1、 第二章 機械能守恒定律第十節 能量守恒定律與能源【知能準備】1能量(1)概念.一個物體能夠對外 ,我們就說這個物體具有 。如:運動的物體可以推動與其接觸的另一個物體一起向前運動,對被推動的物體做功,說明運動的物體具有能量。又如流動的河水、被舉高的重物、被壓縮的彈簧、高溫高壓氣體都能對外做功.因此都具有能量。(2形式：能量有各種不同的形式。運動的物體具有 ;被舉高的重物具有 ;發生彈性形變的物體具有 ;由大量粒子構成的系統具有 。另外自然界中還存在化學能、電能、光能、太陽能、風能、潮汐能、原子能等等不同形式的能。不同的能與物體的不同運動形式相對應,如機械能對應 ;內能與大量微觀粒子的 相對應(

2、3)能量的轉化：各種不同形式的能量可以相互轉化,而且在轉化過程中 保持不變。也就是說當某個物體的能量 時,一定存在其他物體的能量 且減少量一定 增加量;當 的能量減少時,一定存在其他形式的能量增加,且減少量一定 增加量。（4）功是能量轉化的量度不同形式的能量之間的轉化是通過做功實現的。做功的過程就是各種形式的 的過程。且做了多少功,就有 能量發生轉化(或轉移),因此,功是能量轉化的 。2能量守恒定律(1)內容:能量既不會 ，也不會 ,它只會從一種形式 為其地形式,或者從一個物體 另一個物體,而在轉化和轉移過程中.能量的總量 ,這個規律叫做能量守恒定律.(2)定律的表達式： 3.能源和能量耗散(

3、1)能源是人類社會活動的物質基礎.人類利用能源大致經歷了三個時期,即，。(2)能量耗散:燃料燃燒時一旦把自己的熱量釋放出去,它就不會起來供人類重新利用;電池中的化學能轉化為電能,它又通過燈泡轉化為內能和光能,熱和光被其他物質吸收之后變成周圍環境的內能,我們也無法把這些內能起來這種現象叫做能量的耗散。【同步導學】 1功與能能是狀態量，功是過程量。不同形式的能量之間的轉化是通過做功實現的。做功的過程就是各種形式的能量之間轉化(或轉移)的過程。且做了多少功,就有多少能量發生轉化(或轉移),因此,功是能量轉化的量度。如舉重運動員把重物舉起來,對重物做了功這一過程中,運動員通過做功消耗了體內的化學能,轉

4、化為重物的重力勢能.并且,運動員做了多少功,就有多少化學能轉化為重力勢能。能量的具體值往往無多大意義,我們關心的大多是能量的變化量,能量的變化必須通過做功才能實現,某種力做功往往與某一具體的能量變化相聯系。例1分析常見力做功與能量轉化的對應關系： 重力做功： 彈力做功：電場力做功： 電流做功：解答：重力做功：重力勢能和其他能相互轉化；彈力做功:彈性勢能和其他能相互轉化； 電場力做功:電勢能與其他能相互轉化； 電流做功:電能和機械能等其他形式的能相互轉化2 能量守恒定律能量守恒定律是貫穿整個物理學的基本規律之一,是學習物理學的一條主線。要分清系統中有多少種形式的能,發生了哪些轉化和轉移.滑動摩擦

5、力與相對距離的乘積在數值上等于系產生的內能、即Q=FL相注意:(1)某種形式的能減少,一定存在其他形式的能增加,且減少量一定和增加量相等 (2)某個物體的能量減少,一定存在其他物體的能量增加,且減少量和增加量一定相等。這也是我們列能量守恒表達式時的兩條基本思路。例2（05全國）如圖2-10-1所示，在水平桌面的邊角處有一輕質光滑的定滑輪K，一條不可伸長的輕繩繞過K分別與物塊A、B相連，A、B的質量分別為mA、mB。開始時系統處于靜止狀態。現用一水平恒力F拉物塊A，使物塊B上升。已知當B上升距離為h時，B的速度為v。求此過程中物塊A克服摩擦力所做的功。重力加速度為g。 解答：由于連結AB繩子在運

6、動過程中未松，故AB有一樣的速度大小，對AB系統，由功能關系有：FhWmBgh=(mA+mB)v2 求得：W=FhmBgh(mA+mB)v2ABKF2-10-12-10-2例3一小滑塊放在如圖2-10-2所示的凹形斜面上，用力F沿斜面向下拉小滑塊，小滑塊沿斜面運動了一段距離。若已知在這過程中，拉力F所做的功的大小（絕對值）為A，斜面對滑塊的作用力所做的功的大小為B，重力做功的大小為G，空氣阻力做功的大小為D。當用這些量表達時，小滑塊的動能的改變（指末態動能減去初態動能）等于多少？，滑塊的重力勢能的改變等于多少？滑塊機械能（指動能與重力勢能之和）的改變等于多少？解析：根據動能定理，動能的改變等于

7、外力做功的代數和，其中做負功的有空氣阻力，斜面對滑塊的作用力的功（因彈力不做功，實際上為摩擦阻力的功），因此Ek=A - B+C - D；根據重力做功與重力勢能的關系，重力勢能的減少等于重力做的功，因此Ep= - C；滑塊機械能的改變等于重力之外的其他力做的功，因此E = A B D 3能源和能量耗散能量耗散表明,在能源的利用過程中，即在能量的轉化過程中,能量在數量上并未減少,但在利用的品質上降低了,從便于利用的變成不便于利用的了。是能源危機更深層次的含意,也是“自然界的能量雖然守恒,但還是要節約能源”例4太陽能的儲存一直是個難題.科學家發現,鹽水湖被太陽曬久了,湖底的濕度會越來越高,并難以通

8、過湖水的對流將熱散發出去，而淡水湖不具備這一特點.根據這一特點,可以利用鹽水湖來儲存太陽能.你能分析這是為什么嗎?你能根據這規律設計出一種儲存太陽能的具體方案嗎？（提示:鹽水湖中含鹽量高的湖水密度大,總是留存湖底不會上浮)解答:在含鹽量高的湖水的表面吸收了太陽能之后,部分水分被蒸發,使湖水表面水層含鹽量變大且溫度也隨之升高.由于含鹽量高的湖水密度大,所以這部分密度大、溫度高的表層湖水就會在重力作用下下沉,將所吸收的郜分太陽能帶到湖底,使湖底溫度越來越高.由于湖底鹽水密度大于上部湖水密度,因此湖底的鹽水不會再向上運動,將熱量散失,這就使得太陽能得到儲存.建造一個具有一定深度的濃度足夠高的鹽水池,

9、使其具有很好的保溫性能,并且在水池底部安熱傳導裝置,就可以實現利用鹽水儲存太陽能并且利用這部分儲存的太陽能為生產生服務4自然界中自發的能量的轉化和轉移具有方向性熱量可以自發的由高溫物體傳遞給低溫物休,但不能自發的由低溫物體傳給高溫物體冒起的煤煙和散開的炭灰不可能又重新組合成一堆煤炭，散失到周圍環境中的內能不能回收重新利用。【同步檢測】1下列關于功、能的說法正確的是（ ）A功就是能,能就是功B物體做功越多,物體的能就越大C外力對物體不做功,這個物體就沒有能量D能量轉化的多少可以用功來量度2.試說明下列利用能源的方式中,什么能轉化為什么能?A水力發電B汽車行駛C電動機帶動水泵抽水D核電站發電E火箭

10、發射衛星3以下哪些過程遵守能的轉化和守恒定律（ ）A自由落體運動的彈丸擊中沙袋B電流通過電阻絲使電能轉化為內能C炮彈爆炸D單擺在有空氣阻力的情況下擺動4風能和水能是以下哪一種能的間接形式（ ）A核能 B電能 C太陽能 D地熱能5質量為4kg,的物體被人由靜止開始向上提升0.25m后速度達1m/s,則下列判斷正確的是（ ）A人對物體做功12JB合外力對物體做功2JC物體克服重力做功10J D人對物體做的功等于物體增加的動能6行駛的汽車制動后滑行一段距離,最后停下來;流星在夜空中墜落并發出明亮的光芒；降落傘在空中勻速下落,上述不同規象包含的相同物理過程是（ ）A物體克服阻力做功B物體動能轉化為其他

11、形式的能C物體勢能轉化為其他形式的能D物體的機械能轉化為其他形式的能7高20m的瀑布,1min內流下的水沖擊水輪機后,其水流的功率有20%轉變為電能,若發電的功率為200kW,則水流的功率為_1min內流下的水量是_.8(05上海)如圖2-10-3所示，某人乘雪橇從雪坡經A點滑至B點，接著沿水平路面滑至C點停止人與雪橇的總質量為70kg表中記錄了沿坡滑下過程中的有關數據，請根據圖表中的數據解決下列問題：位置ABC速度(m/s)2.012.00時刻(s)0410 (1)人與雪橇從A到B的過程中，損失的機械能為多少?(2)設人與雪橇在BC段所受阻力恒定，求阻力大小(g 10ms2)2-10-3第十

12、節 能量守恒定律與能源練習題1下列燃料中不屬于化石燃料的是( )A煤 B木柴 C石油 D天然氣2下列關于對能的轉化和守恒定律的認識正確的是（ ）A某種形式的能減少,一定存在其他形式的能增加B某個物體的能減少,必然有其他物體的能增加、C不需要任何外界的動力而持續對外做功的機器永動不可能制成D石子從空中落下,最后停止在地面上,說明機械能消失了3利用下列哪種能源時,給人類帶來的污染較小（ ）A煤 B石油 C天然氣 D核能4關于能量轉化的說法中正確的是A舉重運動員把重物舉起來,體內的一部分化學能轉化為重力勢能B電流通過電阻絲使電能轉化為內能C內燃機做功的過程是內能轉化為機械能的過程D做功的過程是能量轉

13、化的過程，做了10J功,就有10J能量發生轉化5（00上海）如圖2-10-4所示，長度相同的三根輕桿構成一個正三角形支架，在A處固定質量為2的小球，B處固定質量為的小球，支架懸掛在O點，可繞過O點并與支架所在平面相垂直的固定軸轉動，開始時OB與地面相垂直，放手后開始運動，在不計任何阻力的情況下，下列說法正確的是（ ）AA球到達最低點時速度為零。BA球機械能減少量等于B球機械能增加量。CB球向左擺動所能達到的最高位置應高于A球開始運動時的高度。2-10-5D當支架從左向右回擺動時，A球一定能回到起始高度。 2-10-46（05江蘇）10如圖2-10-5所示，固定的光滑豎直桿上套著一個滑塊，用輕繩

14、系著滑塊繞過光滑的定滑輪，以大小恒定的拉力F拉繩，使滑塊從A點起由靜止開始上升若從A點上升至B點和從B點上升至C點的過程中拉力F做的功分別為W1、W2，滑塊經B、C兩點時的動能分別為EKB、EKc，圖中AB=BC，則一定有（ ）(A)Wl>W2 (B)W1<W2 (C)EKB>EKC (D)EKB<EKC7在水平地面上平鋪n塊磚,每塊磚的質量為m,厚度為h.如將磚一塊一塊地疊放在一起,至少需要做 功。8一小物體以50J的初動能滑上斜面,當動能為25J時,機械能減少2J,則當物體滑回原出發點時動能= J9如圖2-10-6所示，物體在光滑水平面勻速向左運動時具有的動能為10

15、0J，后來碰到一輕彈簧，當彈簧壓縮到最短時彈簧的彈性勢能為 J，在物體壓縮彈簧的過程中，彈簧的彈力做了 J功。v2-10-610（05北京）是豎直平面內的四分之一圓弧軌道，在下端B與水平直軌道相切，如圖2-10-7所示。一小球自A點起由靜止開始沿軌道下滑。已知圓軌道半徑為R，小球的質量為m，不計各處摩擦。求（1）小球運動到B點時的動能（2）小球下滑到距水平軌道的高度為R/2時的速度大小和方向（3）小球經過圓弧軌道的B點和水平軌道的C點時，所受軌道支持力NB、NC各是多大？OmABVCVR2-10-7 11（ 05全國）如圖2-10-8所示，質量為m1 的物體A經一輕質彈簧與下方地面上的質量為m

16、2 的物體B相連，彈簧的勁度系數為k，A、B都處于靜止狀態。一條不可伸長的輕繩繞過輕滑輪，一端連物體A，另一端連一輕掛鉤。開始時各段繩都處于伸直狀態，A上方的一段繩沿豎直方向。現在掛鉤上掛一質量為m3的物體C并從靜止狀態釋放，已知它恰好能使B離開地面但不繼續上升。若將C換成另一個質量為(m1+m3) 的物體D，仍從上述初始位置由靜止狀態釋放，則這次B剛離地時D的速度的大小是多少？已知重力加速度為g。2-10-8ABm2km12-10-912（01年上海"理綜")隨著人類能量消耗的迅速增加，如何有效地提高能量利用率是人類所面臨的一項重要任務.圖2-10-9是上海"明

17、珠線"某輕軌車站的設計方案，與站臺連接的軌道有一個小的坡度.請你從提高能量利用效率的角度，分析這種設計的優點. 2-10-1013有人設計了這樣一臺“永動機”：距地面一定高度架設一個水槽，水從槽底的管中流出，沖擊一個水輪機，水輪機的軸上安裝一個抽水機和一個砂輪他指望抽水機把地面水槽里的水抽上去，這樣循環不已，機器不停地轉動，就可以永久地用砂輪磨制工件做功了（如圖2-10-10所示）14如圖2-10-11，一傳送皮帶與水平面夾角為30°，以2m/s的恒定速度順時針運行.現將一質量為10 kg的工件輕放于底端，經一段時間送到高2m的平臺上，工件與皮帶間的動摩擦因數為 = /2，求帶動皮帶的電動機由于傳送工件而多消耗的電能.2-10-11 第十節 能量守恒定律與能源知能準備答案1做功 能量、動能、重力勢能、彈性勢能、內能 機械運動 熱運動 總量 減少 增加 等于某種形式 等于 能量之間轉化(或轉移) 多少 量度 消滅 創生 轉化 轉移 保持不變E初= E終E增= E減柴薪時期、煤炭時期、石油時期自動聚集收集重新利用第十節 能量守恒定律與能源同步檢測答案1D 2A機械能-電能， B 化學能-內能-機械能 ，C -電能-機械能，D原子核能-電能， E 化學能-內