高中物理選修《能量守恒定律》教學課件

化學能動能勢能熱能導入新課

核能威力巨大，核能發(fā)電中，能量怎樣轉化？有無損失？核能熱能電能水壩為什么有一個高度差？水流具有哪些能量？能量怎樣轉化？動能勢能能量無處不在

當摩天輪被啟動后，它具有的動能和勢能怎樣變化？動能勢能1.能量守恒定律第二章能量的守恒與耗散1.知識與能力

理解能量守恒的基本內(nèi)容。

了解第一類永動機不能實現(xiàn)的道理。2.過程與方法

會用能量守恒的觀點解釋常見的物理現(xiàn)象。

理解能量之間的轉換。教學目標3.情感態(tài)度與價值觀

通過能量之間的相互轉化來研究生活中的物體的運動

培養(yǎng)熱愛生活的情趣熱愛生活研究生活能量守恒定律的基本內(nèi)容在能量轉換的過程中理解能量守恒教學重難點重點難點2﹑能量守恒定律1﹑能量的轉化3﹑永動機本節(jié)導航1.能量的轉化探究自然界中的物質做著各種各樣的運動，因此就存在著各種各樣的能量形式，那么能量之間是否能相互轉化呢？用手反復彎折一根比較粗的鐵絲，感受鐵絲的溫度變化觀察隨著彎折次數(shù)的增多，鐵絲會變得越來越熱，那為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢？下面我們通過如下的溫差發(fā)電實驗裝置來試驗一下。由于兩個金屬連接點之間存在溫差而產(chǎn)生電流，這個現(xiàn)象叫做溫差電現(xiàn)象。試驗

1．取兩種不同金屬的導線，例如康銅和銅。把銅線剪為兩段，每段的一端分別與康銅線兩端鈕接在一起，另一端分別接在電壓表的接線柱上，如圖所示。其中金屬甲為康銅線，金屬乙為銅線。

2．把碎冰放入低溫端燒杯中加少許冷水，高溫端的杯中加冷水，即可發(fā)現(xiàn)電壓表指針偏轉。讀出高溫端溫度和電壓表示數(shù)，記入表1中。

3．用酒精燈對高溫端燒杯加熱，密切注意溫度變化。高溫端溫度每改變10℃左右讀一次電壓表示數(shù)。這個現(xiàn)象說明了內(nèi)能和電能之間可以相互轉化。同樣自然界中的各種運動都有相關的能量和它對應。一種能量消失，就有另一種能量產(chǎn)生。歸納動畫：地球能量的轉化2.能量守恒定律我們已經(jīng)學習過在只有重力做功的前提下，機械能是守恒的，但是在很多情況下機械能是不守恒的，那么，在這些過程中，總的能量值是不是守恒呢？游樂園中的海盜船，因為存在摩擦力和空氣阻力，船體在搖動的過程中會擺得越來越低，直到最后靜止在最低點，這個過程就是機械能向內(nèi)能的轉化。精彩源于發(fā)現(xiàn)知識要點能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉化為別的形式，或者從一個物體轉移到別的物體，在轉化或轉移的過程中其總量不變。能量守恒定律“有一個事實，如果你愿意，也可以說一條定律，支配著至今所知的一切自然現(xiàn)象……這條定律稱做能量守恒定律。它指出某一個量，我們把它稱為能量，在自然界經(jīng)歷的多種多樣的變化中它不變化。那是一個最抽象的概念……”——諾貝爾物理學獎獲得者費恩曼小資料3.永動機名詞解釋歷史上有不少人希望設計一種機器，這種機器不消耗任何能量，卻可以源源不斷地對外做功。這種機器被稱為永動機。第一類永動機歷史上有不少人有過這樣美好的愿望：制造一種不需要動力的機器，它可以源源不斷的對外界做功。如下圖違背能量守恒定律而不能實現(xiàn)。曾經(jīng)有人設計一類機器，希望它從高溫熱庫（例如鍋爐）吸取熱量后全部用來做功，不向低溫熱庫排出熱量。這種機器的效率不是可以達到100%了嗎？這種機器不違背能量守恒定律，但是都沒有成功。人們吧這種只從單一熱庫吸熱，同時不間斷的做功的永動機叫第二類永動機。第二類永動機機械能和內(nèi)能的轉化具有方向性。1.能量之間的相互轉化自然界中的各種運動都有相關的能量和它對應。一種能量消失，就有另一種能量產(chǎn)生。2.能量守恒定律能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉化為別的形式，或者從一個物體轉移到別的物體，在轉化或轉移的過程中其總量不變。3.永動機永動機是不可實現(xiàn)的課堂小結1.試分析子彈從槍膛中飛出過程中能的轉化。課堂練習火藥的化學能→通過燃燒轉化為燃氣的內(nèi)能→子彈的動能。[分析]：發(fā)射子彈的過程是：火藥爆炸產(chǎn)生高溫高壓氣體，氣體推動子彈從槍口飛出。2.核電站利用原子能發(fā)電，試說明從燃料鈾在核反應堆中到發(fā)電機發(fā)出電的過程中的能的轉化。能的轉化過程是：核能→水的內(nèi)能→汽輪機的機械能→發(fā)電機的電能．[分析]：所謂原子能發(fā)電，是利用原子反應堆產(chǎn)生大量的熱，通過熱交換器加熱水，形成高溫高壓的蒸汽，然后推動蒸汽輪機，帶動發(fā)電機發(fā)電。3.將一個金屬球加熱到某一溫度，問在下列兩種情況下，哪一種需要的熱量多些？（）（1）將金屬球用一根金屬絲掛著（2）將金屬球放在水平支承面上（假設金屬絲和支承物都不吸收熱量）A．情況（1）中球吸收的熱量多些B．情況（2）中球吸收的熱量多些C．兩情況中球吸收的熱量一樣多D．無法確定[誤解]選（C）。[正確解答]選（B）。[錯因分析與解題指導]小球由于受熱體積要膨脹。由于小球體積的膨脹，球的重心位置也會變化。如圖所示，在情況（1）中，球受熱后重心降低，重力對球做功，小球重力勢能減小。而在情況（2）中，球受熱后重心升高。球克服重力做功，重力勢能增大。可見，情況（1）中球所需的熱量較少。造成[誤解]的根本原因，是忽略了球的內(nèi)能與機械能的轉變過程。這是因為內(nèi)能的變化是明確告訴的，而重力勢能的變化則是隱蔽的。在解題時必須注意某些隱蔽條件及其變化。4.用質量M=0．5kg的鐵錘，去打擊質量m=2kg的鐵塊。鐵錘以v=12m/s的速度與鐵塊接觸，打擊以后鐵錘的速度立即變?yōu)榱恪ＴO每次打擊產(chǎn)生的熱量中有η=50%被鐵塊吸收，共打擊n=50次，則鐵塊溫度升高多少？已知鐵的比熱C=460J/kg℃。[分析]鐵錘打擊過程中能的轉換及分配關系為據(jù)此，即可列式算出△t．

[解答]鐵錘打擊n=50次共產(chǎn)生熱量：設鐵塊的溫度升高△t，由5.用功率P=600W的電動機帶動鉆頭在鐵板上鉆孔，在t=3min內(nèi)產(chǎn)生熱量的最大值為多少？若其中η=75％被鐵塊吸收，鐵塊的質量m=0.7kg，則鐵塊的溫度升高多少？已知鐵的比熱為C=460j/kg·℃。

[分析]在這個鉆孔過程中，能的轉換及分配如下：當供給電動機的電能完全轉化為鉆頭的機械能，鉆頭的機械能完全轉化為內(nèi)能時，就可算出所產(chǎn)生的最大熱量．由上述能的分配，根據(jù)吸熱公式可算出鐵塊所升高的溫度。

[解]在t=3min內(nèi)產(chǎn)生的熱量的最大值為：

Q=Pt=600×3×60J=1．08×105J設鐵塊升高的溫度為△t，由吸熱公式：

ηQ=cm△t

=251.6℃高考鏈接1.

如圖所示，豎直放置的兩根平行金屬導軌之間接有定值電阻R，質量不能忽略的金屬棒與兩導軌始終保持垂直并良好接觸且無摩擦，棒與導軌的電阻均不計，整個裝置放在勻強磁場中，磁場方向與導軌平面垂直，棒在豎直向上的恒力F作用下加速上升的一段時間內(nèi)，力F做的功與安培力做的功的代數(shù)和等于（

）A.棒的機械能增加量B.棒的動能增加量C.棒的重力勢能增加量D.電阻R上放出的熱量A解析：棒受重力G、拉力F和安培力FA的作用。由動能定理：

得即力F做的功與安培力做功的代數(shù)和等于機械能的增加量。選A。abccdO2.

在光滑的絕緣水平面上，有一個正方形的abcd，頂點a、c處分別固定一個正點電荷，電荷量相等，如圖所示。若將一個帶負電的粒子置于b點，自由釋放，粒子將沿著對角線bd往復運動。粒子從b點運動到d點的過程中（）A.先作勻加速運動，后作勻減速運動B.先從高電勢到低電勢，后從低電勢到高電勢C.電勢能與機械能之和先增大，后減小D.電勢能先減小，后增大D解析：由于負電荷受到的電場力是變力，加速度是變化的。所以A錯；由等量正電荷的電場分布知道，在兩電荷連線的中垂線O點的電勢最高，所以從b到a，電勢是先增大后減小，故B錯；由于只有電場力做功，所以只有電勢能與動能的相互轉化，故電勢能與機械能的和守恒，C錯；由b到O電場力做正功，電勢能減小，由O到d電場力做負功，電勢能增加，D對。3.如圖所示，固定位置在同一水平面內(nèi)的兩根平行長直金屬導軌的間距為d，其右端接有阻值為R的電阻，整個裝置處在豎直向上磁感應強度大小為B的勻強磁場中。一質量為m（質量分布均勻）的導體桿ab垂直于導軌放置，且與兩導軌保持良好接觸，桿與導軌之間的動摩擦因數(shù)為u?，F(xiàn)桿在水平向左、垂直于桿的恒力F作用下從靜止開始沿導軌運動距離L時，速度恰好達到最大（運動過程中桿始終與導軌保持垂直）。設桿接入電路的電阻為r，導軌電阻不計，重力加速度大小為g。則此過程（）BDA.桿的速度最大值為B.流過電阻R的電量為C.恒力F做的功與摩擦力做的功之和等于桿動能的變化量D.恒力F做的功與安倍力做的功之和大于桿動能的變化量解析：當桿達到最大速度vm時，得，A錯；由公式，B對；在棒從開始到達到最大速度的過程中由動能定理有：其中恒力F做的功與摩擦力做的功之和等于桿動能的變化量與回路產(chǎn)生的焦耳熱之和，C錯；恒力F做的功與安倍力做的功之和等于于桿動能的變化量與克服摩擦力做的功之和，D對。習題解答1.解：太陽能到達地球后會變成各種各樣的能量。例如，太陽能使不同地區(qū)的溫度產(chǎn)生差異而形成空氣流動，產(chǎn)生風能（屬于機械能）;太陽能能使地表水分蒸發(fā)，形成云，這時太陽能就是轉化為水的重力勢能，下雨時雨水的重力勢能又