xùn)練2(多選)如圖5所示，質(zhì)量為m的物體(可視為質(zhì)點(diǎn))以某一速度從A點(diǎn)沖上傾角為30的固定斜面，其運(yùn)動(dòng)的加速度大小為 ，此物體在斜面上上升的最大高度為h，則在這個(gè)過(guò)程中物體,答案,解析,圖5,,,解析過(guò)程中重力勢(shì)能增加了mgh，故A錯(cuò)誤；,達(dá)標(biāo)檢測(cè),1.(能源的利用)關(guān)于能源的開發(fā)和應(yīng)用，下列說(shuō)法中正確的是 A.能源應(yīng)用的

12、過(guò)程就是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的過(guò)程 B.化石能源的能量歸根結(jié)底來(lái)自于太陽(yáng)能，因此化石能源永遠(yuǎn)不會(huì)枯竭 C.在廣大的農(nóng)村推廣沼氣意義重大，既變廢為寶，減少污染，又大量節(jié) 約能源 D.隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，煤炭資源將取之不盡、用之不竭,,答案,解析,1,2,3,4,解析能源應(yīng)用過(guò)程并不單純是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的過(guò)程，各種轉(zhuǎn)化形式均可為人類服務(wù)，A錯(cuò)誤； 化石能源的能量雖然來(lái)自太陽(yáng)能，但要經(jīng)過(guò)數(shù)億年的地質(zhì)演變才能形成，且儲(chǔ)量有限，為不可再生能源，B錯(cuò)誤； 在廣大農(nóng)村推廣沼氣對(duì)改善農(nóng)村環(huán)境、節(jié)約能源意義重大，功在當(dāng)代，利在千秋，C正確； 無(wú)論技術(shù)先進(jìn)與否，煤炭資源不可能取之不盡、用之不竭，D錯(cuò)誤.,1,2

13、,3,4,2.(功能關(guān)系)(多選)如圖6為我國(guó)交通運(yùn)輸部北海救助飛行隊(duì)直升機(jī)在執(zhí)行救助任務(wù).直升機(jī)通過(guò)繩索用恒力F豎直向上拉起救助官兵和被困人員，使其由水面開始加速上升到某一高度，若考慮空氣阻力而不考慮空氣浮力，則在此過(guò)程中，以下說(shuō)法正確的有 A.力F和阻力的合力所做的功等于兩人機(jī)械能的增量 B.兩人克服重力所做的功等于兩人重力勢(shì)能的增量 C.力F、重力、阻力三者合力所做的功等于兩人動(dòng)能的增量 D.力F所做的功減去克服阻力所做的功等于兩人重力勢(shì)能的增量,,答案,1,2,3,4,圖6,,,解析,解析根據(jù)除重力外其他力做的功等于物體機(jī)械能的增量知，選項(xiàng)A正確，D錯(cuò)誤. 根據(jù)重力做功與重力勢(shì)能的關(guān)系

14、知，選項(xiàng)B正確. 根據(jù)動(dòng)能定理知，選項(xiàng)C正確.,1,2,3,4,3.(功能關(guān)系)(多選)如圖7所示，質(zhì)量為M的木塊放在光滑的水平面上，質(zhì)量為m的子彈(可視為質(zhì)點(diǎn))以速度v0沿水平方向射中木塊，并最終留在木塊中與木塊一起以速度v運(yùn)動(dòng).已知當(dāng)子彈相對(duì)木塊靜止時(shí)，木塊前進(jìn)距離為l，子彈進(jìn)入木塊的深度為d，若木塊對(duì)子彈的阻力f視為恒定，則下列關(guān)系式中正確的是,答案,,1,2,3,4,解析,圖7,,,解析畫出運(yùn)動(dòng)過(guò)程示意圖，從圖中不難看出，當(dāng)木塊前進(jìn)距離為l，子彈進(jìn)入木塊的深度為d時(shí)，子彈相對(duì)于地面發(fā)生的位移為ld.由牛頓第三定律知，子彈對(duì)木塊的作用力大小也為f. 子彈對(duì)木塊的作用力對(duì)木塊做正功，由動(dòng)能

15、定理得,木塊對(duì)子彈的作用力對(duì)子彈做負(fù)功，由動(dòng)能定理得,所以，選項(xiàng)A、C、D正確.,1,2,3,4,D.與不放物塊時(shí)相比，電動(dòng)機(jī)多做的功為mv2,4.(功能關(guān)系)(多選)如圖8所示，水平傳送帶由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，并始終保持以速度v勻速運(yùn)動(dòng).現(xiàn)將質(zhì)量為m的物塊無(wú)初速度地放在傳送帶的左端，經(jīng)過(guò)時(shí)間t物塊恰好與傳送帶相對(duì)靜止.設(shè)物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，對(duì)于這一過(guò)程，下列說(shuō)法正確的是,答案,解析,1,2,3,4,圖8,,,,1,2,3,4,傳送帶克服摩擦力做的功Wffx22fx1mv2，B錯(cuò)誤.,根據(jù)能量守恒定律，與不放物塊時(shí)相比電動(dòng)機(jī)多做的功等于物塊增加的動(dòng)能和系統(tǒng)增加的內(nèi)能之和，即為mv2，D正確.,