2018-2019學(xué)度高中創(chuàng)新設(shè)計物理教科版2資料：第4章第6節(jié)能源的開發(fā)與利用

第6節(jié)能源的開發(fā)與利用學(xué)習(xí)目標(biāo)核心提煉1.了解各種不同形式的能，知道各種不同形式的能可以相互轉(zhuǎn)化。1個定律——能量守恒定律1個概念——能源2.理解能量守恒定律，會用能量守恒定律分析、解析一些實際問題。3.了解能源的開發(fā)和利用，知道能源短缺和環(huán)境惡化問題，增強節(jié)約能源和環(huán)境保護(hù)意識。

閱讀教材第76頁“能量守恒定律”部分，知道能量守恒定律的內(nèi)容和意義。1．內(nèi)容：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_______為另一種形式，或者從一個物體_______到別的物體，在_______或_______的過程中，能量的總量__________。2．意義：能量守恒定律的建立，是人類認(rèn)識自然的一次重大飛躍。它是最_______、最_______、最_______的自然規(guī)律之一，而且是大自然普遍和諧性的一種表現(xiàn)形式。一、能量守恒定律轉(zhuǎn)化

轉(zhuǎn)移

轉(zhuǎn)化

轉(zhuǎn)移

保持不變

普遍

重要

可靠

思維拓展

“神舟十號”飛船返回艙進(jìn)入地球大氣層以后，由于它的高速下落，而與空氣發(fā)生劇烈摩擦，返回艙的表面溫度達(dá)到1000攝氏度。

(1)進(jìn)入大氣層很長一段時間，返回艙加速下落，返回艙表面溫度逐漸升高。該過程動能和勢能怎么變化？機械能守恒嗎？

(2)返回艙表面溫度越高，內(nèi)能越大。該過程中什么能向什么能轉(zhuǎn)化？機械能和內(nèi)能的總量變化嗎？

答案

(1)勢能減少動能增加機械能不守恒

(2)機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能不變

閱讀教材第77～80頁內(nèi)容，了解人類利用能源的歷史，以及新能源的開發(fā)。1．能源與人類社會：人類對能源的利用大致經(jīng)歷了三個時期，即柴草時期、_______時期、_______時期。自工業(yè)革命以來，煤和_______成為人類的主要能源。2．能源利用方式的改進(jìn)極大地提高了勞動生產(chǎn)率，給人類的生活帶來了極大的改善，_______的利用和__________的誕生引起了產(chǎn)業(yè)革命。但能源的大量使用引起了環(huán)境問題。二、能源的利用新能源的開發(fā)煤炭

石油

石油

煤炭

蒸汽機

3．新能源的開發(fā)

(1)目前，正在開發(fā)的新能源有_______、__________、__________、地?zé)崮?、__________。

(2)新能源的優(yōu)點：新能源多為__________能源，且_______較小。風(fēng)能

海洋能

太陽能

生物質(zhì)能

可再生

污染

思維拓展

情景1：如圖甲所示，煤炭和石油是常規(guī)能源。盡管我國的常規(guī)能源資源非常豐富，但由于人口眾多，所以能源的需求量很大，能源的浪費很嚴(yán)重，將來會面臨能源危機。

情景2：如圖乙、丙所示，太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮?、海洋能等是新能源，積極開發(fā)利用新能源是實現(xiàn)我國經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。

能量是守恒的，為什么還要節(jié)約能源？

答案在能源的利用過程中，即在能量的轉(zhuǎn)化過程中，能量在數(shù)量上并未減少，但在可利用品質(zhì)上降低了，從便于利用的能量變成不便于利用的能量了。這是能源危機更深層次的含義，也是“自然界的能量雖然守恒，但還是要節(jié)約能源”的根本原因。因此我們要節(jié)約能源，同時積極研究和開發(fā)利用新能源和可再生能源，如核能、太陽能、風(fēng)能、海洋能、生物質(zhì)能等。預(yù)習(xí)完成后，請把你疑惑的問題記錄在下面的表格中問題1問題2問題31．適用范圍：能量守恒定律是貫穿物理學(xué)的基本規(guī)律，是各種自然現(xiàn)象中普遍適用的一條規(guī)律。2．表達(dá)式

(1)E初＝E末，初狀態(tài)各種能量的總和等于末狀態(tài)各種能量的總和。

(2)ΔE增＝ΔE減，一種形式能量的增加量等于另一種形式能量的減少量。能量守恒定律的理解和應(yīng)用

[要點歸納]

3．應(yīng)用步驟：

(1)明確研究對象及研究過程。

(2)明確該過程中，哪些形式的能量在變化。

(3)確定參與轉(zhuǎn)化的能量中，哪些能量增加，哪些能量減少。

(4)列出增加的能量和減少的能量之間的守恒式(或初、末狀態(tài)能量相等的守恒式)。[例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)化成其他能量，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[精典示例]

解析永動機是不消耗或少消耗能量，可以大量對外做功的裝置，違背能量守恒定律，A錯誤；能量不可能憑空消失，B錯誤；能量也不可能憑空產(chǎn)生，C正確，D錯誤。

答案C

運用能量守恒定律解題的基本思路[針對訓(xùn)練1]

某地平均風(fēng)速為5m/s，已知空氣密度是1.2kg/m3，有一風(fēng)車，它的風(fēng)葉轉(zhuǎn)動時可形成半徑為12m的圓面。如果這個風(fēng)車能將圓面內(nèi)10%的氣流動能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，則該風(fēng)車帶動的發(fā)電機功率是多大？

答案3391.2W1．系統(tǒng)內(nèi)一對靜摩擦力即使對物體做功，但由于相對位移為零而沒有內(nèi)能產(chǎn)生，只有物體間機械能的轉(zhuǎn)移。2．作用于系統(tǒng)的滑動摩擦力和物體間相對滑動的距離的乘積，在數(shù)值上等于滑動過程產(chǎn)生的內(nèi)能。即Q＝F滑x相對，其中F滑必須是滑動摩擦力，x相對必須是兩個接觸面的相對滑動距離(或相對路程)。摩擦生熱及產(chǎn)生內(nèi)能的有關(guān)計算

[要點歸納]

[例2]

電動機帶動水平傳送帶以速度v勻速傳動，一質(zhì)量為m的小木塊由靜止輕放在傳送帶上，若小木塊與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為μ，如圖1所示。傳送帶足夠長，當(dāng)小木塊與傳送帶相對靜止時，求：

(1)小木塊的位移；

(2)傳送帶轉(zhuǎn)過的路程；

(3)小木塊獲得的動能；

(4)摩擦過程中產(chǎn)生的內(nèi)能；

(5)因傳送小木塊電動機多消耗的電能。 圖1

[精典示例]計算內(nèi)能的兩種方法：(1)由公式Q＝F滑x相對進(jìn)行計算。(2)由能量守恒定律產(chǎn)生的內(nèi)能Q等于其他能量的減少量，即Q＝E減。

[針對訓(xùn)練2](多選)如圖2所示，質(zhì)量為M、長度為l的小車靜止在光滑的水平面上。質(zhì)量為m的小物塊放在小車的最左端?，F(xiàn)有一水平恒力F作用在小物塊上，使物塊從靜止開始做勻加速直線運動，物塊和小車之間的摩擦力為f。經(jīng)過時間t，小車運動的位移為s，物塊剛好滑到小車的最右端，下列說法正確的是(

) A．此時物塊的動能為(F－f)(s＋l) B．這一過程中，物塊對小車所做的功為f(s＋l) C．這一過程中，物塊和小車增加的機械能為Fs D．這一過程中，物塊和小車產(chǎn)生的內(nèi)能為f

l圖2

答案

AD1．功能關(guān)系概述

(1)不同形式的能量之間的轉(zhuǎn)化是通過做功實現(xiàn)的，做功的過程就是能量之間轉(zhuǎn)化的過程。

(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。功能關(guān)系的理解和應(yīng)用

[要點歸納]

2．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能