202X學(xué)年高中物理第四章機(jī)械能和能源第六節(jié)能量的轉(zhuǎn)化與守恒課件粵教版必修2

1、第六節(jié)能量的轉(zhuǎn)化與守恒第四章機(jī)械能和能源知識(shí)目標(biāo)核心素養(yǎng)1.了解自然界中存在多種形式的能量.2.知道能量守恒定律是最基本、最普遍的自然規(guī)律之一.3.通過(guò)能量守恒以及能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向，認(rèn)識(shí)提高效率的重要性.1.科學(xué)認(rèn)識(shí)生活中能量轉(zhuǎn)化的實(shí)例.2.理解能量守恒定律的確切含義，會(huì)根據(jù)能量守恒定律解決多種能量轉(zhuǎn)化問(wèn)題.內(nèi)容索引自主預(yù)習(xí)預(yù)習(xí)新知 夯實(shí)根底重點(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)1.各種形式的能量自然界存在著不同形式的能量.如： 、內(nèi)能、 、 、核能、等2.能量的存在形式多種多樣，不同形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化.我們所消耗的能量，大局部是 輻射到地球后轉(zhuǎn)化而來(lái)的.一、能量

2、轉(zhuǎn)化及守恒定律一、能量轉(zhuǎn)化及守恒定律機(jī)械能電能電磁能化學(xué)能太陽(yáng)能3.能量轉(zhuǎn)化與守恒定律(1)內(nèi)容：能量既不會(huì)憑空 ，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，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程中其 不變.(2)意義：提醒了自然界各種運(yùn)動(dòng)形式不僅具有 性、而且具有 性.宣布 不可能制成.產(chǎn)生轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)移總量多樣統(tǒng)一“第一類永動(dòng)機(jī)二、能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性二、能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性在整個(gè)自然界中，所有宏觀自發(fā)過(guò)程都具有單向性，都有一定的 性，都是一種不可逆過(guò)程.(1)熱傳導(dǎo)的方向性.兩個(gè)溫度不同的物體相互接觸時(shí)，熱量會(huì)自發(fā)地從高溫物體傳給 物體，結(jié)果使高溫物體的溫度降低，低溫物體的

3、溫度升高.(2)機(jī)械能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化過(guò)程的方向性.機(jī)械能是可以 轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的，但在任何情況下都不可能把從高溫?zé)嵩次盏臒崃咳哭D(zhuǎn)變?yōu)橛杏玫臋C(jī)械功，而且工作物質(zhì)本身又回到原來(lái)的狀態(tài)，即內(nèi)能不可能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，而不引起其他變化.方向低溫全部答案即學(xué)即用即學(xué)即用1.判斷以下說(shuō)法的正誤判斷以下說(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機(jī)械能守恒定律是能量守恒定律的一種特殊形式.( )(2)在利用能源的過(guò)程中，能量在數(shù)量上并未減少在利用能源的過(guò)程中，能量在數(shù)量上并未減少.( )(3)內(nèi)能不可能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能而不引起其他變化內(nèi)能不可能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能而不引起其他變化.( )2.質(zhì)量為0

4、.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，不計(jì)空氣阻力，g取10 m/s2，碰撞時(shí)損失的機(jī)械能為_(kāi)，損失的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為_(kāi)能.答案1.2 J內(nèi)重點(diǎn)探究1.在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，計(jì)算發(fā)現(xiàn)，重物減少的重力勢(shì)能的值總大于增加的動(dòng)能的值，即機(jī)械能的總量在減少.機(jī)械能減少的原因是什么？減少的局部機(jī)械能是消失了嗎？一、對(duì)能量守恒定律的理解答案答案機(jī)械能減少的原因是由于要抑制摩擦阻力和空氣阻力做功，機(jī)械答案機(jī)械能減少的原因是由于要抑制摩擦阻力和空氣阻力做功，機(jī)械能轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能能轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能.不是不是.2.請(qǐng)說(shuō)明以下現(xiàn)象中能量是如何轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的？(1)植物進(jìn)展

5、光合作用.答案光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能(2)放在火爐旁的冰融化變熱.答案內(nèi)能由火爐轉(zhuǎn)移到冰(3)電流通過(guò)燈泡，燈泡發(fā)光.答案電能轉(zhuǎn)化為光能答案1.適用范圍：能量守恒定律是貫穿物理學(xué)的根本規(guī)律，是各種自然現(xiàn)象中適用范圍：能量守恒定律是貫穿物理學(xué)的根本規(guī)律，是各種自然現(xiàn)象中普遍適用的一條規(guī)律普遍適用的一條規(guī)律.2.對(duì)能量守恒定律的理解對(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

6、和增加量一定相等量一定相等.知識(shí)深化知識(shí)深化例例1(多項(xiàng)選擇多項(xiàng)選擇)從光滑斜面上滾下的物體，最后停頓在粗糙的水平面上，從光滑斜面上滾下的物體，最后停頓在粗糙的水平面上，那么那么 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)，有局部勢(shì)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能在斜面上滾動(dòng)時(shí)，有局部勢(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)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，總能量守恒在水平面上滾動(dòng)時(shí)，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，總能量守恒答案解析解析在斜面上滾動(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；解析在斜面上滾動(dòng)時(shí)，只有重

7、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，應(yīng)選的，應(yīng)選A、D.二、能量守恒定律的應(yīng)用1.能量守恒定律的表達(dá)式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.例例2如圖1所示，皮帶的速度是3 m/s，兩圓心的距離s4.

8、5 m，現(xiàn)將m1 kg的小物體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；圖1答案答案4.5 J解析設(shè)小物體與皮帶到達(dá)共同速度時(shí)，物體相對(duì)地面的位移為解析設(shè)小物體與皮帶到達(dá)共同速度時(shí)，物體相對(duì)地面的位移為s.答案解析(2)這一過(guò)程摩擦產(chǎn)生的熱量Q；答案答案4.5 J解析由解析由mgma得得a1.5 m/s2，由由vat得得t2 s，那么那么Qmg(vts)0.15110(63) J4.5 J.答案解析(3)這一過(guò)程電動(dòng)機(jī)消耗的電能E.答案答案9 J解析解析由能量守恒知EEkQ4.

9、5 J4.5 J9 J.針對(duì)訓(xùn)練針對(duì)訓(xùn)練1一彈珠彈射玩具模型如圖2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：(1)彈珠m2從D點(diǎn)飛出時(shí)的速度大??；答案解析圖2答案答案4 m/s解析解析彈珠m2由D點(diǎn)飛出后做平拋運(yùn)動(dòng)，得t0

10、.2 s(2)彈簧被緩慢壓縮到M點(diǎn)時(shí)儲(chǔ)存的彈性勢(shì)能；答案答案答案1.6 J解析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Epm1gxm1g(HR)釋放m2的過(guò)程，解析解得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.答案答案答案1 m解析解析由能量守恒定律：解析由根本不等式得xm1 m在涉及彈性勢(shì)能等多種形式的能量轉(zhuǎn)化問(wèn)題中，用能量守恒的思想解題可以化繁為簡(jiǎn).技巧點(diǎn)撥技巧點(diǎn)撥三、功能關(guān)系的理解與應(yīng)用1.功能關(guān)系概述功能關(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

11、就是能量轉(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：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)化相聯(lián)系，具體功能關(guān)系如下表：功能量轉(zhuǎn)化關(guān)系式重力做功重力勢(shì)能的改變WGEp彈力做功彈性勢(shì)能的改變WFEp合外力做功動(dòng)能的改變W合Ek除重力、系統(tǒng)內(nèi)彈力以外的其他力做功機(jī)械能的改變WE機(jī)兩物體間滑動(dòng)摩擦力對(duì)物體系統(tǒng)做功內(nèi)能的改變fs相對(duì)Q例例3如圖如圖3所示，在豎直平面內(nèi)有一半徑為所示，在豎直平面內(nèi)有一半徑為R的圓弧軌道，半徑的圓弧軌道，半徑OA水平、水平、OB豎直，一個(gè)質(zhì)量為豎直，一個(gè)質(zhì)量為m的小球自的小球自A的正上方的

12、正上方P點(diǎn)由靜止開(kāi)場(chǎng)自由下落，點(diǎn)由靜止開(kāi)場(chǎng)自由下落，小球沿軌道到達(dá)最高點(diǎn)小球沿軌道到達(dá)最高點(diǎn)B時(shí)恰好對(duì)軌道沒(méi)有壓力時(shí)恰好對(duì)軌道沒(méi)有壓力.AP2R，重力加速度，重力加速度為為g，那么小球從，那么小球從P到到B的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中 A.重力做功重力做功2mgRB.機(jī)械能減少機(jī)械能減少mgRC.合外力做功合外力做功mgRD.抑制摩擦力做功抑制摩擦力做功 mgR圖3答案解析解析解析重力做功與路徑無(wú)關(guān)，所以WGmgR，選項(xiàng)A錯(cuò)；抑制摩擦力做的功等于機(jī)械能的減少量，應(yīng)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

13、化的原因，重力做多少功，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.規(guī)律總結(jié)規(guī)律總結(jié)針對(duì)訓(xùn)練針對(duì)訓(xùn)練2(多項(xiàng)選擇多項(xiàng)選擇)如圖如圖4所示，質(zhì)量為所示，質(zhì)量為m的物體的物體(可視為質(zhì)點(diǎn)可視為質(zhì)點(diǎn))以某一以某一速度從速度從A點(diǎn)沖上傾角為點(diǎn)沖上傾角為30的固定斜面，其運(yùn)動(dòng)的加速度大小為的固定斜面，其運(yùn)動(dòng)的加速度大小為 g，此物，此物體在斜面上上升的最大高度為體在斜面上上升的最大高度為h，那么在

14、這個(gè)過(guò)程中物體，那么在這個(gè)過(guò)程中物體 答案解析圖4解析解析這個(gè)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)1231.(能源的利用)關(guān)于能源的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是 A.能源應(yīng)用的過(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.在廣闊的農(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)的開(kāi)展，煤炭資源將取之不盡、用之不竭答案解析4123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)化形式均可為人類效勞，形式均可為人類效勞，A錯(cuò)誤；錯(cuò)誤；

15、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，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，且儲(chǔ)量有限，為不可再生能源，B錯(cuò)誤；錯(cuò)誤；在廣闊農(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，在廣闊農(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，利在千秋，C正確；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，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)誤錯(cuò)誤.42.(功能關(guān)系)如圖5所示，在高臺(tái)跳水比賽中，質(zhì)量為m的跳水運(yùn)發(fā)動(dòng)進(jìn)入水中后受到水的阻力(包含浮力)而豎直向下做減速運(yùn)動(dòng)，設(shè)水

16、對(duì)她的阻力大小恒為F，那么在她減速下降深度為h的過(guò)程中，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是(g為當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣? A.她的動(dòng)能減少了FhB.她的重力勢(shì)能減少了mghC.她的機(jī)械能減少了(Fmg)hD.她的機(jī)械能減少了mgh答案1234圖53.(功能關(guān)系)(多項(xiàng)選擇)如圖6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).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，假設(shè)木塊對(duì)子彈的阻力f視為恒定，那么以下關(guān)系式中正確的選項(xiàng)是 答案1234圖6解析解析解析畫出運(yùn)動(dòng)過(guò)程示意圖，從圖中不難看出，當(dāng)木塊前進(jìn)距

17、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，木塊對(duì)子彈的作用力對(duì)子彈做負(fù)功，所以，選項(xiàng)A、C、D正確.12344.(能量守恒定律的應(yīng)用)如圖7所示，一物體質(zhì)量m2 kg，在傾角37的斜面上的A點(diǎn)以初速度v03 m/s下滑，A點(diǎn)距彈簧上端B的距離AB4 m.當(dāng)物體到達(dá)B后將彈簧壓縮到C點(diǎn)，最大壓縮量BC0.2 m，然后物體又被彈簧彈上去，彈到最高位置為D點(diǎn)，D點(diǎn)距A點(diǎn)AD3 m.擋板及彈簧質(zhì)量不計(jì)，g取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8.求：(小數(shù)點(diǎn)后保存兩位小數(shù))(1)物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)；答案解析1234答案答案0.52圖7解析物體從開(kāi)場(chǎng)位置解析物體從開(kāi)場(chǎng)位置A點(diǎn)到最后點(diǎn)到最后D點(diǎn)的過(guò)程中，彈性勢(shì)能