2018-2019学年高中物理第4章能量守恒与可持续发展4.3能量的转化与守恒4.4能源与可持续发展学案

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1、4.3　能量的转化与守恒4.4　能源与可持续发展[学习目标]　1.掌握能量守恒定律．知道能量守恒定律是最基本、最普遍的自然规律之一.2.了解能量转化和转移的方向性，认识人类珍惜和保护能源和资源的必要性.3.了解我国能源状况，认识能源与环境协调发展的必要性.4.掌握各种功能关系，会应用功能关系和能量守恒定律解决问题．一、能量的转化与守恒1．能量的多样性：自然界中能量的形式有多种，如：机械能、内能、电磁能、光能、化学能、核能、生物能等，各种不同形式的能量可以相互转化．2．能量守恒定律：(1)内容：能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个

2、物体，在转化或转移的过程中其总量不变．(2)能量守恒定律是自然界中最基本、最普遍的规律，它宣布第一类永动机(不消耗能量而连续不断地对外做功，或者消耗少量能量而做大量的功的机器)是不可能(填“可能”或“不可能”)制成的．二、能源与可持续发展1．能量的转化效率(1)任何机器都不可能(填“可能”或“不可能”)将输入的能量全部转化为有用的能量．(2)能量的转化效率＝.(3)机器的能量转化效率一定小于(填“一定小于”或“可以等于”)100%.2．能量转化和转移的方向性研究和事实都表明：能量的转化和转移具有方向性，或者说，能量的转化和转移具有不可逆性．3．第二类永动机不违反(填“违反”或“不违反”)

3、能量守恒定律，但违反(填“违反”或“不违反”)能量转化和转移的不可逆性，因此不可能制成．4．能源开发、利用与环境保护(1)煤、石油、天然气等化石燃料是目前所用的主要能源，是不可(填“可以”或“不可”)再生的．(2)能源的可持续发展战略：尽可能地开发和利用各种新能源，千方百计地提高不可再生能源的合理利用率和转化效率，并且厉行节约，避免浪费．[即学即用]1．判断下列说法的正误．(1)任何能量之间的转化都遵循能量守恒定律．(√)(2)因为能量守恒，所以我们不需要节能．(×)(3)能量的转化和转移具有不可逆性．(√)(4)任何机器的能量转化效率都低于100%.(√)(5)第一类永动机不能制成是因

4、为违反了能量守恒定律．(√)(6)第二类永动机不可能制成是因为违反了能量守恒定律．(×)2．一个质量为60kg的登山运动员，他登山时平均每小时登高500m(竖直高度)，已知人体内将化学能转化为机械能的效率为25%，那么他在3h内消耗的化学能为________J．(g取10m/s2)答案　3.6×106J解析　3h内增加的机械能ΔE＝mgh＝60×10×500×3J＝9×105J消耗的化学能E＝＝＝3.6×106J.一、对能量守恒定律的理解[导学探究]　(1)在验证机械能守恒定律的实验中，计算结果发现，重物减少的重力势能的值总大于增加的动能的值，即机械能的总量在减少．机械能减少的原因是什么

5、？减少的部分机械能是消失了吗？(2)请说明下列现象中能量是如何转化或转移的？①植物进行光合作用．②放在火炉旁的冰融化变热．③电流通过灯泡，灯泡发光．答案　(1)机械能减少的原因是由于要克服摩擦阻力和空气阻力做功，机械能转化成了内能．不是．(2)①光能转化为化学能②内能由火炉转移到冰③电能转化为光能[知识深化]1．适用范围：能量守恒定律是贯穿物理学的基本规律，是各种自然现象中普遍适用的一条规律．2．能量守恒定律的理解某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加，且减少量和增加量一定相等．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．例1　(多选)从光滑斜面上滚下的

6、物体，最后停止在粗糙的水平面上，说明(　　)A．在斜面上滚动时，只有动能和势能的相互转化B．在斜面上滚动时，有部分势能转化为内能C．在水平面上滚动时，总能量正在消失D．在水平面上滚动时，机械能转化为内能，总能量守恒答案　AD解析　在斜面上滚动时，只有重力做功，只发生动能和势能的相互转化；在水平面上滚动时，有摩擦力做功，机械能转化为内能，总能量是守恒的．二、能量守恒定律的应用1．能量守恒定律的表达式(1)从不同状态看，E初＝E末．(2)从能的转化角度看，ΔE增＝ΔE减．(3)从能的转移角度看，ΔEA增＝ΔEB减．2．能量守恒定律应用的关键步骤：(1)明确研究对象和研究过程．(2)找全参与转

7、化或转移的能量，明确哪些能量增加，哪些能量减少．(3)列出增加量和减少量之间的守恒式．例2　如图1所示，皮带的速度是3m/s，两圆心的距离s＝4.5m，现将m＝1kg的小物体轻放在左轮正上方的皮带上，物体与皮带间的动摩擦因数μ＝0.15，电动机带动皮带将物体从左轮运送到右轮正上方时，求：(g取10m/s2)图1(1)小物体获得的动能Ek；(2)这一过程摩擦产生的热量Q；(3)这一过程电动机多消耗的电能E.答案　(1)4.5J　(2)