知识讲解 能量守恒定律与能源.doc

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1、能量守恒定律与动力编稿：周军审稿：隋伟【深造目标】1理解能量的不雅观点，清楚各种差异办法的能量2清楚能量守恒的含义3清楚动力的公正使用及能量耗散的不雅观点【要点梳理】要点一、能量要点说明：(1)不雅观点：一个物体可以对外做功，我们就说谁人物体存在能量如：运动的物体可以推动与其接触的另一个物体一起向前运动，对被推动的物体做功，说明运动的物体存在能量又如流淌的河水、被举高的重物、被压缩的弹簧、低温高压气体等都能对外做功，因此都存在能量(2)办法：能量有各种差异的办法运动的物体存在动能；被举高的重物存在重力势能；发生弹性形变的物体存在弹性势能；由大批粒子构成的系统存在内能不的自然界中还存在如化学能、

2、电能、光能、太阳能、风能、潮汐能、原子能等差异办法的能差异办法的能与物体的差异运动办法相对应，如呆板能对应呆板运动；内能与大批微不雅观粒子的热运动相对应(3)能量的转化：各种差异办法的能量可以相互转化，同时在转化过程中总量保持动摇也的确是说当某个物体的能量增加时，肯定存在其他物体的能量增加，且减大年夜批肯定等于增加量；当某种办法的能量增加时，肯定存在其他办法的能量增加，且减大年夜批肯定等于增加量(4)功是能量转化的量度差异办法的能量之间的转化是通过做功实现的做功的过程的确是各种办法的能量之间转化(或转移)的过程且做了多少多功，就有多少多能量发生转化(或转移)，因此，功是能量转化的量度如举重运发

3、起把重物举起来，对重物做了功这一过程中，运发起通过做功消耗了体内的化学能，转化为重物的重力势能同时，运发起做了多少多功，就有多少多化学能转化为重力势能能量的具体值屡屡无多大意义，我们关心的大年夜多是能量的变卦量，能量的变卦必须通过做功才能实现，某种力做功屡屡与某一具体的能量变卦相联系，即所谓功能关系力学中稀有力做功与能量转化的对应关系如下：功能的变卦表达式重力做功正功重力势能增加重力势能变卦负功重力势能增加弹力做功正功弹性势能增加弹性势能变卦负功弹性势能增加合力做功正功动能增加动能变卦负功动能增加除重力(或系统内弹力)外其他力做功正功呆板能增加呆板能变卦负功呆板能增加要点二、能量守恒定律要点说

4、明：(1)内容：能量既不会消灭，也不会发生，它只会从一种办法转化为其他办法，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化跟转移过程中，能量的总量保持动摇，谁人法那么叫做能量守恒定律(2)表达式：；(3)使用能量守恒定律解题的全然思路某种办法的能量增加，肯定存在其他办法的能量增加，且减大年夜批肯定跟增加量相当某个物体的能量增加，肯定存在其他物体的能量增加，且减大年夜批跟增加量肯定相当(4)使用能量守恒定律解题应留心的征询题：该定律是贯穿全部物理学的全然法那么之一，是深造物理的一条主线要分清系统中有多少多种办法的能量，发生哪些转移跟转化滑动摩擦力与相对距离的乘积在数值上等于发生的内能，即要点三、动力要

5、点说明：指可以供应可使用能量的物质，它是人类社会运动的物质基础(1)分类：从人类开拓动力的历史分不：常规动力：已被广泛应用的动力，如煤、石油、自然气、水力等新动力：指现在尚未被人类大年夜范畴使用而有待进一步研究、开拓跟使用的动力，如核能、太阳能、风能、地热能、海洋能等从应用分类：一次动力：未经人工加工的动力，如煤、石油、自然气、水能、风能、生物质能、海洋能等二次动力：从一次动力开门见山或开门见山转化来的动力如：电能、氢能、焦炭从能否再生分类：可再生动力：水流能、风能等弗成再生动力：石油、煤等从对状况的阻碍分类：洁净动力(也称“绿色环保动力)：太阳能、风能等非洁净动力：煤、石油、自然气等(2)常

6、规动力跟新动力的转化办法：要点四、动力的开拓要点说明：1动力的开拓作为常规动力的煤炭、石油、自然气等面临干枯，节能跟开拓新的动力已是人类必须面临的理论征询题动力对造福人类存在极其要紧的意思，白费每一份动力，不仅能提高动力的使用价值，对于爱护人类赖以生活的状况也有弗成疏忽的感染新的动力有待于人类去开拓，如核能的使用、太阳能的使用等，尚有非常多艰苦的义务需要去做(1)什么缘故煤、石油跟自然气被人们称为弗成再生动力?由于煤、石油跟自然气根本上多少多亿年平常的生物遗体构成的，因此人们也称它们为化石燃料由于这些动力是不克不迭再次花费，也不克不迭够重复应用的，因此称为非再生动力(2)人类使用动力的过程及新

7、动力的开拓跟使用人类使用动力大年夜抵经历的三个时期是：柴薪时期、煤炭时期、石油时期有待开拓跟使用的新动力要紧指：太阳能、地热能、风能、水能、核能(3)人类与动力的关系。动力的使用给人类的生活带来了极大年夜的改进人类社会每一次严峻的经济奔跑跟产业革命，都与新的动力跟动力装置的使用亲热相关动力消耗的多少多已经成为衡量一个国家或地区经济展开水平的要紧标志因此说人类离不开动力但动力的大批应用会给状况带来极大年夜的破坏，比如人类在使用化石燃料的过程中发生的烟尘，污染大年夜气，构成酸雨跟温室效应，对人类构成虐待(4)自然界中自发的能量的转化跟转移具无倾向性热量可以自发的由低温物体转达给低温物体，但不克不迭

8、自发的由低温物体转达给低温物体冒出的煤烟跟散开的炭灰不克不迭够又重新组剖析一堆煤炭流失落到周围状况中的内能不克不迭接收重新使用。2能量耗散燃料燃烧时一旦把自己的热量释放出去，它就不会自动靠拢起来供人类重新使用；电池中的化学能转化为电能，它又通过灯泡转化为内能跟光能，热跟光被其他物质接收之后变成周围状况的内能，我们也无法把这些内能收集起来重新使用这种现象叫做能量的耗散能量耗散说明，在动力的使用过程中，即在能量的转化过程中，能量在数量上并未增加，但在可使用的质量上落低了，从便于使用的变成便利于使用的了这是动力危殆更深层次的含义，也是“自然界的能量虽然守恒，但仍然要白费动力的全然缘故要点四、功能情理

9、要点说明：1.功能情理1推导由动能定理可以清楚，外力对物体做功的代数跟等于物体动能的增量，可表示为：这里说的外力包括感染于物体上的全部做功的力，可分为三部分：系统内的重力、弹力；系统内的摩擦力；系统外物体对它的作用劲，那么动能定理的表达式可写成又由于：因此有：等式的右边为动能的增量跟势能增量的跟，即为物体呆板能的增量，即：2内容表述除重力、弹簧弹力以外力对物体做功的代数跟，等于物体呆板能的增量。这的确是功能情理。即2、功能情理与动能定理的区不与联系功能情理、动能定理根本上“功是能量转化的量度这一功能实质关系的表达。只是考察货色差异。动能定理考察物体动能的变卦，功能情理考察物体呆板能的变卦，从功

10、能情理我们清楚，外力跟系统内摩擦力做功，将引起系统呆板能的变卦，但这呆板能不会消灭，也不克不迭创生，只是由呆板能跟不的办法的能之间发生转换。【模典范题】典范一、摩擦力做功与发生内能的关系例1、如以下列图，A物体放在B物体的左侧，用水平恒力F将A拉至B的右端，第一次B结实在空中上，F做功为，发生热量为，第二次让B在光滑空中上自由滑动，F做功为，发生热量为，那么应有ABCDFBA思路点拨：此题关涉到摩擦力做功征询题，需要考察摩擦力做功特征，并辅助动能定理加以处置。分析：当B结实时，当B不结实时，木块A、B的位移关系为对A应用动能定理：对B应用动能定理：两式相加得因此：答案：A总结升华：摩擦力做功与

11、发生内能的关系：1静摩擦力做功的过程中，只需呆板能的相互转移静摩擦力起着转达呆板能的感染，而不内能的发生。2滑动摩擦力做功的过程中，能量的转移由两个倾向，一是相互摩擦的物体之间呆板能的转移；二是呆板能转化为内能，转化为内能的量值等于呆板能的减大年夜批，表达式为举一反三【变式】在一光滑的水平面上有一长木板，质量为M，板充分长。一质量为m、速率为的小滑块滑上长木板，最初获得共同速率，现在长木板移动了的距离，滑块在木板上移动了的距离，求此过程中发生的热量是ABCD答案：ABC分析：对M应用动能定理：故A对。对m应用动能定理：故B选项精确。由能量守恒转化为内能的量值等于呆板能的减大年夜批，即，故C选项

12、精确，D差错。典范二、功能关系的应用例2、面积特不大年夜的水池，水深为H，水面上浮着一正方体木块，木块边长为，且aH，密度为水的，质量为，开始时，木块运动，有一半没入水中，如图甲所示，现用劲F将木块缓慢地压到池底，不计摩擦，求1从开始到木块恰恰完好没入水的过程中，力F所做的功。2假设将该木块放在底面为正方形边长为a的盛水充分深的长方体容器中，开始水面运动时，水高也为H，如图乙所示，现用一个向下的力F将木块缓慢地压到容器底部，假设水不会冷静器中溢出，不计摩擦。指摘过程F所做的功。图甲Ha图乙H思路点拨：此题考察变力做功征询题，变力做功一是应用动能定理可以求出，再的确是可以按照功能关系来求出，在此

13、题我们运勤劳用关系来求解。分析：1木块运动，有一半没入水中，因此有=解得=因水池面积特不大年夜，可忽略因木块压入水中所引起的水深变卦，木块恰恰完好没入水中时，图中原本处于划歪线地区的水被排开，结果等效于使这部分水平铺于水面，这部分水的质量为m，其势能的修改量为：木块势能的修改量为：按照功能关系知力F所做的功：(2)因容器水面面积为2a2，只是木块底面积的2倍，弗成忽略因木块压入水中所引起的水深变卦，木块向下压，水面就落落，木块恰恰完好没入水中时，图乙中原本处于下方划歪线地区的水被排开到上方划歪线地区。由于木块横截面积是容器的1/2，由体积关系有2a2H+a2=2a2H，即2H+=2H解得H=H

14、+，因此H=H-H=因此当木块上底面与水面平齐时，水面上升a/4，木块着落a/4，也的确是说木块着落a/4，同时把它新占据的下部V/4体积的水重心落落3a/4，这部分水的质量为/2，其势能的修改量为：木块势能的修改量为：由功能关系可得这一阶段压力所做的功压力接着把木块压到容器底部，在这一阶段，木块重心着落，同时底部被木块所占空间的水重心落落，这部分水的质量为2m，其势能的修改量为：木块势能的修改量为：由功能关系可得这一阶段压力所做的功全部过程压力做的总功为：总结升华：勤劳用关系时解题，一是留心前后能量的变卦，二是留心根本上哪些力做了功，分不做的什么功，最初的总功是多少多。举一反三【高清课程：能

15、量守恒定律与动力例题4】【变式】在水平空中上平铺n块砖，每块砖的质量为m，厚度为h，如将砖一块一块地叠放起来，至少做多少多功?【答案】典范三、能量转化跟守恒定律例3、行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最初停下；流星在夜空中坠落并发出明亮的火焰；落落伞在空中匀速着落。上述差异现象所包括的一样物理过程是A物体抑制阻力做功B物体的动能转化为其他办法的能量C物体的势能转化为其他办法的能量D物体的呆板能转化为其他办法的能量思路点拨：此题考察老师综合分析才能，从假设干差异的现象中分析寻出一样的法那么。分析：汽车要紧是制动阻力，流星、落落伞是气氛阻力，因此物体根本上抑制阻力做功，A对；三个物体运动过程中，汽车

16、是动能转化成了内能，流星、落落伞是重力势能转化成其他办法的能，总之是呆板能转化成了其他办法的能，D对。答案：AD总结升华：自然界中各种办法的能之间都可以相互转化，但在转化过程中具无倾向性。举一反三【高清课程：能量守恒定律与动力例题1】【变式】一小孩从公园中粗糙的滑梯上自由加速滑下，其能量的变卦状况是()A重力势能减小，动能动摇，呆板能减小，总能量减小B重力势能减小，动能增加，呆板能减小，总能量动摇C重力势能减小，动能增加，呆板能增加，总能量增加D重力势能减小，动能增加，呆板能守恒，总能量动摇【答案】B典范四、能量转化与守恒定律的应用例4、飞机场上保送行李的装置为一水平放置的环形转达带，转达带的

17、总质量为M，其仰视图如以下列图。现开启电动机，转达带达动摇运行的速率后，将行李依次悄然放到转达带上。假设有n件质量均为m的行李需通过转达带保送给旅客。假设在转弯处行李与转达带无相对滑动，忽略皮带轮、电动机丧失落的能量。求从电动机开启，到保送完行李需要消耗的电能为多少多?思路点拨：在此征询题中必须清楚“需要消耗的电能分不是什么，根本上转化为哪多少多种办法的能量了，分不转化了多少多，是我们解题的关键。分析：设行李与转达带间的动摩擦因数为，那么转达带与行李间由于摩擦发生的总热量由运动学公式得：又联破解得：由能量守恒得：因此：总结升华：在转达带保送行李的过程中，消耗的电能分成了三部分，一部分是转达带的

18、动能，一部分是行李的动能，尚有一部分是由于行李跟转达带之间的摩擦转化的内能，这一部分在解题时随便疏忽，在处置征询题时要留心。举一反三【变式1】如以下列图，绷紧的转达带与水平面间的夹角=30，转达带在电动机的发起下，不断保持v=2m/s的速率运行.现把一质量为m=10kg的工件可看为质点悄然放在转达带的底端，经时辰t=1.9s，工件被转达到h=1.5m的高处，取g=10m/s2求：1工件与转达带间的动摩擦因数；2电动机由于转达工件多消耗的电能.分析：1图中歪面长设工件经时辰t1速率抵达v，做匀加速运动的位移工件速率达v后做匀速运动的位移为匀加速运动的加速率工件受的支持力由牛顿第二定律，有解得动摩

19、擦因数2在时辰t1内：皮带运动位移工件箱对皮带位移摩擦发热工件增加的动能工件增加的势能电动机多消耗的电能解得W=230J【高清课程：能量守恒定律与动力例题6】【变式2】某地平均风速为5m/s，已经清楚气氛密度是1.2kg/m3，有一风车，它的车叶转动时可构成半径为12m的圆面假设谁人风车能将圆面内10%的气流淌能修改为电能，那么该风车发起的发电机功率是多大年夜？【答案】3.4kW.典范五、动力跟能量耗散例5、以下说法精确的选项是A煤、石油、自然气等燃料最初来源可追溯到太阳能B汽油是一种洁净动力C水能是可再生动力D煤、石油等常规动力是取之不尽、用之不竭的思路点拨：此题考察动力与状况征询题分析：煤、石油、自然气等燃料是动、植物转化成的，其来源可追溯到太阳能，A精确；汽油燃料会引起一些化合物的发生，导致有毒气体的生成，B错；水源是可再生动力，故C精确；煤、石油等储存量是有限的，是弗成再生动力，故D差错。答案：AC总结升华：太阳能的优点取之不尽、用之不竭的最大年夜动力。举一反三【变式】出行是人们义务生活中必弗成少的环节，出行的货色五花八门，应用的动力也各纷歧样自行车、电动自行车、普通汽车消耗能量的典范分不是()生物能核能电能太阳能化学能ABCD【答案】B【分析】人骑自行车是将生物能转化为呆板能；电动自行车是将蓄电池的电能转化为呆板能；普通汽车是将汽油的化学能转化为呆板能，因此B选项精确