《2019-2020学年高中物理沪科版必修2课件：4.3-4.4 能量的转化与守恒 能源与可持续发展 .pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019-2020学年高中物理沪科版必修2课件：4.3-4.4 能量的转化与守恒 能源与可持续发展 .pptx（27页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、4.3 能量的转化与守恒 *4.4 能源与可持续发展,自主阅读,自我检测,一、能量的转化与守恒 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、化学能、核能、生物能等。 2.能量守恒定律 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。 3.能量守恒定律确立的意义 (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。,自主阅读,自我检测,4.下图是小朋友沿滑梯向下滑动过程中,他们身上发生了哪些
2、能量间的转化?小朋友的机械能守恒吗? 提示:小朋友下滑时,重力势能减少,动能增加,同时他们与滑梯的内能也增加;小朋友的机械能减少,一部分转化为内能。,自主阅读,自我检测,二、能源与可持续发展 1.能量的转化效率,2.能量转化和转移的方向性 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.第二类永动机不可能性 第二类永动机并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。 4.有的同学认为既然自然界总能量是守恒的,那就没必要节约能源了。他的观点为何不对? 提示:总能量虽然守恒,但是可利用的能量越来越少,所以人类应节约可利用能源。,自主阅读,自我检测,1.正误辨析 (1
3、)能量守恒定律是自然界中最基本、最普遍的规律。 ( ) (2)随着科技的发展,“第一类永动机”是可以制成的。 ( ) (3)不同形式的能量之间可以相互转化,因而必有损耗,所以能量是不守恒的。 ( ) (4)第二类永动机不违背能量守恒定律,所以总有一天是会成功的。 ( ) (5)能量不能创造,不能再生,能量只能进行转化和转移,但能量间的转化和转移是有方向的。 ( ) 答案:(1) (2) (3) (4) (5),自主阅读,自我检测,2.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 解析:利用能源的过程实质上是能量转化
4、或转移的过程,在能源的利用过程中能量是耗散的,D正确。 答案:D,自主阅读,自我检测,3.在质量为0.5 kg的重物上安装一极轻的细棒(设细棒足够长),如图所示的那样,用手在靠近重物处握住细棒,使重物静止,握细棒的手不动,稍稍减小握力,使手和细棒间保持一定的摩擦力,让重物和细棒保持一定的加速度下落,在起初的1.0 s的时间里,重物落下了0.50 m。在此过程中手和细棒之间所产生的热量是多少?(g取10 m/s2),答案:2.25 J,问题导引,知识归纳,典例剖析,知识点一,知识点二,对能量转化和转移的认识 如图所示,把小球拉到一定角度后释放,小球在竖直平面内来回摆动,我们观察到它的摆动幅度越来
5、越小,最后停止摆动。机械能消失了吗?若没有消失,转化成了什么?能否让这种能自发地转化为机械能使小球动起来呢? 要点提示:机械能没有消失,而是转化为小球和空气的内能,不可能使内能自发转化为机械能使小球摆动。,问题导引,知识归纳,典例剖析,知识点一,知识点二,1.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
6、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。,问题导引,知识归纳,典例剖析,知识点一,知识点二,3.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。 (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。,问题导引,知识归纳,典例剖析,知识点一,知识点二,【例1】如图所示,通过定滑轮悬挂两个质量分别为m1、m2的物体(m1m2),不
7、计绳子质量、绳子与滑轮间的摩擦等,在m1向下运动一段距离的过程中,下列说法正确的是( ) A.m1势能的减少量等于m1动能的增加量 B.m1势能的减少量等于m2势能的增加量 C.m1势能的减少量等于m2动能的增加量 D.m1势能的减少量等于m1、m2两者动能的增加量与m2势能增加量之和,问题导引,知识归纳,典例剖析,知识点一,知识点二,解析:两个物体在运动过程中,系统的机械能守恒。m1的重力势能减少量等于m2重力势能的增加量与两物体的动能之和,D正确。 答案:D 规律方法利用能量转化与转移解题的两点注意 (1)能量既可通过做功的方式实现不同形式的能量之间的转化,也可在同一物体的不同部分或不同物
8、体间进行转移。 (2)能量在转化与转移的过程中,能量的总量保持不变。利用能量守恒定律解题的关键是正确分析有多少种能量变化,分析时避免出现遗漏。,问题导引,知识归纳,典例剖析,知识点一,知识点二,变式训练1(多选)下列过程可能实现的是( ) A.水的温度自动下降时释放的内能全部转化为机械能 B.利用不同深度的海水温度不同来制造一种机器,把海水的内能转化为机械能 C.粗糙水平面上运动的物体的动能转化为内能,使物体温度升高 D.静止在光滑水平面上的物体,温度降低时释放的内能转化为物体的动能,使物体运动起来 解析:根据能量转化和转移的方向性可知,物体温度下降释放的内能不可能在不引起其他变化的情况下完全
9、转化为机械能,因此选项A、D是错误的,而选项B、C都是可实现的过程。 答案:BC,知识点一,知识点二,问题导引,知识归纳,典例剖析,能量守恒定律的理解及应用 Dennis Lee和他的永动机 一个叫丹尼斯李(Dennis Lee)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。 你认为这种发电机能造出来吗?,知识点一,知识点二,问题导引,知识归纳,典例剖析,要点提示: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
10、不断地产生电能。这违背了能量守恒定律,因此不能制成。,知识点一,知识点二,问题导引,知识归纳,典例剖析,1.能量守恒定律的理解 (1)适用条件:能量守恒定律是普遍适用的,对宏观世界与微观世界、高速运动与低速运动都成立。 (2)意义:能量守恒定律揭示了各种运动形式的统一性,它把机械的、热的、光的、电的、磁的、化学的、生物的等现象联系起来,告诉人们自然科学是相互联系、相互统一的,能量之间的转化反映了物质的运动形式的变化。 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,E增=E减。 (3)从能的转移角度看,EA增=EB减。,知识点一,知识点二,问题导引,知识归纳
11、,典例剖析,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E减=E增。,知识点一,知识点二,问题导引,知识归纳,典例剖析,【例2】如图所示,斜面的倾角为,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,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。,知识点一,知识点二,问题导引,知识归纳,典例剖析,解析:滑块最终要停在斜面底部,设滑块经过的总路程为s,对滑块运动的
12、全程应用能量守恒定律,全程所产生的热量为,又因为全程产生的热量等于克服摩擦力所做的功,即 Q=mgscos ,知识点一,知识点二,问题导引,知识归纳,典例剖析,规律方法列能量守恒表达式时的两条基本思路 (1)某种形式的能减少,一定存在其他形式的能增加,且减少量一定和增加量相等。 (2)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。,知识点一,知识点二,问题导引,知识归纳,典例剖析,变式训练2右图是一个粗细均匀的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形管内液柱的总长度为4h,拿去盖板,液体开始运动,由于管壁的阻力作用,最终
13、管内液体停止运动,则该过程中产生的内能为( ),知识点一,知识点二,问题导引,知识归纳,典例剖析,解析:去掉右侧盖板之后,液体向左侧流动,最终两侧液面相平,液体的重力势能减少,减少的重力势能转化为内能。如图所示,最终状态可等效为右侧 h的液柱移到左侧管中,即增加的内能等于该液柱减少的重力势能,则 ,故A正确。 答案:A,1,2,3,4,1.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项中机械能转化为内能,C项中内能转化为机械能,D项中化学能转化为内能。 答案:C,1,2,3,4,2.关于能量和能源,下
14、列说法正确的是( ) A.能量在转化和转移过程中,其总量有可能增加 B.能量在转化和转移过程中,其总量会不断减少 C.能量在转化和转移过程中总量保持不变,故节约能源没有必要 D.能量的转化和转移具有方向性,且现有可利用的能源有限,故必须节约能源 解析:能量在转化和转移过程中,总量是守恒的,故选项A、B错误;能量在转化和转移过程中总量保持不变,但具有方向性,我们要注意节约能源,选项C错误,D正确。 答案:D,1,2,3,4,3.(多选)下述设想中,符合能量守恒定律的是( ) 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、C项不消耗任何其他能量,而维持转动或行驶,违背能量守恒定律,是错误的。B、D利用太阳能或核能,不违背能量守恒定律,所以B、D项正确。 答案:BD,1,2,3,4,4.某地平均风速为5 m/s,已知空气密度是1.2 kg/m3,有一风车,它的车叶转动时可形成半径为12 m的圆面,如图所示。如果这个风车能将圆面内10%的气流动能转变为电能,则该风车带动的发电机功率是多大?,解析:在t时间内作用于风车的气流质量m=r2vt,代入数据得P=3.4 kW。,答案:3.4 kW,