第七章機械能守恒定律第10節(jié)能量守恒定律與能源學(xué)習(xí)目標(biāo)重點難點1.了解各種不同形式的能，知道能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性．2．能夠敘述能量守恒定律的內(nèi)容，會用能量守恒的觀點分析、解釋一些實際問題．3．了解能量耗散與能源危機.1.對能量守恒定律的理解是本節(jié)的重點．2．理解各種能量關(guān)系是本節(jié)的難點.一、能量守恒定律1．認(rèn)真觀察下列圖片，并說明各種裝置能量的轉(zhuǎn)化情況．提示：太陽能發(fā)電：太陽能轉(zhuǎn)化為電能內(nèi)燃機車：內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能水力發(fā)電：機械能轉(zhuǎn)化為電能水果電池：化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能2．說出能量守恒定律的內(nèi)容，并引用教材上的話，說明能量守恒定律的建立有何重大意義．提示：內(nèi)容：能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變．意義：能量守恒定律的建立過程是人類認(rèn)識自然的一次重大的飛躍，是哲學(xué)和自然科學(xué)長期發(fā)展和進(jìn)步的結(jié)果；它是最普遍、最重要、最可靠的自然規(guī)律之一，而且是大自然普遍和諧性的一種表現(xiàn)形式，和諧點是科學(xué)的魅力所在．3．能量守恒定律(1)定律內(nèi)容能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從____________________________，或者從一個物體______________，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中，____________保持不變．(2)機械能守恒定律與能量守恒定律的關(guān)系機械能守恒定律是普遍的________________在特種背景下的一種特殊表現(xiàn)形式．一種

形式轉(zhuǎn)化為另一種形式

轉(zhuǎn)移到別的物體

能量的總量

能量守恒定律

4．思考：(1)如何理解教材提出的“確認(rèn)了永動機的不可能性”？提示：永動機的不可能性是因為永動機違背了能量守恒定律．(2)如何回答教材“思考與討論”中提出的“既然能量是守恒的，不可能消失，為什么我們還要節(jié)約能源”這個問題？提示：能量耗散從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中宏觀過程的方向性．在能源的利用過程中，即在能量的轉(zhuǎn)化過程中，能量在數(shù)量上雖未減少，但在可利用的品質(zhì)上降低了，從便于利用的變成了不便于利用的，所以我們還要節(jié)約能源．二、能源和能量耗散1．能量耗散：燃料燃燒時把自己的熱量釋放出去，電池中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，它又通過燈泡轉(zhuǎn)化成__________和__________，熱和光被其他物體吸收之后變成周圍環(huán)境的__________，我們無法把這些散失的能量收集起來重新利用．2．能量轉(zhuǎn)化的方向性與節(jié)約能源的必要性能量耗散反映了能量轉(zhuǎn)化的方向性，所以能源的利用是有條件的，也是有代價的，所以自然界的能量雖然守恒，但還是要節(jié)約能源．光能

熱能

內(nèi)能

三、功能關(guān)系閱讀教材“功能關(guān)系”部分，回答下列問題．1．如圖所示，質(zhì)量為M的長木板放置在光滑的水平面上，現(xiàn)有一質(zhì)量為m的小物塊以初速度v0從木板上的一端滑向另一端，當(dāng)小物塊在木板上滑過距離L時，二者達(dá)到共同速度v.設(shè)此過程中木板和小物塊相對地的位移分別為x1和x2，木板和小物塊間的滑動摩擦力的大小為f．(1)試分別對木板和小物塊列出動能定理的表達(dá)式．提示：①物塊減小的動能轉(zhuǎn)化為木板的動能和系統(tǒng)的內(nèi)能．②物塊原來的動能等于后來系統(tǒng)的動能和系統(tǒng)增加的內(nèi)能之和．2．歸納：功能關(guān)系(1)功能關(guān)系概述①不同形式的能量之間的轉(zhuǎn)化是通過做功實現(xiàn)的，做功的過程就是能量之間轉(zhuǎn)化(或轉(zhuǎn)移)的過程．②功是能量轉(zhuǎn)化的量度．做了多少功，就有多少能量發(fā)生轉(zhuǎn)化(或轉(zhuǎn)移)．(2)功與能的關(guān)系：由于功是能量轉(zhuǎn)化的量度，某種力做功往往與某一種具體形式的能量轉(zhuǎn)化相聯(lián)系，具體的功能關(guān)系如下表：功能量轉(zhuǎn)化關(guān)系式重力做功重力勢能的改變WG＝－ΔEp彈力做功彈性勢能的改變WF＝－ΔEp合外力做功動能的改變W合＝ΔEk除重力、系統(tǒng)內(nèi)彈力以外的其他力做功機械能的改變W＝ΔE機兩物體間滑動摩擦力對物體系統(tǒng)做功內(nèi)能的改變f·x相對＝Q

某地平均風(fēng)速為5m/s，已知空氣密度是1.2kg/m3，有一風(fēng)車，它的風(fēng)葉轉(zhuǎn)動時可形成半徑為12m的圓面．如果這個風(fēng)車能將圓面內(nèi)10%的氣流動能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，則該風(fēng)車帶動的發(fā)電機功率是多大？答案：3.4kW【題后總結(jié)】能量守恒定律是處理不同形式的能量轉(zhuǎn)化問題的依據(jù)，獲取題目信息，建立能量轉(zhuǎn)化的模型，利用能量守恒定律列方程是解決此類問題的基本方法．

(多選)一個質(zhì)量為m的小球，用長為L的輕繩懸掛于O點，小球在水平力F的作用下，從最低點P緩慢地移到Q點，如圖所示．則在此過程中(

)解析：小球受到的合力做功等于小球的動能變化，而小球緩慢移動的過程中動能不變，故合力做功為零，選項A錯誤；拉力是變力，做功大小不能用W＝FLsinθ計算，根據(jù)動能定理，WF－mgL(1－cosθ)＝0，可知拉力做功的數(shù)值為mgL(1－cosθ)，選項B錯誤；小球重力勢能的增加等于克服重力做的功，ΔEp＝mgL(1－cosθ)，選項C正確；小球機械能的增加等于重力之外的其他力做的功，本題中繩的彈力不做功，故拉力做的功等于機械能的增量，因WF＝mgL(1－cosθ)，故機械能增加量為mgL(1－cosθ)，選項D正確．答案：CD【題后總結(jié)】能量轉(zhuǎn)化問題中要明確幾個常見的對應(yīng)關(guān)系：研究動能的變化，只看合力做了多少功；研究機械能的變化，只看除重力、彈力以外的力總共做了多少功；研究重力勢能的變化只看重力做了多少功．

電動機帶動水平傳送帶以速度v勻速轉(zhuǎn)動，一質(zhì)量為m的小木塊由靜止輕放在傳送帶上，小木塊與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為μ，如圖所示．傳送帶足夠長，當(dāng)小木塊與傳送帶相對靜止時，求：(1)小木塊的位移；(2)傳送帶轉(zhuǎn)過的路程；(3)小木塊獲得的動能；(4)摩擦過程中產(chǎn)生的內(nèi)能．【題后總結(jié)】(1)摩擦生熱Q熱＝Ffs相對．(2)s相對的求法①若兩物體同向運動，s相對＝s2－s1．(s2、s1分別指物體2與物體1對地位移)②若兩物體運動方向相反，s相對＝s1＋s2．一、能量守恒定律的應(yīng)用1．適用范圍：能量守恒定律是貫穿物理學(xué)的基本規(guī)律，是各種自然現(xiàn)象中普遍適用的一條規(guī)律．2．表達(dá)式(1)E初＝E末，初狀態(tài)各種能量的總和等于末狀態(tài)各種能量的總和．(2)ΔE增＝ΔE減，增加的那些能量的增加量等于減少的那些能量的減少量．3．應(yīng)用步驟(1)明確研究對象及研究過程．(2)明確某過程中，哪些形式的能量在變化．(3)確定參與轉(zhuǎn)化的能量中，哪些能量增加，哪些能量減少．(4)列出增加的能量和減少的能量之間的守恒式(或初、末狀態(tài)能量相等的守恒式)．【特別提醒】(1)機械能守恒定律實際上是能量守恒定律的一種特殊形式．(2)若某一過程涉及的物體及能量種類比較多，應(yīng)考慮應(yīng)用能量守恒定律分析、求解．二、一對滑動摩擦力做功與能量的轉(zhuǎn)化1．一對滑動摩擦力做功的過程中，能量的轉(zhuǎn)化有兩種情況：一是相互摩擦的物體間機械能的轉(zhuǎn)移；二是機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．滑動摩擦力、空氣阻力等在曲線運動或者