學案5能量的轉化與守恒能源與可持續發展(選學)[學習目標定位]1.了解各種不同形式的能，知道能量守恒定律的探索過程.2.能夠敘述能量守恒定律的內容，會用能量守恒的觀點分析、解釋一些實際問題.3.知道能源短缺和環境惡化問題，增強節約能源和環境保護意識．知識儲備區一、能量的轉化與守恒能量的多樣性：自然界中能量的形式多種多樣，例如，機械能、內能、電磁能能、化學能、核能、生物能等．能量守恒定律的確立過程：目前科學界公認邁爾、焦耳的奠基者．另一種形式，或者從一個物體轉移到另一個物體，在轉化或轉移的過程中其總量不變．能量守恒定律確立的意義式之間可以相互轉化．宣布“第一類二、能源與可持續發展有用的能量能量的轉化效率：能量的轉化效率.能量轉化和轉移的方向性：能量的轉化和轉移具有方向移具有不可逆性．第二類永動機不可能性：第二類永動機并不違背能量守恒和轉移的不可逆學習探究區一、能量守恒定律[問題設計]的摩擦力和空氣的阻力等．是不是考慮了各種摩擦和阻力后這部分能量就消失了呢？守恒定律只是這一條普遍規律的一種特殊情況．某種形式的能減少，一定存在其他形式的能增加，且減少量和增加量一定相等．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．能量守恒定律的表達式＝E初 終．E＝ΔE增 減．E＝ΔE增 減．二、能量的轉化效率[問題設計]觀察教材中轎車的能量流向圖，計算下列問題．(1)轎車行駛時，做有用功的能量占燃料能量的比例是多少？(2)在散熱器和排氣管中散失的能量占多大比例？答案(1709970×100%≈12.9%.52(2)散失的能量為52kW，比例為70×100%≈74.3%.[要點提煉]1．機器做功不能將輸入的能量全部轉化為有用的能量，必然會有一部分能量損失掉．2．能量轉化效率是轉化為有用功的能量跟輸入能量的比值，即能量的轉化效率＝有用的能量輸入的能量.三、能量轉化和轉移的方向性[問題設計]自動變熱？將水放到溫度較低的環境中水不會自動變熱．熱傳遞具有方向性，即與熱現象相關的能量轉化過程是有方向性的．內能總是自發地從高溫物體向低溫物體轉移，而不能自發地從低溫物體向高溫物體轉移．引起其他變化．2．第二類永動機不違背能量守恒定律，但違背了能量轉化和轉移的不可逆性．四、功能關系的理解功和能的關系可以從以下兩個方面來理解：(1)不同形式的能量之間的轉化通過做功來實現，即做功的過程就是能量轉化的過程；(2)做了多少功就有多少能量從一種形式轉化為另一種形式，即能量轉化的多少可用做功的多少來量度．常用的幾種功能關系功功能的變化表達式正功重力勢能減少重力做功 W＝－ΔE＝E－E負功 重力勢能增加變化Gp p1 p2正功彈性勢能減少彈力做功 W＝－ΔE＝E－E負功 彈性勢能增加變化彈p p1 p2正功動能增加合力做功負功動能減少動能變化W＝ΔE＝E－E合 k k2 k1除重正功機械能增加力(或系統內彈力)外W＝Δ－E負功 機械能減少化其他2 1其他力做功兩物體間滑動摩擦內能變化fs＝Q力對物體系統做功相對轉化．典例精析一、對能量守恒定律的理解例1下列關于能量守恒定律的認識正確的( )A．某種形式的能減少，一定存在其他形式的能增B．某個物體的能量減少，必然有其他物體的能量增加C．D．石子從空中落下，最后靜止在地面上，說明機械能消失了B對．答案ABC二、能量守恒定律的應用例2如圖U由于管壁的阻力作用，最終管內液體停止運動，則該過程中產生的內能為()圖11 1A.16mghB.8mgh1 1C.4mghD.2mgh解析去掉右側蓋板之后，液體向左側流動，最終兩側液面相平，液體的重力勢能減少，1減少的重力勢能轉化為內能．如圖所示，最終狀態可等效為右側2h的液柱移到左側管中，即1 1 1增加的內能等于該液柱減少的重力勢能，則Q＝8mg·2h＝16mgh，故A正確．答案A三、對功能關系的理解及應用例3如圖2所示，在光滑的水平面上，有一質量為M的長木塊以一定的初速度向右勻速運動，將質量為m的小鐵塊無初速度地輕放到長木塊右端，小鐵塊與長木塊間的動摩擦因數為μ，當小鐵塊在長木塊上相對長木塊滑動L時與長木塊保持相對靜止，此時長木塊對地的位移為s，求這個過程中圖2(1)減少量．解析畫出這一過程兩物體位移示意圖，如圖所示．總功等于系統產生的熱量．1μm－)2m－0式可看出ΔE＝μmg(s－L)，說明摩擦力對小鐵塊做的正功等于小鐵塊動能的增加量．kmΔE＝－μkMμΔ答案(1)μmgL(2)μmg(s－L)(3)μmgs(4)μmgL課堂要點小結一、能量守恒定律的表達式E＝E或ΔE

＝ΔE或Δ

＝ΔE初 終

減

B減．二、能源與可持續發展能量的轉化效率：轉化為有用功的能量跟輸入能量的比值．三、功能關系的理解1．功是能量轉化的量度．2．常用的幾種功能關系.自我檢測區1．(對能量守恒定律的理)利用能源的過程實質上( A．能量的消失過程B．能量的創造過程C．能量不守恒的過程D．答案D解析利用能源的過程實質上是能量轉化或轉移的過程散的，A、、錯誤，D正確．2．(能量守恒定律的應一顆子彈以某一速度擊中靜止在光滑水平面上的木塊，并中穿出，對于這一過程，下列說法正確的( )A．子彈減少的機械能等于木塊增加的機械能B．子彈和木塊組成的系統機械能的損失量等于系統產生的熱量C．子彈減少的機械能等于木塊增加的動能與木塊增加的內能之和D．答案BD3θs，0vμ0斜面向下的分力．若滑塊每次與擋板相碰均無機械能損失，求滑塊經過的總路程．圖301 v2 0