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2016-2017学年人教版必修二7.10能量守恒定律与能源学案.docx

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第13讲 能量守恒定律与能源 [目标定位] 1.了解各种不同形式的能,知道能量转化和转移的方向性.2.理解能量守恒定律的内容,会用能量守恒的观点分析、解释一些实际问题.3.了解能量耗散与能源危机和环境变化问题,增强节约能源和环境保护的意识. 一、能量守恒定律 1.确立定律的两个重要事实 (1)确认了__________的不可能性. (2)发现了各种自然现象之间能量的相互____与____. 2.内容:能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从_____________为另一种形式,或者从一个物体________________,在转化或转移的过程中,__________保持不变. 3.意义:能量守恒定律的建立,是人类认识自然的一次重大飞跃.它是最______、最______、最______的自然规律之一,而且是大自然普遍和谐性的一种表现形式. 二、能源和能量耗散 1.能源:能源是人类社会活动的物质基础.人类对能源的利用大致经历了三个时期,即________、________、石油时期. 2.能量耗散:燃料燃烧时一旦把自己的热量释放出去,就不会再次自动聚集起来供人类重新利用.如电池中的化学能转化为电能,电能又通过灯泡转化成____________,热和光被其他物质吸收之后变成周围环境的________,我们无法把这些内能收集起来重新利用. 3.能源危机的含义:在能源的利用过程中,即在能量的转化过程中,能量在数量上虽未减少,但在可利用的品质上______了,从便于利用的变成____________的了. 想一想 既然能量守恒,为什么还提倡节约能源? 一、对能量守恒定律的理解及应用 1.表达式 E初=E末或ΔE减=ΔE增或ΔEA增=ΔEB减. 2.含义 (1)某种形式的能减少,一定存在其他形式的能增加,且减少量一定和增加量相等. (2)某个物体的能量减少,一定存在其他物体的能量增加,且减少量和增加量一定相等. 3.利用能量守恒定律解题的基本思路 (1)分清有哪几种形式的能(如机械能、内能等)在变化. (2)分别列出减少的能量ΔE减和增加的能量ΔE增的表达式. (3)列等式ΔE减=ΔE增求解. 例1 某地平均风速为5 m/s,已知空气密度是1.2 kg/m3,有一风车,它的风叶转动时可形成半径为12 m的圆面.如果这个风车能将圆面内10%的气流动能转变为电能,则该风车带动的发电机功率是多大? 二、摩擦生热及产生内能的有关计算 1.系统内一对静摩擦力即使对物体做功,但由于相对位移为零而没有热能产生,只有物体间机械能的转移. 2.作用于系统的滑动摩擦力和物体间相对滑动的距离的乘积,在数值上等于滑动过程产生的内能.即Q=F滑x相对,其中F滑必须是滑动摩擦力,x相对必须是两个接触面的相对滑动距离(或相对路程). 例2 电动机带动水平传送带以速度v匀速传动,一质量为m的小木块由静止轻放在传送带上,若小木块与传送带之间的动摩擦因数为μ,如图1所示.传送带足够长,当小木块与传送带相对静止时,求: 图1 (1)小木块的位移; (2)传送带转过的路程; (3)小木块获得的动能; (4)摩擦过程中产生的内能; (5)因传送小木块电动机多消耗的电能. 三、对功能关系的理解及应用 1.功是能量转化的量度 做功的过程就是各种形式的能量之间转化(或转移)的过程.且做了多少功,就有多少能量发生转化(或转移). 2.不同形式的能量变化与不同的功对应 (1)合外力做功等于物体动能的增加量W合=ΔEk. (2)重力做功等于重力势能的减小量WG=-ΔEp=Ep1-Ep2. (3)弹簧弹力做功等于弹性势能的减少量W弹=-ΔEp. (4)除重力(及系统内弹力)以外的其他力做的功等于物体机械能的增加量,即W其他=ΔE机. (5)滑动摩擦力对系统做的总功对应系统产生的内能,即ΔE损=Q=F滑·x相对(摩擦生热). 例3 质量为m的物体以加速度a=eq \f(3,4)g匀加速下落h,g为重力加速度,则(  ) A.物体重力势能减小eq \f(3,4)mgh B.物体重力势能减小mgh C.物体动能增加eq \f(3,4)mgh D.物体机械能减小eq \f(1,4)mgh 针对训练 如图2所示,质量为m的物体(可视为质点)以某一速度从A点冲上倾角为30°的固定斜面,其运动的加速度大小为eq \f(3,4)g,此物体在斜面上上升的最大高度为h,则在这个过程中物体(  ) 图2 A.重力势能增加了eq \f(3,4)mgh B.克服摩擦力做功eq \f(1,4)mgh C.动能损失了eq \f(3,2)mgh D.机械能损失了eq \f(1,2)mgh 对能量守恒定律的理解及应用 1.从光滑斜面上滚下的物体,最后停止在粗糙的水平面
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