機械能和能源

1、自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析6能源的開發(fā)與利用自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析1知道自然界中存在多種形式的能量2能舉例說明能源與人類生存和社會發(fā)展的關(guān)系，讓學(xué)生了解能源對社會、經(jīng)濟發(fā)展的影響3通過新能源和常規(guī)燃料對比，了解新能源的優(yōu)點自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析一、能量守恒定律內(nèi)容：能量既不會憑空 ，也不會憑空 ，它只能從一種形式 為另一種形式，或者從一個物體 到另一個物體在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中其總量 歷史上，科學(xué)家們一直在研究各種不同的自然現(xiàn)象之間能量變化的普遍聯(lián)系，

2、其中包括力與熱、電與熱、電與磁等聯(lián)系直到1847年德國物理學(xué)家 在理論上概括和總結(jié)了能量守恒定律產(chǎn)生產(chǎn)生消失消失轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移保持不變保持不變亥姆霍茲亥姆霍茲自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析二、能源的利用人類對能源的利用大致經(jīng)歷了三個時期，即 時期、 時期、 時期，自工業(yè)革命以來， 和 成為人類的主要能源 和 已經(jīng)成為關(guān)系到人類社會能否持續(xù)發(fā)展的大問題三、新能源的開發(fā) 目 前 ， 正 在 開 發(fā) 的 新 能 源有 、 、 、 、 、 及 等新能源的優(yōu)點：新能源多為 能源，且污染 ，被稱為 柴草柴草煤炭煤炭石油石油煤煤石油石油能源短缺能源短缺環(huán)境惡化環(huán)境

3、惡化風(fēng)能風(fēng)能海洋能海洋能太陽能太陽能地?zé)崮艿責(zé)崮軞淠軞淠苌镔|(zhì)能生物質(zhì)能核聚變能核聚變能可再生可再生較小較小清潔能源清潔能源自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析(3)功是能量轉(zhuǎn)化的量度：不同形式的能量之間的轉(zhuǎn)化是通過做功實現(xiàn)的做功的過程就是各種形式的能量之間轉(zhuǎn)化(或轉(zhuǎn)移)的過程且做了多少功，就有多少能量發(fā)生轉(zhuǎn)化(或轉(zhuǎn)移)，因此，功是能量轉(zhuǎn)化的量度能量的具體值往往無多大意義， 我們關(guān)心的大多是能量的變化量，能量的變化必須通過做功才能實現(xiàn)，某種力做功往往與某一具體的能量變化相聯(lián)系，即所謂功能關(guān)系自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類

4、例析一、對能量轉(zhuǎn)化與守恒定律的理解對能量概念的理解(1)形式：能量有各種不同的形式，運動的物體具有動能；被舉高的重物具有重力勢能；發(fā)生彈性形變的物體具有彈性勢能；另外還有內(nèi)能、化學(xué)能、電能、光能、太陽能、風(fēng)能、潮汐能、原子能等不同形式的能(2)能量的轉(zhuǎn)化：各種不同形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化，且轉(zhuǎn)化過程中總量保持不變，也就是說當(dāng)某個物體能量減少多少時，一定存在其他物體能量增加多少自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析能量守恒定律的理解(1)對能量守恒定律的理解要抓住三個要點：自然界存在著多種形式的能量；在一定條件下，各種形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移；在能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移

5、的過程中，能量的總量保持不變(2)能量守恒定律的重要意義：能量守恒定律是普遍適用的對宏觀世界、微觀世界、高速運動、低速運動等都成立自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析能量守恒定律反映了自然現(xiàn)象的普遍聯(lián)系能量守恒定律是人類認(rèn)識自然的重要依據(jù)1933年意大利科學(xué)家費米，在研究衰變的過程中發(fā)現(xiàn)，能量不守恒，于是他根據(jù)能量守恒定律大膽預(yù)言了還有一種未發(fā)現(xiàn)的粒子，這就是現(xiàn)在已被科學(xué)家公認(rèn)的中微子這一事例說明了能量守恒定律，已成為人類認(rèn)識自然的重要依據(jù)能量守恒定律是人類利用自然的重要武器自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析二、能源的開

6、發(fā)與利用正確理解能源和能量耗散(1)能量盡管是守恒的，但不同形式的能量在可利用的品質(zhì)上是不同的，有的能量便于利用，有的能量不便于利用，能量的利用過程使能量從便于利用的形式變?yōu)殡y以利用的形式，所以要節(jié)約能源(2)為什么煤、石油和天然氣被人們稱為非再生能源？由于煤、石油和天然氣都是幾億年以前的生物遺體形成的，所以人們也稱它們?yōu)榛剂嫌捎谶@些能源是不能再次生產(chǎn)，也不可能重復(fù)使用的，所以稱為非再生能源自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析(3)人類利用能源的過程及新能源的開發(fā)和利用人類利用能源大致經(jīng)歷的三個時期是：柴草時期、煤炭時期、石油時期有待開發(fā)和利用的新能源主

7、要指：太陽能、地?zé)崮堋L(fēng)能、水能、核能自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析(4)人類與能源的關(guān)系能源的利用給人類的生活帶來了極大的改善，人類社會每一次重大的經(jīng)濟飛躍和產(chǎn)業(yè)革命，都與新的能源和動力裝置的利用密切相關(guān)能源消耗的多少已經(jīng)成為衡量一個國家或地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展水平的重要標(biāo)志所以說人類離不開能源另一方面能源的大量使用會給環(huán)境帶來極大的破壞，例如人類在利用化石燃料的過程中產(chǎn)生的煙塵，污染大氣，造成酸雨和溫室效應(yīng)，對人類造成危害自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析(5)自然界中自發(fā)的能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移具有方向性熱量可以自發(fā)地由高溫

8、物體傳遞給低溫物體，但不能自發(fā)地由低溫物體傳給高溫物體冒起的煤煙和散開的炭灰不可能又重新組合成一堆煤炭散失到周圍環(huán)境中的內(nèi)能不能回收重新利用自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析能量守恒定律 【典例典例1】 一顆子彈以某一水平速度擊中了靜止在光滑水平一顆子彈以某一水平速度擊中了靜止在光滑水平面上的木塊，并從中穿出對于這一過程，下列說法正面上的木塊，并從中穿出對于這一過程，下列說法正確的是確的是 ()A子彈減少的機械能等于木塊增加的機械能子彈減少的機械能等于木塊增加的機械能B子彈和木塊組成的系統(tǒng)機械能的損失量等于系統(tǒng)產(chǎn)生子彈和木塊組成的系統(tǒng)機械能的損失量等于系統(tǒng)

9、產(chǎn)生 的熱量的熱量自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析C子彈減少的機械能等于木塊增加的動能與木塊增加的內(nèi) 能之和D子彈減少的動能等于木塊增加的動能與子彈和木塊增加 的內(nèi)能之和解析子彈射穿木塊的過程中，由于相互間摩擦力的作用使得子彈的動能減少，木塊獲得動能，同時產(chǎn)生熱量，且系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量在數(shù)值上等于系統(tǒng)機械能的損失A選項沒有考慮系統(tǒng)增加的內(nèi)能，C選項中應(yīng)考慮的是系統(tǒng)(子彈、木塊)內(nèi)能的增加，C錯答案BD自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析【變式1】自由擺動的秋千擺動幅度越來越小，下列說法正確的是()A機械能守恒B能量正在消失

10、C只有動能和重力勢能的相互轉(zhuǎn)化D減少的機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但總能量守恒解析自由擺動的秋千擺動幅度越來越小，說明機械能減少，摩擦阻力對秋千做負(fù)功，使減少的機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，正確選項為D.答案 D自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析能量轉(zhuǎn)化問題分析 【典例典例2】 某高度處每噸水記作某高度處每噸水記作M，相對發(fā)電機具有勢能，相對發(fā)電機具有勢能E0，落下來經(jīng)過發(fā)電機后，還具有動能，落下來經(jīng)過發(fā)電機后，還具有動能E.不計其他能量不計其他能量損失，一晝夜時間記作損失，一晝夜時間記作t0，通過發(fā)電機的水流量為，通過發(fā)電機的水流量為Q(Q為為每秒鐘水流過的體積每秒鐘水流過的

11、體積)，水的密度為，水的密度為.則一晝夜里水對水則一晝夜里水對水輪發(fā)電機做多少功？如發(fā)電機的發(fā)電效率為輪發(fā)電機做多少功？如發(fā)電機的發(fā)電效率為，則發(fā)電機，則發(fā)電機每晝夜的發(fā)電量是多少？每晝夜的發(fā)電量是多少？自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析【變式2】風(fēng)力發(fā)電是一種環(huán)保的電能獲取方式設(shè)計每臺風(fēng)力發(fā)電機的功率為40 kW.實驗測得風(fēng)的動能轉(zhuǎn)化為電能的效率約為20%，空氣的密度是1.29 kg/m3，當(dāng)?shù)厮斤L(fēng)速約為10 m/s，問風(fēng)力發(fā)電機的葉片長度約為多少才能滿足設(shè)計要求？自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)

12、課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析答案9.94 m自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析新能源汽車新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品準(zhǔn)入管理規(guī)則已于2009年7月1日正式實施新能源汽車包括混合動力汽車(HEV)、純電動汽車(BEV，包括太陽能汽車)、燃料電池電動汽車(FCEV)、氫發(fā)動機汽車、其他新能源(如高效儲能器、二甲醚)汽車等各類別產(chǎn)品混合動力汽車混合動力是指那些采用傳統(tǒng)燃料的，同時配以電動機/發(fā)動機來改善低速動力輸出和燃油消耗的車型按照燃料種類的不同，主要又可以分為汽油混合動力和柴油混合動力兩種自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解

13、疑名師解疑分類例析分類例析 純電動汽車 電動汽車顧名思義就是主要采用電力驅(qū)動的汽車，大部分車輛直接采用電機驅(qū)動，有一部分車輛把電動機裝在發(fā)動機艙內(nèi)，也有一部分直接以車輪作為四臺電動機的轉(zhuǎn)子，其難點在于電力儲存技術(shù)本身不排放污染大氣的有害氣體，即使按所耗電量換算為發(fā)電廠的排放，除硫和微粒外，其它污染物也顯著減少，由于電廠大多建于遠(yuǎn)離人口密集的城市，對人類傷害較少，而且電廠是固定不動的，集中的排放，清除各種有害排放物較容易，也已有了相關(guān)技術(shù)圖圖461自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析 燃料電池汽車 燃料電池汽車是指以氫氣、甲醇等為燃料，通過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電流，依

14、靠電機驅(qū)動的汽車其電池的能量是通過氫氣和氧氣的化學(xué)作用，而不是經(jīng)過燃燒直接變成電能燃料電池的化學(xué)反應(yīng)過程不會產(chǎn)生有害產(chǎn)物，因此燃料電池車輛是無污染汽車，燃料電池的能量轉(zhuǎn)換效率比內(nèi)燃機要高23倍，因此從能源的利用和環(huán)境保護方面，燃料電池汽車是一種理想的車輛圖圖462自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析 氫動力汽車 以氫氣為汽車燃料這種說法剛出來時嚇人一跳，但事實上是有根據(jù)的氫具有很高的能量密度，釋放的能量足以使汽車發(fā)動機運轉(zhuǎn)，而且氫與氧氣在燃料電池中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)只生成水，沒有污染因此，許多科學(xué)家預(yù)言，以氫為能源的燃料電池是21世紀(jì)汽車的核心技術(shù)，它對汽車工業(yè)的

15、革命性意義，相當(dāng)于微處理器對計算機業(yè)那樣重要中國長安汽車在2007年完成了中國第一臺高效零排放氫內(nèi)燃機點火，并在2008年北京車展上展出了自主研發(fā)的中國首款氫動力概念跑車“氫程”圖圖463自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析燃?xì)馄嚾細(xì)馄囀侵赣脡嚎s天然氣(CNG)、液化石油氣(LPG)和液化天然氣(LNG)作為燃料的汽車燃?xì)馄囉捎谄渑欧判阅芎?，可調(diào)整汽車燃料結(jié)構(gòu)，運行成本低、技術(shù)成熟、安全可靠生物乙醇汽車乙醇俗稱酒精，通俗些說，使用乙醇為燃料的汽車，也可叫酒精汽車用乙醇代替石油燃料的活動歷史已經(jīng)很長，無論是從生產(chǎn)上和應(yīng)用上的技術(shù)都已經(jīng)很成熟自主學(xué)習(xí)自主學(xué)

16、習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析【典例3】 電動車所需能量由它所攜帶的蓄電池供給圖464為某類電動車與汽油車性能的比較通常車用電動機的質(zhì)量是汽油機的4倍或5倍為促進電動車的推廣使用，在技術(shù)上主要應(yīng)對電動車的_、_等部件加以改進自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析圖464自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析給電動車蓄電池充電的能量實際上來自于發(fā)電站一般發(fā)電站燃燒燃料所釋放出來的能量僅30%轉(zhuǎn)化為電能，在向用戶輸送及充電過程中又損失了20%，這意味著使用電動車時能量轉(zhuǎn)化的總效率約為_%.解析根據(jù)題意，

17、使用電動車時能量轉(zhuǎn)化的總效率約為30%80%70%16.8%.答案蓄電池電動機16.8 自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析能量守恒定律1下列說法正確的是 ()A隨著科技的發(fā)展，永動機是可以制成的B太陽照射到地球上的光能轉(zhuǎn)化成了其他形式的能量， 但照射到宇宙空間的能量都消失了C“既要馬兒跑，又讓馬兒不吃草”違背了能量轉(zhuǎn)化和 守恒定律，因而是不可能的D有種“全自動”手表，不用上發(fā)條，也不用任何形式 的電源，卻能一直走動，說明能量可以憑空產(chǎn)生自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析解析永動機是指不消耗或少消耗能量，而可以大量對外做

18、功的裝置，歷史上曾出現(xiàn)過各式各樣的所謂永動機的發(fā)明，結(jié)果都以失敗告終，原因就是違背了能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律人類只能發(fā)現(xiàn)規(guī)律、利用規(guī)律，但絕不可以創(chuàng)造規(guī)律、改變規(guī)律，違背規(guī)律行事，即使以后科技再發(fā)達，也要受自然規(guī)律的制約，所以永動機是永遠(yuǎn)不可能制成的，A錯太陽輻射大量的能量，地球只吸收了極小的一部分，就形成了風(fēng)云雨雪，使萬物生長，但輻射到星際空間的能量也沒有消失，一定是轉(zhuǎn)化成了別的能量，B錯自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析馬和其他動物，包括人要運動，必須消耗能量，動物的能量來源是食物中儲存的生物質(zhì)能，C正確所謂“全自動”手表其內(nèi)部還是有能量轉(zhuǎn)化裝置的，一般是一個擺錘，當(dāng)人戴著手表活動時，使擺錘不停擺動，給游絲彈簧補充能量，才會維持手表的走時如果把這種表放在桌面上靜置兩天，它一定會停擺的，D錯答案C自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑