教科版 (2019)1 能量 能量守恒定律精品课件ppt

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1　能量　能量守恒定律
1.了解各种不同形式的能之间可以相互转化。2.认识能量守恒定律的重大意义，掌握能量守恒定律的内容(重点)。3.会用能量守恒的观点分析、解决实际问题(重点)。
一、机械能的守恒与不守恒
(1)对于由几个物体组成的系统而言，满足什么条件，该系统的机械能守恒？在什么情况下，该系统的机械能不守恒？
答案　对由几个物体组成的系统，只有弹力或重力做功时，系统机械能守恒，如果其他力做功之和不为零，系统机械能不守恒。
(2)如图甲、乙，在机械能不守恒的情况下，该系统的机械能是增加了还是减少了？如果是减少了，减少的能量到哪里去了？
答案　减少了。箭运动和落石滚动过程中，要克服阻力做功，减少的机械能转化为内能。
1.系统的机械能守恒的条件是：只有 或 做功。2.如果一个系统除重力或弹力以外，还有 做功、系统的机械能就会发生变化：如果外力做正功，系统的机械能 ；反之则系统的机械能 。3.如果一个系统除重力或弹力以外，还有其他 (如滑动摩擦力)做功，系统的机械能会 ，同时有热量产生。系统机械能的减少量等于所生成的 ，也可以说减少的机械能转化成了 。
　如图所示，一个粗细均匀的U形管内装有某种液体，液体质量为m。在管口右端用盖板A密闭，两边液面高度差为h，U形管内液体的总长度为4h，先拿去盖板，液体开始运动，由于管壁的阻力作用，最终管内液体停止运动，重力加速度为g，则该过程中产生的内能为
力做功与系统机械能变化的关系
　瀑布从20 m高处以Q＝103 m3/s的流量竖直落下，流进底部的水轮机后再以2 m/s的速度流出，水轮机再带动发电机发电。如果水的机械能转化为电能的效率是80%，那么发电机输出的电功率有多大？(瀑布在山顶的速度可忽略不计，g取10 m/s2，水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3，结果保留三位有效数字)
答案　1.58×105 kW
1.根据研究对象划分(1)在力学中，讨论和研究的是宏观物体的运动，对应的能量是 。(2)在热学中，我们讨论和研究的是由大量微观粒子(分子)组成的热力学系统，对应的能量主要是 (包括分子动能和 )。(3)在电磁学中，我们讨论和研究的是电场、磁场及其与电荷、电流的相互作用，对应的能量主要是 。2.根据物质的运动形式划分机械运动对应着 ；热运动，即分子的无规则运动对应着 ；电磁运动对应着 ；化学变化，即原子的外层电子变动，对应着_______；原子核的变化对应着 。
　市面上出售一种装有太阳能电扇的帽子(如图所示)。在阳光的照射下，小电扇快速转动，能给炎热的夏季带来一丝凉意。该装置的能量转化情况是A.太阳能→电能→机械能B.太阳能→机械能→电能C.电能→太阳能→机械能D.机械能→太阳能→电能
太阳能电池板将太阳能转化为电能，然后对小电动机供电，小电动机将再电能转化为小电扇快速转动的机械能，故A正确，B、C、D错误。
1.能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式 为另一种形式，或者从一个物体 到另一个物体，在转化或转移的过程中其 。2.能量守恒定律的表达式(1)E初＝E末，初状态各种能量的总和等于末状态各种能量的总和。(2)ΔE增＝ΔE减，某些能量的增加量等于其他能量的减少量。
3.能量守恒定律的意义：能量守恒定律不只是物理学的基本规律，而且是包括生命科学在内的整个 的基本规律，它的发现被认为是19世纪自然科学的三个伟大发现之一。4.永动机之所以不可能成功，就在于它违背了 ，企图不消耗任何能量而做功。
有一种“自发电电动车”，基本原理是将一小型发电机紧靠车轮处，车轮转动时，带动发电机运转，发出的电又继续供给电动车，你认为仅靠这种方式，电动车能持续运动下去吗？
答案　仅靠这种方式，不能使电动车持续运动下去。因为靠这种方式，只能将电动车的一部分能量收集起来，但电动车运动时受到的阻力做负功，不断把电动车的机械能转化为内能，根据能量守恒定律，要想使电动车持续运动下去，必须不断地给电动车补充新的能量，如用脚蹬电动车或给电动车的电源充电。
(1)自然界中的任何变化过程都满足能量守恒定律。(　　)(2)当一个物体的能量减少时，一定有其他物体的能量增加。(　　)(3)技术足够发达后，永动机就可以制成。(　　)(4)能量永远不会增加或减少，只能转化或转移。(　　)
　有关能量守恒定律，下列说法正确的是A.能量守恒定律只适用于机械能与内能的相互转化B.能量守恒定律只适用于能量转化过程C.“摩擦生热”过程中创造了热，不符合能量守恒定律D.根据能量守恒定律，宇宙中的能量总和不变
能量守恒定律适用于自然界中任何形式的能量的相互转化过程，也适用于能量的转移过程，故A、B错误；“摩擦生热”是将机械能转化为内能的过程，符合能量守恒定律，故C错误；根据能量守恒定律，宇宙中的能量总和不变，故D正确。
　自动充电式电动车的前轮装有发电机，发电机与蓄电池连接。当骑车者用力蹬车或电动车自动滑行时，电动车就可以通过发电机向蓄电池充电，将其他形式的能转化成电能储存起来。某人骑车以500 J的初动能在粗糙的水平路面上滑行，第一次关闭自动充电装置，让车自由滑行，其动能随位移变化的关系如图中图线①所示；第二次启动自动充电装置，其动能随位移变化的关系如图中图线②所示，则第二次向蓄电池所充的电能是A.200 J B.250 JC.300 J D.500 J
用能量守恒定律解题的基本步骤(1)分析研究对象的受力情况、做功情况、能量的转化方向及初末状态能量的具体形式。(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)依据ΔE减＝ΔE增列式求解。
　如图所示为冲击摆实验装置，一子弹射入沙箱后与沙箱合为一体，共同摆到一定的高度，下面有关此过程中能量转化的情况说法正确的是A.子弹的动能转变成沙箱和子弹的内能B.子弹的动能转变成沙箱和子弹的重力势能C.子弹的动能转变成沙箱和子弹的动能D.子弹的一部分动能转变成沙箱和子弹的内能，　另一部分动能转变成沙箱和子弹的重力势能
子弹在射入沙箱的过程中，要克服摩擦阻力做功，沙箱和子弹一起摆到一定的高度，要克服重力做功，所以子弹的一部分动能转变成沙箱和子弹的内能，另一部分动能转变成沙箱和子弹的重力势能，D正确。
考点一　机械能的守恒与不守恒1.如图所示，撑竿跳高运动包括三个阶段：助跑、撑竿起跳、越横竿，其中发生了弹性势能转化为重力势能的阶段是A.助跑阶段B.越横竿阶段C.撑竿起跳阶段D.越横竿阶段和助跑阶段
2.(2022·浙江高二学业考试)三峡水力发电站是我国最大的水力发电站，三峡水库蓄水后，平均水位落差约100 m。不计空气阻力，下列说法正确的是A.水下落过程中重力势能增加　　B.水下落过程中机械能增加C.水减少的一部分机械能转化为电能　　D.重力对水做负功
水下落的过程中，质量不变，高度降低，重力做正功，所以重力势能减小，故A、D错误；水下落过程中，只有重力做功，所以机械能守恒，故B错误；水下落过程中，减少的一部分机械能转化为电能，故C正确。
考点二　能量守恒定律3.(多选)下列说法正确的是A.能量只能以势能和动能两种形式存在B.能量只能存在于具有一定高度或运动速度的物体中C.任何物质均具有能量D.能量存在形式多种多样，且不同形式能量之间可以相互转化，并且转　化过程中总能量是守恒的
4.(2022·四川成都市新都一中开学考试)如图，两个小朋友玩跷跷板游戏，O点为跷跷板的支点，A，B为跷跷板的两端，OA＝OB。开始时小女孩坐在跷跷板的A端，此时A端恰好着地。接着体重大于小女孩的小男孩轻坐在B端，经过一段时间后跷跷板处于水平位置。不计一切阻力和跷跷板的质量，两个小朋友均可视为质点。在这个过程中，下列说法正确的是A.小女孩的机械能守恒B.两个小朋友和地球组成的系统机械能守恒C.跷跷板对小男孩做正功D.小男孩重力势能的减少量等于小女孩重力势能的增加量
由于不计一切阻力和跷跷板的质量，对两个小朋友和地球组成的系统只有重力做功，系统机械能守恒，故B正确；
此过程中，小女孩重力势能增加，动能也增加，小女孩机械能增加，则小男孩机械能减少，跷跷板对小女孩做正功，对小男孩做负功，故A、C错误；对两个小朋友和地球组成的系统，小男孩重力势能的减少量等于小女孩重力势能的增加量与系统的动能增加量之和，故D错误。
5.某人设计了一个“超级推进器”，该推进器由超导体、激光器、制冷剂以及计算机控制系统组成，其神奇之处在于能通过自身的循环工作，源源不断地获得动力，而不需要消耗任何能源。事实上，这是不可能实现的，因为他的设计违背了A.能量守恒定律 B.电荷守恒定律C.机械能守恒定律 D.质量守恒定律
很多科学家致力于研究永动机，希望能制造出不消耗能量而源源不断地向外输出能量的机器，但都以失败告终，其原因是源源不断地获得动力、而不需要消耗任何能源的永动机违背了能量守恒定律。
6.(2022·贵州高二学业考试)能量守恒定律是自然界普遍的基本定律之一，是人们认识自然和利用自然的有力武器。下列装置把机械能转化为电能的是A.汽油机 B.电动机C.发电机 D.蒸汽机
汽油机将汽油的化学能转化为机械能，故A错误；电动机将电能转化为机械能，故B错误；发电机是利用导体切割磁感线发电的，将机械能转化为电能，故C正确；蒸汽机将内能转化为机械能，故D错误。
7.某地强风的风速约为v，空气的密度为ρ，如果把通过横截面积S的风的动能完全转化为电能，则用上述已知量计算转化为电能的功率的公式为
8.某广场音乐喷泉其中一个喷水管单位时间竖直喷出体积V＝0.04 m3的水，喷高可达13层楼的高度，已知水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3，不计空气阻力，电动机用于该喷水管的功率约为A.1.6×104 W B.8.0×104 WC.1.0×105 W D.2.0×105 W
9.(2022·广东高二期末)我国已经建成众多的太阳能及风力发电场。风力发电是利用风的动能推动风力发电机的叶片转动而产生电能的。某风力发电场安装有2台超大型风力发电机，每片扇叶长达80 m，该地区常年的平均风速v＝5.0 m/s，风向跟叶片转动的圆面垂直，空气的密度ρ＝1.25 kg/m3，风力发电机的叶片转动时可形成半径r＝80 m的圆面。已知风力发电机能将通过圆面的空气的动能的10%转化为电能。(1)求每台风力发电机的发电功率P；
答案　1.57×105 W
设单位时间(t0＝1 s)内通过每台风力发电机叶片转动形成圆面的空气的体积为V、动能为Ek，则有
解得P＝1.57×105 W
(2)已知标准煤的热值q＝3.0×107 J/kg，则该风力发电场年发电量相当于燃烧多少标准煤产生的热量？
答案　3.30×105 kg
2台风力发电机发电的功率为2P，年发电时间t＝365×24×3 600 s，设年发电量为E，则有E＝2Pt，E＝qm解得m≈3.30×105 kg。
10.(2022·项城市第三高级中学高一期末)海边会发生潮汐现象，涨潮时水面升高，退潮时水面降低。某海湾共占面积1.0×106 m2，涨潮时水深21 m，若利用这个海湾修建一座水坝，此时关上水坝的闸门，可使水位保持21 m不变。退潮时，坝外水位降至19 m。假如利用此水坝建造水力发电站，且重力势能转化为电能的效率是50%，每天有两次涨潮、退潮，该电站只在退潮时用水流推动水轮机发电，试估算该电站一天能发多少电能。(海水的密度约为1.0×103kg/m3，g取10 m/s2)
答案　2×1010 J