全書的版第四章學(xué)案

1、學(xué)案 11能源的開發(fā)與利用學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.了解各種不同形式的能，知道能量守恒定律確立的兩類重要事實(shí).2.能夠敘述能量守恒定律的內(nèi)容，會(huì)用能量守恒的觀點(diǎn)分析解釋一些實(shí)際問題.3.了解能源的開發(fā)和利用，知道能源短缺和環(huán)境問題，增強(qiáng)節(jié)約能源和環(huán)境保護(hù)意識(shí)一、能量守恒定律1內(nèi)容：能量既憑空產(chǎn)生，也憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中，其總量保持不變2意義：能量守恒定律的建立，是人類認(rèn)識(shí)自然的一次最普遍的規(guī)律之一飛躍它是自然界中最重要、二、能源的利用1能源：能夠提供某種形式能量的物質(zhì)2人類對能源的利用大致經(jīng)歷了三個(gè)時(shí)期，即柴草時(shí)期、煤炭時(shí)期、石油

2、時(shí)期3能源的大量使用(特別是化石三、新能源的開發(fā)的利用)引起了環(huán)境問題，例如酸雨和溫室效應(yīng)1目前，正在開發(fā)的新能源有風(fēng)能、海洋能、太陽能、地?zé)崮?、氫能、生物質(zhì)能及核聚變能等2新能源的優(yōu)點(diǎn)：新能源多為可再生能源，且污染較小.一、能量守恒定律問題設(shè)計(jì)1在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，重物帶著紙帶下落時(shí)，計(jì)算結(jié)果發(fā)現(xiàn)，減少的重力勢能的值大于增加的動(dòng)能的值，即機(jī)械能的總量在減少就是存在紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間的摩擦力和空氣的阻力等是不是考慮了各種摩擦和阻力后這部分能量就消失了呢？不是它轉(zhuǎn)化成了機(jī)械能以外的其他形式的能量，除重力或彈力做功外，其他任何力對物體做功使物體的機(jī)械能增加或減少的過程，實(shí)質(zhì)上都是其他形

3、式的能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化的過程，在轉(zhuǎn)化的過程中，能的總量是不變的這是大自然的一條普遍規(guī)律，而機(jī)械能守恒定律只是這一條普遍規(guī)律的一種特殊情況2請說明下列現(xiàn)象中能量是如何轉(zhuǎn)化的？(1)植物進(jìn)行光合作用(2)放在火爐旁的冰融化變熱(3)電流通過燈泡，燈泡發(fā)光(1)光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能(2)內(nèi)能由火爐轉(zhuǎn)移到冰(3)電能轉(zhuǎn)化為光能 要點(diǎn)提煉1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2能量守恒定律的表達(dá)式(1)從不同狀態(tài)看，E 初E 終(2)從能的轉(zhuǎn)化角度看，E 增E 減 (3)從能的轉(zhuǎn)移角度看

4、，EA 增EB 減 二、能源的利用和新能源的開發(fā)1人類對能源的利用大致經(jīng)歷了三個(gè)時(shí)期，即柴草時(shí)期、煤炭時(shí)期、石油時(shí)期自工業(yè)以來，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，給人類的生活帶來了極大的，煤炭的利用和蒸汽機(jī)的誕生引起了產(chǎn)業(yè)但能源的大量使用引起了環(huán)境問題3新能源開發(fā)(1) 正在開發(fā)的新能源有風(fēng)能、海洋能、太陽能、地?zé)崮?、氫能、生物質(zhì)能及核聚變能等(2) 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、太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮?、海洋能等新能源三、功能關(guān)系的理解1功和能的關(guān)系可以從以下兩個(gè)方面來理解：(1) 不同形式的能量之間的轉(zhuǎn)化通過做功來

5、實(shí)現(xiàn)，即做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化的過程；(2) 做了多少功就有多少能量從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，即能量轉(zhuǎn)化的多少可用做功的多少來量度2常用的幾種功能關(guān)系功能的變化表達(dá)式重力做功正功重力勢能減少重力勢能變化WGEpEp1Ep2負(fù)功重力勢能增加彈力做功正功彈性勢能減少彈性勢W 彈Ep注意功和能的本質(zhì)不同，并且功和能也不能相互轉(zhuǎn)化，而只能是通過做功實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)化一、對能量守恒定律的理解例 1下列關(guān)于能量守恒定律的認(rèn)識(shí)正確的是()A. 某種形式的能減少，一定存在其他形式的能增加B. 某個(gè)物體的能量減少，必然有其他物體的能量增加C不需要任何外界的動(dòng)力而持續(xù)對外做功的機(jī)械永不可能制成D石子從空中落下，最后

6、靜止在地面上，說明機(jī)械能消失了根據(jù)能量守恒定律可知，能量既憑空產(chǎn)生，也憑空消失能量只能從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到其他物體，A、B 對，D 錯(cuò)永違背了能量守恒定律，故它不可能制造出來，C 對ABC二、能量守恒定律的應(yīng)用圖 1如圖 1 所示，一個(gè)粗細(xì)均勻的 U 形管內(nèi)裝有同種液體，液體質(zhì)量為 m.在管口右例 2端用蓋板 A 密閉，兩邊液面高度差為 h，U 形管內(nèi)液體的總長度為 4h，拿去蓋板，液體開始運(yùn)動(dòng)，由于管壁的阻力作用，最終管內(nèi)液體停止運(yùn)動(dòng)，則該過程中產(chǎn)生的內(nèi)能為負(fù)功彈性勢能增加能變化Ep1Ep2合力做功正功動(dòng)能增加動(dòng)能變化W 合EkEk2Ek1負(fù)功動(dòng)能減少除重力(或系統(tǒng)

7、內(nèi)彈力)外其他力做功正功機(jī)械能增加機(jī)械能變化W 其他EE2E1負(fù)功機(jī)械能減少兩物體間滑動(dòng)摩擦力對物體系統(tǒng)做功內(nèi)能變化Ffx 相對Q() 1 1A.16mghB.8mgh11C.4mghD.2mgh去掉右側(cè)蓋板之后，液體向左側(cè)，最終兩側(cè)液面相平，液體的重力勢能減少，最終狀態(tài)可等效為右側(cè)1h 的液柱移到左側(cè)管中，減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能2即增加的內(nèi)能等于該液柱減少的重力勢能，則 Q1 A三、對功能關(guān)系的理解及應(yīng)用 1 8mg·2hmgh，故 A 正確116圖 2如圖 2 所示，在光滑的水平面上，有一質(zhì)量為 M 的長木塊以一定的初速度向右例 3勻速運(yùn)動(dòng)，將質(zhì)量為 m 的小鐵塊無初速度地輕放

8、到長木塊右端，小鐵塊與長木塊間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 ，當(dāng)小鐵塊在長木塊上相對長木塊滑動(dòng) L 時(shí)與長木塊保持相對靜止，此時(shí)長木塊對地的位移為 l，求這個(gè)過程中(1)系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量；(2)小鐵塊增加的動(dòng)能；(3)長木塊減少的動(dòng)能；(4)系統(tǒng)機(jī)械能的減少量畫出這一過程兩物移示意圖，(1)m、M 間相對滑動(dòng)的位移為 L，根據(jù)能量守恒定律，有 QmgL，即摩擦力對系統(tǒng)做的總功等于系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量(2)根據(jù)動(dòng)能定理有 mg(lL)1mv20，其中(lL)為小鐵塊相對地面的位移，從上式2可看出 Ekmmg(lL)，說明摩擦力對小鐵塊做的正功等于小鐵塊動(dòng)能的增加量(3)摩擦力對長木塊做負(fù)功，根據(jù)功能關(guān)系，得 EkMm

9、gl，即長木塊減少的動(dòng)能等于長木塊克服摩擦力做的功 mgl.(4)系統(tǒng)機(jī)械能的減少量等于系統(tǒng)克服摩擦力做的功 EmgL.(1)mgL(2)mg(lL)(3)mgl(4)mgL訓(xùn)練一質(zhì)量為 1 kg 的物體被人用手以 2 m/s 的速度豎直向上勻速提升 1 m，則下列說法正確的是(g 取 10 N/kg)( A物體上升過程中機(jī)械能守恒B物體的機(jī)械能增加 10 JC合外力對物體做功 2 JD物體克服重力做功 2 J B)物體勻速上升，動(dòng)能不變，重力勢能增加，機(jī)械能增加，A 錯(cuò)；由力的平衡條件可知手對物體的力的大小等于物體的重力 10 N，故人手對物體做功 10 J，機(jī)械能增加 10J，B 對；合外

10、力做功為零，C 錯(cuò)；重力做功為10 J，即物體克服重力做功 10 J，D 錯(cuò)一、能量守恒定律的表達(dá)式E 初E 終或 E 增E 減或EA 增EB 減二、能源的利用和新能源的開發(fā)三、功能關(guān)系的理解1. 功是能量轉(zhuǎn)化的量度2. 常用的幾種功能關(guān)系.1(對能量守恒定律的理解)利用能源的過程實(shí)質(zhì)上是( A能量的消失過程B能量的創(chuàng)造過程C能量不守恒的過程D能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移并且耗散的過程D)利用能源的過程實(shí)質(zhì)上是能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程，在能源的利用過程中能量是耗散的，A、B、C 錯(cuò)誤，D 正確2(能量守恒定律的應(yīng)用)一顆以某一速度靜止在光滑水平面上的木塊，并從中穿出，對于這一過程，下列說法正確的是()A B C

11、D減少的機(jī)械能等于木塊增加的機(jī)械能和木塊組成的系統(tǒng)機(jī)械能的損失量等于系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量減少的機(jī)械能等于木塊增加的動(dòng)能與木塊增加的內(nèi)能之和減少的機(jī)械能等于木塊增加的動(dòng)能與木塊和增加的內(nèi)能之和BD3(對功能關(guān)系的理解)將重物由靜止開始舉高 h，并使物體獲得速度 v，則下列說法中不正確的是()A物體所受合外力對它做的功等于物體動(dòng)能的增加 B此人對物體做的功等于物體動(dòng)能和重力勢能的增加量C物體所受合外力做的功等于物體動(dòng)能和重力勢能的增加量D克服重力做的功等于物體重力勢能的增加量C由動(dòng)能定理知，合外力做的功等于物體動(dòng)能的改變量，故 A 正確，C 錯(cuò)誤；人給物體的力對物體做的功等于物體機(jī)械能的改變量，B 正確

12、；重力做負(fù)功，克服重力做的功等于物體重力勢能的增加量，D 正確圖 34(功能關(guān)系的應(yīng)用)如圖 3 所示，斜面的傾角為 ，質(zhì)量為 m 的滑塊距擋板 P 的距離為x0，滑塊以初速度 v0 沿斜面上滑，滑塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 ，滑塊所受摩擦力小于重力沿斜面向下的分力若滑塊每次與擋板相碰均無機(jī)械能損失，求滑塊經(jīng)過的總路程v210(x0tan ) 2gcos 滑塊最終要停在斜面底部，設(shè)滑塊經(jīng)過的總路程為 s，對滑塊運(yùn)動(dòng)的全程應(yīng)用能量守恒定律，全程所產(chǎn)生的熱量為1 mv 2Qmgx sin 002又因?yàn)槿坍a(chǎn)生的熱量等于克服摩擦力所做的功，即Qmgscos v210解以上兩式可得 s(x0 tan )

13、. 2gcos 題組一對能量守恒定律的理解圖 11市面上出售一種裝有太陽能電扇的帽子(如圖 1 所示)在陽光的照射下，小電扇快速轉(zhuǎn)動(dòng)，能給炎熱的夏季帶來一絲涼爽該裝置的能量轉(zhuǎn)化情況是( A太陽能電能機(jī)械能B太陽能機(jī)械能電能C電能太陽能機(jī)械能D機(jī)械能太陽能電能A)電池板中太陽能轉(zhuǎn)化為電能，小電中電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能2行駛中的汽車制動(dòng)后滑行一段距離，最后停下；流星在夜空中墜落并發(fā)出明亮的火焰；降落傘在空中勻速下降上述不同現(xiàn)象中所包含的相同的物理過程是( A物體克服阻力做功B物體的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量C物體的勢能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量D物體的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量AD)三個(gè)現(xiàn)象中物體運(yùn)動(dòng)過程中都受

14、到阻力，汽車主要受到制動(dòng)阻力，流星、降落傘受到空氣阻力，因而物體都克服阻力做功，A 對；三個(gè)物體運(yùn)動(dòng)過程中，汽車是動(dòng)能轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能，流星、降落傘是重力勢能轉(zhuǎn)化成其他形式的能，總之是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，D 對3在最近幾年的空調(diào)市場上出現(xiàn)一個(gè)新寵變頻空調(diào)，據(jù)介紹變頻空調(diào)比定頻的要節(jié)能，因?yàn)槎l空調(diào)開機(jī)時(shí)就等同于汽車啟動(dòng)時(shí)，很耗能，是正常運(yùn)行的 57 倍空調(diào)在工作時(shí)達(dá)到設(shè)定溫度就停機(jī)，等溫度高了再繼續(xù)啟動(dòng)這樣的頻繁啟動(dòng)，耗電多，而變頻空調(diào)啟動(dòng)時(shí)有一個(gè)由低到高的過程，而運(yùn)行過程是自動(dòng)變速來保持室內(nèi)溫度，從開機(jī)到關(guān)機(jī)中間不停機(jī)，而是達(dá)到設(shè)定溫度后就降到最小功率運(yùn)行，所以比較省電閱讀上述介紹后，探究

15、以下說法中合理的是()A變頻空調(diào)節(jié)能，運(yùn)行中能量守恒定律B變頻空調(diào)運(yùn)行中做功少，轉(zhuǎn)化能量多C變頻空調(diào)在同樣工作條件下運(yùn)行效率高，省電D變頻空調(diào)與定頻空調(diào)做同樣功時(shí)，消耗同樣電能CD自然界的一切過程都遵守能量守恒定律，A 錯(cuò)功是能量轉(zhuǎn)化的量度，做同樣功，消耗同樣電能，B 錯(cuò)，D 對由變頻空調(diào)的工作特點(diǎn)可知省電的原理是效率高，C 對4關(guān)于能源的開發(fā)和節(jié)約，你認(rèn)為以下觀點(diǎn)錯(cuò)誤的是()A能源是有限的，無節(jié)制地利用常規(guī)能源，如石油之類，是一種盲目的短期行為B根據(jù)能量守恒定律，擔(dān)心能源枯竭實(shí)在是一種杞人憂天的表現(xiàn)C能源的開發(fā)利用，必須要同時(shí)考慮對環(huán)境的影響D和平利用核能是目前開發(fā)新能源的一項(xiàng)有效途徑B雖然

16、能量守恒，但由于能量耗散現(xiàn)象的存在，可利用能源仍存在減少問題，故要節(jié)約能源和開發(fā)新能源題組二對功能關(guān)系的理解5將質(zhì)量為 m 的小球在距地面高度為 h 處拋出拋出時(shí)的速度大小為 v0，小球落到地面時(shí)的速度大小為 2v0.若小球受到的空氣阻力不能忽略，則對于小球下落的整個(gè)過程中，下列說法正確的是()A. 小球克服空氣阻力做的功小于 mghB. 重力對小球做的功等于 mghC合外力對小球做的功小于 mv20D合外力對小球做的功等于 mv20AB由題意可知，小球落地時(shí)的速度比拋出時(shí)大，即從拋出到落地的過程中，動(dòng)能變大了根據(jù)動(dòng)能定理 W 合Ek，則 W 合>0，即重力所做的功大于阻力所做的功而這個(gè)

17、過程中重力對小球做的功為 WGmgh，所以 A、B 正確從拋出到落地的過程中，合113外力做的功等于小球動(dòng)能的變化量，即 W m(2v ) mv mv >mv ，故 C、D 均2222合0000222錯(cuò)6懸崖跳水是一項(xiàng)極具性的極限運(yùn)動(dòng)，需要運(yùn)動(dòng)員具有非凡的膽量和過硬的技術(shù)跳水運(yùn)動(dòng)員進(jìn)入水中后受到水的阻力而做運(yùn)動(dòng)，設(shè)質(zhì)量為 m 的運(yùn)動(dòng)員剛?cè)胨畷r(shí)的速度下降深度為 h 的過程中，下列說法正確為 v，水對他的阻力大小恒為 F，那么在他的是(g 為當(dāng)?shù)氐闹亓Χ?()A他的動(dòng)能減少了(Fmg)h1B他的重力勢能減少了 mgh mv22C他的機(jī)械能減少了 FhD他的機(jī)械能減少了 mghAC在進(jìn)入水中的

18、過程中，由動(dòng)能定理，mghFhEkEk，所以動(dòng)能的減少量為EkEk(Fmg)h，故 A 正確；重力勢能的減少量等于重力所做的功，即 mgh，故 B錯(cuò)誤；克服阻力所做的功等于機(jī)械能的減少量，即等于 Fh，故 C 正確，D 錯(cuò)誤圖 2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)通過繩索用7如圖 2 為我國交通恒力 F 豎直向上拉起救助官兵和被困，使其由水面開始上升到某一高度，若考慮空氣阻力而不考慮空氣浮力，則在此過程中，以下說法不正確的有( 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 所做功減去克服阻力所做的功等于兩人重力勢能的增量D)根據(jù)除重力外其他力做的功等于物體機(jī)械能的增量，選項(xiàng) A 正確，D 錯(cuò)誤根據(jù)重力做功與重力勢能的關(guān)系，選項(xiàng) B 正確根據(jù)動(dòng)能定理，選項(xiàng) C 正確題組三能量守恒定律的應(yīng)用8一質(zhì)量為 2 kg 的物塊從離地 80 m 高處自由落下，測得落地速度為 30 m/s，求下落過程中產(chǎn)生的內(nèi)能(g 取 10 m/s2)700 J這里，內(nèi)能顯然無法直接計(jì)算，但是下落過程中減少的機(jī)械能轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能根據(jù)能量