2013年高中物理 第2章 第3节 第2课时能量守恒定律 第4节 能源与可持续发展精品课件 鲁科版必修2.ppt

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1、第第3节能量守恒定律节能量守恒定律第第2课时能量守恒定律课时能量守恒定律第第4节能源与可持续发展节能源与可持续发展 核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练知能优化训练知能优化训练第第3节节第第2课时课时第第4节节课前自主学案课前自主学案课标定位课标定位课标定位课标定位学习目标：学习目标：1.了解自然界中存在多种形式的能量，了解自然界中存在多种形式的能量，知道能量守恒定律是最基本、最普遍的自然规律知道能量守恒定律是最基本、最普遍的自然规律之一之一2体会了解生活和生产实践中能的转化现象，并体会了解生活和生产实践中能的转化现象，并能将能量守恒定律在实际生活中加以应用能将能量守恒定律在实际生

2、活中加以应用3知道能量转化和转移的方向性知道能量转化和转移的方向性4了解能源开发与可持续发展了解能源开发与可持续发展5了解能源对人类社会发展的重要意义，养成自了解能源对人类社会发展的重要意义，养成自觉节约能源的好习惯觉节约能源的好习惯重点难点：热传导和能量转移和转化的方向性重点难点：热传导和能量转移和转化的方向性课前自主学案课前自主学案一、能量守恒定律一、能量守恒定律1常常见见的能量的能量转转化化只有重力做功只有重力做功时时，物体的，物体的_和和_相相互互转转化；只有化；只有弹弹力做功力做功时时，物体的，物体的动动能和能和_相互相互转转化；在我化；在我们们身体中，化学能身体中，化学能转转化化为

3、为_、_和和_；在；在风风力或水力力或水力发发电电站中，站中，风风能或水的重力能或水的重力势势能能转转化化为为_；物；物质质燃燃烧时烧时，_转转化化为为内能和光能内能和光能.动动能能重力重力势势能能弹弹性性势势能能内能内能机械能机械能电电能能电电能能化学能化学能2能能量量守守恒恒定定律律：能能量量既既不不能能凭凭空空_，也也不不能能凭凭空空_，它它只只能能从从一一种种形形式式转转化化为为另另一一种种形形式式，或或从从一一个个物物体体转转移移到到另另一一个个物物体体，在在转转化化或或转转移的移的过过程中其程中其总总量量_3永永动动机机：不不消消耗耗任任何何_却却能能持持续续不不断断地地对对外外_

4、的机器的机器二、能量二、能量转转化和化和转转移的方向性移的方向性1能量能量转转化和化和转转移的方向性移的方向性自然界自然界实际进实际进行的与行的与热现热现象有关的一切宏象有关的一切宏观过观过程程都是有都是有_性的不可逆的性的不可逆的过过程程产产生生消失消失保持不保持不变变能量能量做功做功方向方向(1)机机械械能能与与内内能能间间转转化化的的方方向向性性：_可可以以完完全全转转化化为为_，反反过过来来，_不不可可能能_地、并不引起任何地、并不引起任何变变化地完全化地完全变为变为机械能机械能(2)热热传传递递过过程程中中的的方方向向性性：在在热热传传递递的的过过程程中中，内内能能总总是是_地地从从

5、_物物体体向向_物物体体转转移移，而而不不可可能能_地地从从_物物体体向向_物物体体转转移移2热热机的效率机的效率热热机是将内能机是将内能转转化化为为机械能的装置，它从高温机械能的装置，它从高温热热源吸收源吸收热热量，一部分用来做功，同量，一部分用来做功，同时时向低温向低温热热源源放出放出热热量，它的效率量，它的效率_达到达到100%.机械能机械能内能内能内能内能自自动动自自动动高温高温低温低温自自动动低温低温高温高温不可能不可能思考感悟思考感悟“既既然然自自然然界界能能量量是是守守恒恒的的，就就没没必必要要节节约约能能源源”，这这种种观观点是否正确？点是否正确？提示：提示：不正确能量的不正确

6、能量的转转化和化和转转移具有方向性移具有方向性三、能源开三、能源开发发与可持与可持续发续发展展1珍珍惜惜能能源源：能能量量的的利利用用过过程程是是_的的，自自然然界界中中的的常常规规能能源源(如如煤煤炭炭、石石油油等等)的的储储量量是是_的的，并并且且是是不不可可再再生生的的，因因此此我我们们要要珍珍惜惜现现有的能源，尽力提高能源的有的能源，尽力提高能源的_2认认识识未未来来的的能能源源：核核能能、风风能能、_、水水能、地能、地热热能、生物能、生物质质能、海洋能、能、海洋能、氢氢能等能等3人人类类社会可持社会可持续发续发展的意展的意义义：发发展不展不仅仅是是满满足足_的需要，的需要，还应还应考

7、考虑虑不不损损害害_的需要的需要不可逆不可逆有限有限利用效率利用效率太阳能太阳能当代人当代人后代后代核心要点突破核心要点突破一、能量转化和守恒定律一、能量转化和守恒定律1能量形式的多样性能量形式的多样性(1)能量有多种形式，如化学能、光能、核能等能量有多种形式，如化学能、光能、核能等由于命名方式的不同，同一种性质的能可以有不由于命名方式的不同，同一种性质的能可以有不同的名称，如风能、水流能同的名称，如风能、水流能(实质为机械能实质为机械能)、太阳、太阳能能(光能光能)、地热能、地热能(内能内能)等等(2)能量的多样性反映了物质运动形式的多样性，能量的多样性反映了物质运动形式的多样性，如机械能与

8、宏观物体的机械运动相联系，内能与如机械能与宏观物体的机械运动相联系，内能与微观粒子运动相联系微观粒子运动相联系2能量守恒定律的普遍性能量守恒定律的普遍性能量守恒定律是自然界中的一个重要规律，它对能量守恒定律是自然界中的一个重要规律，它对于宏观和微观世界，高速和低速运动普遍成立，于宏观和微观世界，高速和低速运动普遍成立，反映了自然现象的普遍联系反映了自然现象的普遍联系3做功与能量的转化做功与能量的转化由于功是能量转化的量度，因此在做功的过程中由于功是能量转化的量度，因此在做功的过程中必然伴随着能量的转化，不同的力做功，会引起必然伴随着能量的转化，不同的力做功，会引起不同的能量发生转化不同的能量发

9、生转化.功功能量能量转转化化关系式关系式重力做功重力做功重力重力势势能的改能的改变变WGEp弹弹力做功力做功弹弹性性势势能的改能的改变变WFEp合外力做功合外力做功动动能的改能的改变变W合合Ek除重力、除重力、弹弹力以外的其力以外的其他力做功他力做功机械能的改机械能的改变变WE机机二、正确理解能量转化和转移的方向性二、正确理解能量转化和转移的方向性1关于方向性的理解关于方向性的理解能量守恒定律指明各种形式的能量可以相互转化，能量守恒定律指明各种形式的能量可以相互转化，并且在转化或转移过程中总和不变但是能量的并且在转化或转移过程中总和不变但是能量的转化和转移并不是任意的，而是具有方向性的，转化和

10、转移并不是任意的，而是具有方向性的，具体表现在：具体表现在：(1)机械能可以自发地全部转化为内能，但内能不机械能可以自发地全部转化为内能，但内能不能全部转化为机械能而不引起其他变化能全部转化为机械能而不引起其他变化机械能转化为内能可以不需要专门的设备，但内机械能转化为内能可以不需要专门的设备，但内能转化为机械能却需要很复杂的设备例如蒸汽能转化为机械能却需要很复杂的设备例如蒸汽机、内燃机等机、内燃机等(2)内能总是自发地从高温物体向低温物体传递，内能总是自发地从高温物体向低温物体传递，但不能自发地从低温物体向高温物体传递但不能自发地从低温物体向高温物体传递这里所说这里所说“自发地自发地”是指没有

11、任何外界的影响或帮是指没有任何外界的影响或帮助，电冰箱工作时能将冰箱内助，电冰箱工作时能将冰箱内(温度较低温度较低)的热量，的热量，传给外界空气传给外界空气(温度较高温度较高)，是因为电冰箱消耗了电，是因为电冰箱消耗了电能，对制冷系统做了功能，对制冷系统做了功(3)散失到周围环境中的内能不可能重新收集起来散失到周围环境中的内能不可能重新收集起来重新利用重新利用三、能源与环境问题三、能源与环境问题1能源能源凡是能够提供可利用能量的物质统称为能源凡是能够提供可利用能量的物质统称为能源(1)常规能源：煤、石油、天然气常规能源的储常规能源：煤、石油、天然气常规能源的储量是有限的量是有限的(2)绿色能源

12、：在释放能量或能量转化的过程中对绿色能源：在释放能量或能量转化的过程中对环境不造成污染的能源它包括：风能、水能、环境不造成污染的能源它包括：风能、水能、太阳能、氢能、生物质能等太阳能、氢能、生物质能等2环境问题环境问题常规能源的大量消耗会产生严重的环境污染，它常规能源的大量消耗会产生严重的环境污染，它会严重威胁人体健康，同时又影响动植物的生长，会严重威胁人体健康，同时又影响动植物的生长，破坏经济资源，损坏建筑物及文物古迹，如果严破坏经济资源，损坏建筑物及文物古迹，如果严重时还会改变大气的性质，严重破坏自然界的生重时还会改变大气的性质，严重破坏自然界的生态平衡态平衡(1)温室效应：是由于大气中温

13、室气体温室效应：是由于大气中温室气体(二氧化碳、二氧化碳、甲烷等甲烷等)含量增大而形成的主要原因是煤炭和石含量增大而形成的主要原因是煤炭和石油的大量消耗而产生的废气油的大量消耗而产生的废气(2)酸雨：大气中的酸性物质，如二氧化硫、氮氧酸雨：大气中的酸性物质，如二氧化硫、氮氧化物等，在降雨过程中溶入雨水，使其成为酸雨化物等，在降雨过程中溶入雨水，使其成为酸雨煤炭中含有较多的硫，燃烧时产生二氧化硫等煤炭中含有较多的硫，燃烧时产生二氧化硫等物质物质(3)光化学烟雾：是氮氧化物和碳氢化合物在大气光化学烟雾：是氮氧化物和碳氢化合物在大气中受到阳光中强烈的紫外线的照射后产生的二次中受到阳光中强烈的紫外线的

14、照射后产生的二次污染物质污染物质(4)浮尘：常规能源燃烧时会产生大量的浮尘浮尘：常规能源燃烧时会产生大量的浮尘课堂互动讲练课堂互动讲练例例例例1 1类类型一型一能的能的转转化和守恒定律的化和守恒定律的应应用用 (2010年高考山年高考山东东卷改卷改编编)如如图图241所示，所示，倾倾角角30的粗糙斜面固定在地面上，的粗糙斜面固定在地面上，长为长为l，质质量量为为m、粗、粗细细均匀、均匀、质质量分布均匀的量分布均匀的软绳软绳置于斜置于斜面上，其上端与斜面面上，其上端与斜面顶顶端端齐齐平用平用细线细线将物将物块块与与软绳连软绳连接，物接，物块块由静止由静止释释放后向下运放后向下运动动，直到，直到软

15、软绳刚绳刚好全部离开斜面好全部离开斜面(此此时时物物块块未到达地面未到达地面)，在此，在此过过程中程中()图图241【思路点思路点拨拨】除重力、除重力、弹弹力之外的力力之外的力对对物体做物体做功的多少等于机械能改功的多少等于机械能改变变的多少，系的多少，系统统中减少的中减少的能量之和等于系能量之和等于系统统中增加的能量之和中增加的能量之和【答案答案】D【方法方法总结总结】分析物体的受力，各力做的功以分析物体的受力，各力做的功以及能量的及能量的转转化，利用功能关系，是解决此化，利用功能关系，是解决此类问题类问题的关的关键键变变式式训训练练 1第第26届届深深圳圳大大运运会会比比赛赛项项目目中中，

16、高高台台跳跳水水是是我我国国运运动动员员的的强强项项质质量量为为m的的跳跳水水运运动动员员进进入入水水中中后后受受到到水水的的阻阻力力而而做做减减速速运运动动，设设水水对对他他的的阻阻力力大大小小恒恒为为F，那那么么在在他他减减速速下下降降高高度度为为h的的过过程程中中，下下列列说说法法正正确确的的是是(g为为当当地地的的重重力力加速度加速度)()A他的他的动动能减少了能减少了FhB他的重力他的重力势势能增加了能增加了mghC他的机械能减少了他的机械能减少了(Fmg)hD他的机械能减少了他的机械能减少了Fh解析：解析：选选D.运运动员进动员进入水中后，重力和水的阻力入水中后，重力和水的阻力做功

17、，由做功，由动动能定理可知能定理可知动动能的减少量等于合外力能的减少量等于合外力所做的功，所做的功，选项选项A错误错误下降下降过过程中，重力程中，重力势势能减能减少，少，选项选项B错误错误除重力做功外，克服阻力所做的除重力做功外，克服阻力所做的功等于运功等于运动员动员机械能的减少量，所以机械能减少机械能的减少量，所以机械能减少了了Fh，选项选项D正确、正确、C错误错误类类型二型二能量能量转转化和化和转转移的方向性移的方向性例例例例2 2 下列说法正确的是下列说法正确的是()A热量能够从高温物体传到低温物体，但不能从热量能够从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体低温物体传到高温物体

18、B只要对热机不断改革，就可使热机把它得到的只要对热机不断改革，就可使热机把它得到的全部内能转化为机械能全部内能转化为机械能C不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化功，而不引起其他变化D凡是不违背能量守恒定律的过程都一定能实现凡是不违背能量守恒定律的过程都一定能实现【思路点思路点拨拨】解答本解答本题应题应把握以下两点：把握以下两点：(1)能量能量转转化和化和转转移具有方向性移具有方向性(2)热热机的效率不可能达到机的效率不可能达到100%.【精精讲讲精析精析】热热量会自量会自发发地从高温物体地从高温物体传给传给低低温物体，而不会自温物

19、体，而不会自发发地由低温物体地由低温物体传给传给高温物体，高温物体，但如果有外界的影响或者帮助，但如果有外界的影响或者帮助，热热量也能从低温量也能从低温物体物体传传到高温物体，例如：到高温物体，例如：电电冰箱消耗了冰箱消耗了电电能，能，对对制冷系制冷系统统做了功，能做了功，能够够不断地把冰箱内不断地把冰箱内(低温低温)的的热热量量传给传给外界的空气外界的空气(高温高温)热热机不能把它得到的机不能把它得到的全部内能全部内能转转化化为为机械能，因机械能，因为热为热机必机必须须有有热热源和源和冷凝器，冷凝器，热热机工作机工作时总时总要向冷凝器散要向冷凝器散热热，不可避，不可避免地要由工作物免地要由工

20、作物质带质带走一部分走一部分热热量根据能量量根据能量转转化与化与转转移的方向性可知机械能可以完全移的方向性可知机械能可以完全转转化化为为内内能，但内能不能完全能，但内能不能完全转转化化为为机械能不机械能不违违背能量背能量守恒定律，但守恒定律，但违违背能量背能量转转移与移与转转化的方向性的化的方向性的过过程，同程，同样样不能不能实现实现可可见见，正确，正确选项为选项为C.【答案答案】C【方方法法总总结结】利利用用能能量量转转化化与与转转移移解解题题的的思思路路方法方法(1)能能量量既既可可通通过过做做功功形形式式实实现现不不同同能能量量形形式式之之间间的的转转化化，也也可可在在同同一一物物体体的

21、的不不同同部部分分或或不不同同物物体体间进间进行行转转移移(2)自自发进发进行的能量行的能量转转移和移和转转化都具有方向性化都具有方向性(3)热热机的效率机的效率总总小于小于100%.(4)能量在能量在转转化与化与转转移移过过程中，能量的程中，能量的总总量保持不量保持不变变，即遵循能量守恒定律，建立模型，是分析解，即遵循能量守恒定律，建立模型，是分析解决决问题问题的根本出的根本出发发点点变变式式训训练练 2地地球球上上有有大大量量的的海海水水，若若使使海海水水温温度度降降低低0.1 就就能能释释放放出出5.81023 J的的热热量量有有人人设设想想一一热热机机将将海海水水放放出出的的热热量量完

22、完全全转转化化为为机机械械能能，这这种种使使内内能能转转化化成成机机械械能能的的机机器器是是不不能能实实现现的的，其原因是其原因是()A内能不能内能不能转转化成机械能化成机械能B内能内能转转化成机械能不化成机械能不满满足能量守恒定律足能量守恒定律C只只从从单单一一热热源源吸吸收收热热量量并并完完全全转转化化成成机机械械能能而而不不引引起起其其他他变变化化的的机机器器不不满满足足能能量量转转化化和和转转移移的的方向性方向性D上述三种原因都不正确上述三种原因都不正确解析：解析：选选C.内能可以内能可以转转化成机械能，如化成机械能，如热热机，机，A项项错误错误；内能；内能转转化成机械能的化成机械能的

23、过过程程满满足能量守恒定足能量守恒定律，律，B项错误项错误；能量；能量转转化和化和转转移的方向性告移的方向性告诉诉我我们们：不可能从不可能从单单一一热热源吸收源吸收热热量并把它全部用来做功，量并把它全部用来做功，而不引起其他而不引起其他变变化，化，C项项正确正确类类型三型三能源的开能源的开发发和利用和利用例例例例3 3 水能不水能不产产生生污污染物，是一种清染物，是一种清洁洁能源位能源位于美国和加拿大交界于美国和加拿大交界处处的尼的尼亚亚加拉瀑布流量达到加拉瀑布流量达到每秒每秒6000 m3，而且一年四季流量，而且一年四季流量稳稳定，瀑布落差定，瀑布落差为为50 m，若利用，若利用这这一一资资

24、源源发电发电，设设其效率其效率为为50%，估算，估算发电发电机的机的输输出功率出功率(g取取10 m/s2)【答案答案】1.5109 W【方法方法总结总结】(1)能源的开能源的开发发利用是利用是现现在全社会在全社会普遍关注的普遍关注的问题问题(2)能量守恒定律是普遍适用的能量守恒定律是普遍适用的定律，在解决有关能量定律，在解决有关能量转转化化问题时问题时要要经经常用到能常用到能量守恒定律量守恒定律变变式式训训练练 3自自行行车车、电电动动自自行行车车、普普通通汽汽车车所所消耗的能量的消耗的能量的类类型分型分别别是是()生生物物质质能能核核能能电电能能太太阳阳能能化化学能学能ABC D解析：解析：选选B.人人骑骑自行自行车车是将生物是将生物质质能能转转化化为为机械机械能；能；电动电动自行自行车车是将蓄是将蓄电电池的池的电电能能转转化化为为机械能；机械能；普通汽普通汽车车是将汽油的化学能是将汽油的化学能转转化化为为机械能，所以机械能，所以B选项选项正确正确