高中物理 第4章 能量守恒与可持续发展 4.3+4.4 能量的转化与守恒 能源与可持续发展教师用书 沪科版必修.doc

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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知识脉络1.知道自然界中存在多种形式的能量，并且可以相互转化．2.掌握能量守恒定律并会应用．(重点)3.知道第一类、第二类永动机是不可能制成的．(难点)4.通过实例分析，理解节约能源的意义．(重点)能量转化与守恒1．能量的多样性和相互转化(1)能量的多样性自然界中能量的形式多种多样，例如：机械能、内能、电磁能、核能、化学能等．(2)能量的转化不同形式的能量之间可以相互转化，在转化过程中能量是守恒的．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

2、另一个物体，在转化或转移的过程中其总量不变．(2)意义①揭示了自然界各种运动形式不仅具有多样性，而且具有统一性．②宣告“第一类永动机”不可能制成．1．能量守恒定律是自然界中最基本、最普遍的规律．(√)2．随着科技的发展，“第一类永动机”是可以制成的．(×)3．不同形式的能量之间可以相互转化，因而必有损耗，所以能量是不守恒的．(×)1．如图431小朋友沿滑梯向下滑动过程中，他们身上发生了哪些能量间的转化？小朋友的机械能守恒吗？图431【提示】　小朋友下滑时，重力势能减少，动能增加，同时他们与滑梯的内能也增加；小朋友的机械能减少，一部分转化为内能．2．近几年流行一种“自发

3、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？【提示】　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．“神舟十号”飞船返回舱进入地球大气层以后，由于它的高速下落，而与空气发生剧烈摩擦，返回舱的表面温度达到1000摄氏度．图432探讨1：进入大气层很长一段

4、时间，返回舱加速下落，返回舱表面温度逐渐升高．该过程动能和势能怎么变化？机械能守恒吗？【提示】　该过程动能增加，势能减少，机械能不守恒．探讨2：返回舱表面温度越高，内能越大．该过程中什么能向什么能转化？机械能和内能的总量变化吗？【提示】　该过程机械能向内能转化．根据能量守恒定律，机械能和内能的总量不变．1．对能量守恒定律的理解(1)适用条件能量守恒定律是普遍适用的，对宏观世界与微观世界、高速运动与低速运动都成立．(2)意义能量守恒定律揭示了各种运动形式的统一性，它把机械的、热的、光的、电的、磁的、化学的、生物的等现象联系起来，告诉人们自然科学是相互联系、相互统一的，能

5、量之间的转化反映了物质的运动形式的变化．2．能量转化和守恒定律的实际应用问题列能量守恒表达式时的两条基本思路：(1)某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加，且减少量一定和增加量相等；(2)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．1．如图433所示，一小孩从公园中粗糙的滑梯上自由加速滑下，其能量的变化情况是(　　)图433A．重力势能减小，动能不变，机械能减小，总能量减小B．重力势能减小，动能增加，机械能减小，总能量不变C．重力势能减小，动能增加，机械能增加，总能量增加D．重力势能减小，动能增加，机械能守恒，总能量不变【解析】　由能

6、量守恒定律可知，小孩在下滑过程中总能量守恒，故A、C均错；由于摩擦力要做负功，机械能不守恒，故D错；下滑过程中重力势能向动能和内能转化，故只有B正确．【答案】　B2．(多选)升降机底板上放一质量为100kg的物体，物体随升降机由静止开始竖直向上移动5m时速度达到4m/s，则此过程中(g取10m/s2)(　　)A．升降机对物体做功5800JB．合外力对物体做功5800JC．物体的重力势能增加5000JD．物体的机械能增加800J【解析】　根据动能定理得：W升－mgh＝mv2，可解得W升＝5800J，A正确；合外力做功为mv2＝×100×42J＝800J，B错误；物体重力

7、势能增加mgh＝100×10×5J＝5000J，C正确；物体机械能增加E＝Fh＝W升＝5800J，D错误．【答案】　AC3．如图434所示，皮带的速度是3m/s，两圆心距离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，皮带不打滑，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434(1)小物体获得的动能Ek；(2)这一过程摩擦产生的热量Q；(3)这一过程电动机消耗的电能E.【解析】　(1)由μmg＝ma可求得a＝1.5m/s2，因为μmgx＝mv2所以物体加速阶段运动的位