7.10能量守恒定律与能源 分享资料
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第十节能量守恒定律和能源
分析：根据动能定理，有
1 2 1 2 WG W f mv2 mv1 2 2
下落过程中重力对物体做功，重力做功在数值 上等于物体重力势能的变化量。取地面为参考 平面，有：
WG mgh1 mgh2
由以上两式可以得到：
1 1 2 2 W f mv2 mv1 mgh2 mgh1 2 2
②定律的表达式
E初＝E终 ；△E增＝△E减
③内涵：能够对外做功的物体具有能量； 能量具有多种形式，不同形式的能量之间可以相互 转化；能量也可以从一个物体转移到另一个物体； 能量在转化或转移过程中总量保持不变； 不同形式能量之间的转化是通过做功实现的。 ④说明： a.该定律是贯穿整个物理学的基本规律之一，是学习 物理学的一条主线。 b.要分清系统中有多少种形式的能，发生了哪些转化 和转移。 c.系统克服摩擦力所做的总功等于系统机械能的减少 量，滑动摩擦力与相对距离的乘积在数值上等于系统 产生的内能，即Q＝FL相
7.10能量守恒定律与能源
学习目标
• 1：理解能量守恒定律，知道能源和能量 的散耗。 • 2：通过对生活中能量转化的实例分析理 解能量守恒定律的确切含义。 • 3：感知我们周围的能源耗散树立节能意 识。
我们已经学过了好几种形式的能量了，那么 到底如何定义能量呢？
一.能量的概念
一个物体能够对外做功，我们就说这个物 体具有能量。
动能的变化 重力势能的变化
弹性势能的变化
WG= E重
3.弹簧弹力做功
W弹= E弹
4.除重力（或系统内 机械能变化 弹力）外其它力做功 W其它= E机
功能原理介绍：
质量为m的物体下落过程中，经 过高度h1处速度为v1，下落至高 度h2处速度为v2，空气阻力恒为f ， 分析由h1下落到h2过程中机械能 的变化。
《能量守恒定律与能源》 知识清单
《能量守恒定律与能源》知识清单一、能量守恒定律能量守恒定律是自然界的基本定律之一，它指出在一个封闭系统中，能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只会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物体，而总的能量保持不变。
这个定律具有极其广泛的应用和重要意义。
比如，在机械运动中，动能和势能可以相互转化，但总能量不变。
当一个物体从高处下落时，重力势能逐渐减小，而动能逐渐增加，在不考虑空气阻力的情况下，势能的减少量等于动能的增加量。
在热学领域，热能和其他形式的能量也遵循能量守恒定律。
例如，燃料燃烧时，化学能转化为热能，如果用这些热能来驱动机器做功，一部分热能又会转化为机械能。
能量守恒定律还可以解释许多日常生活中的现象。
比如，我们使用的电灯，电能转化为光能和热能；汽车的发动机，燃料的化学能转化为机械能和热能。
二、能源的定义与分类能源，简单来说，就是能够为人类提供能量的物质或资源。
按照能源的形成和来源，可以分为以下几类：1、一次能源：直接来自自然界，未经加工转换的能源。
比如，煤炭、石油、天然气、风能、水能、太阳能等。
2、二次能源：由一次能源经过加工转换以后得到的能源。
例如，电能、汽油、柴油、氢能等。
按照能源能否再生，又可以分为：1、可再生能源：在自然界中可以不断再生、永续利用的能源。
像太阳能、风能、水能、生物质能等。
2、不可再生能源：在自然界中经过亿万年形成，短期内无法恢复且随着大规模开发利用，储量越来越少总有枯竭一天的能源。
典型的有煤炭、石油、天然气等化石能源。
三、常见能源的特点1、煤炭煤炭是一种重要的化石能源，具有储量丰富、分布广泛的特点。
但煤炭的使用会带来严重的环境污染，如产生大量的二氧化碳、二氧化硫等有害气体。
2、石油石油是现代工业的“血液”，广泛用于交通运输、化工等领域。
然而，石油资源的分布不均，且开采和使用过程中也会对环境造成污染。
3、天然气相对煤炭和石油，天然气是一种较为清洁的化石能源，燃烧产生的污染物较少。
7.10能量守恒定律与能源
能量耗散
由于取暖和使用电器，室内温度比室外高。热 量散失到室外后，不能回收重新利用。
这种现象叫做能量的耗散．
能量耗散
在能源的利用过程中，即在能量的转化
过程中，能量在数量上并未减少，但从便于 利用变成不便于利用的了。 这是能源危机更深层次的含义，也是 “自然界的能量虽然守恒，但还是要节约能 源”的根本原因。
内 容
某种形式的能减少，一定有其他形式的能量增加，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。
永动机
蒸汽机消耗煤炭，内燃机消耗汽油或柴油，电 动机消耗电力，有没有一种机器，它不消耗任 何燃料或动力，却可以不停地运转，源源不断 的对外做功呢？这种机器被称为永动机。
10
能量守恒定律与能源
能源
能源：凡是能够提供可利用能量的物质统称为 能源 能源的分类 一次能源和二次能源 可再生能源与不可再生能源 常规能源与新能源 清洁能源与非清洁能源
能量守恒定律
能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只 能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个 物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中 其总量不变 。
我们要节约的是什么能源？
环境污染
小结
一、能量守恒定律
能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一
种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移
到另外一个物体，而在转化和转移的过程中，
能量的总和保持不变．
二、能量耗散
1．内容：能量转化具有3．永动机是不可能制成的．
随堂练习
随堂练习
6、一个物体沿粗糙斜面匀速滑下，则下列说法
正确的是（ D ）
A、物体机械能不变，内能也不变 B、物体机械能减小，内能不变 C、物体机械能减小，内能增大，机械能与内 能总量减小
高中物理必修二课件-7.10能量守恒定律与能源9-人教版
题型3 功能关系在传送带类问题中的应用
【例飞3】机场上运送行李的装置为
一水平放置的环形传送带,传送带 Nhomakorabea的总质量为M,其俯视图如图4所示.
现开启电动机,传送带达到稳定运
图4
行的速度v后,将行李依次轻轻放到传送带上.若有 n件质量均为m的行李需通过传送带运送给旅客.
假设在转弯处行李与传送带无相对滑动,忽略皮
素能提升
1.物体只在重力和一个不为零的向上的拉力作用下, 分别做了匀速上升、加速上升和减速上升三种运 动.在这三种情况下物体机械能的变化情况是( ) D A.匀速上升机械能不变,加速上升机械能增加,减 速上升机械能减小 B.匀速上升和加速上升机械能增加,减速上升机械 能减小 C.由于该拉力与重力大小的关系不明确,所以不能 确定物体机械能的变化情况 D.三种情况中,物体的机械能均增加 解析 在三种情况下,外力均对物体做了正功,所 以物体的机械能均增加,故D正确.
B.小球和弹簧组成的系统机械能逐渐增大
C.小球的动能逐渐增大
速直线运动,B对,C错;如果全过程都有mg>F,则物体
的动能不断增大,故D项也正确.
答案 BD
4.如图8所示,一轻弹簧的左端固定,
右端与一小球相连,小球处于光滑
水平面上.现对小球施加一个方向
图8
水平向右的恒力F,使小球从静止开始运动,则小
球在向右运动的整个过程中( )
A.小球和弹簧组成的系统机械能守恒
在桌边,离地面高h2=0.3 m,当B、C从
图2
静止下降h1=0.3 m,C穿环而过,B被D挡住,不计
绳子质量和滑轮的摩擦,取g=10 m/s2,若开始时A
离桌边足够远.试求:
(1)物体C穿环瞬间的速度.
《能量守恒定律与能源》 讲义
《能量守恒定律与能源》讲义一、能量守恒定律的发现与发展在探索自然界的奥秘中，能量守恒定律无疑是一座重要的里程碑。
这一定律的发现并非一蹴而就，而是经过了众多科学家的不懈努力和逐步积累。
早在 19 世纪，科学家们就开始对各种形式的能量进行研究。
迈尔医生通过对人体新陈代谢的观察，提出了能量转化与守恒的思想。
焦耳则通过一系列精确的实验，定量地证明了电能与热能之间的转化关系，为能量守恒定律提供了坚实的实验基础。
亥姆霍兹在总结前人工作的基础上，系统地阐述了能量守恒定律。
他指出，能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会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物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。
能量守恒定律的发现，彻底改变了人们对自然界的认识。
它揭示了自然界中各种现象之间的内在联系，使得物理学的各个分支得以统一。
二、能量守恒定律的内涵能量守恒定律是自然界最基本的定律之一，它具有极其丰富的内涵。
首先，能量的形式多种多样，如机械能、内能、电能、光能、化学能等等。
这些不同形式的能量可以相互转化。
例如，当物体下落时，重力势能转化为动能；燃料燃烧时，化学能转化为内能。
其次，能量的转化和转移是有方向性的。
例如，热传递过程中，热量只能自发地从高温物体传递到低温物体，而不能反向传递。
这就导致了在实际的能量利用过程中，总会存在能量的损耗和浪费。
再者，能量守恒定律适用于一切宏观和微观的物理过程。
无论是宇宙天体的运行，还是原子、分子内部的微观粒子运动，都遵循着能量守恒定律。
三、能量守恒定律的应用能量守恒定律在生活和科学技术中有着广泛的应用。
在工程领域，例如汽车发动机的设计，就需要考虑燃料燃烧产生的能量如何有效地转化为机械能，以提高发动机的效率。
在能源开发方面，对太阳能、风能、水能等可再生能源的利用，也是基于能量守恒定律。
通过将这些能源转化为电能或其他形式的可用能源，为人类的生产和生活提供动力。
在日常生活中，我们使用的各种电器设备，如电灯、空调、冰箱等，其工作原理都离不开能量守恒定律。
《能量守恒定律与能源》课件
1
1
1
从 C 到 B 有2mv2＋ΔEp2＝2mv2B2＋Wf2＋mgh2，又有2mv2＋Ep＝mgh＋Wf，联立
可得 vB2>vB1，所以 D 正确。 答案： BD
如图所示，光滑坡道顶端距水平面高度为 h，质量为 m 的小物块 A 从坡道顶端由静止滑下，进入水平面上的滑道时无机械能损失，为使 A 制动，将 轻弹簧的一端固定在水平滑道延长线 M 处的墙上，另一端恰位于坡道的底端 O 点。已知在 OM 段，物块 A 与水平面间的动摩擦因数均为 μ，其余各处的摩擦不 计，重力加速度为 g，求：
功能关系的理解和应用
1．功能关系概述 (1)不同形式的能量之间的转化是通过做功实现的，做功的过程就是能量之间 转化的过程。 (2)功是能量转化的量度。做了多少功，就有多少能量发生转化。 2．功与能的关系 由于功是能量转化的量度，某种力做功往往与某一种具体形式的能量转化相 联系，具体功能关系如表：
功
能量转化
关系式
重力做功
重力势能的改变 WG＝－ΔEp
弹力做功
弹性势能的改变 WF＝－ΔEp
合外力做功
动能的改变 W 合＝ΔEk
除重力、系统内弹力以外的其他力做功 机械能的改变 W＝ΔE 机
两物体间滑动摩擦力对物体系统做功 内能的改变 Ff·x 相对＝Q
(多选)如图所示，一固定斜面倾角为 30°，一质量为 m 的小物块自
【规律方法】 运用能量守恒定律解题的基本思路
[变式训练] 2．(多选)如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端与一质量为 m、套在粗糙竖 直固定杆 A 处的圆环相连，弹簧水平且处于原长。圆环从 A 处由静止开始下滑， 经过 B 处的速度最大，到达 C 处的速度为零，AC＝h。圆环在 C 处获得一竖直向
7.10 能量守恒定律与能源 课件(人教版必修2)
核心要点突破
一、对功与能关系的理解 1．功是能量转化的量度 ． 不同形式的能量之间的转化是通过做功实现 的．做功的过程就是各种形式的能量之间转 化(或转移 的过程．且做了多少功，就有多 或转移)的过程．且做了多少功， 或转移 的过程 少能量发生转化(或转移 因此， 或转移)， 少能量发生转化 或转移 ，因此，功是能量 转化的量度． 转化的量认识
例1 (2011年浙江宁波高一检测 试说明下列 年浙江宁波高一检测)试说明下列 年浙江宁波高一检测
现象中能量是怎样转化的． 现象中能量是怎样转化的．
(1)在水平公路上行驶的汽车，发动机熄火之 在水平公路上行驶的汽车， 在水平公路上行驶的汽车 速度越来越小，最后停止． 后，速度越来越小，最后停止． (2)电风扇通电后开始转动，断电后转动着的 电风扇通电后开始转动， 电风扇通电后开始转动 风扇又慢慢停下来． 风扇又慢慢停下来． (3)火药爆炸产生燃气，子弹在燃气的推动下 火药爆炸产生燃气， 火药爆炸产生燃气 从枪膛发射出去，射穿一块钢板， 从枪膛发射出去，射穿一块钢板，速度减小 ． (4)用柴油机带动发电机发电，供给电动水泵 用柴油机带动发电机发电， 用柴油机带动发电机发电 抽水，把水从低处抽到高处． 抽水，把水从低处抽到高处．
2．不同形式的能量变化与不同的功对应 ． 能量的转化必须通过做功才能实现， 能量的转化必须通过做功才能实现，某种力 做功往往与某一具体形式的能量变化相联系 即功能关系． ，即功能关系． 常见的力做功与能量转化的对应关系如下( 常见的力做功与能量转化的对应关系如下 即功能关系) 即功能关系
即时突破， 即时应用 (即时突破，小试牛刀 即时突破 小试牛刀) 1．一质量为 kg的物体被人用手以 m/s ．一质量为1 的物体被人用手以2 的物体被人用手以 的速度竖直向上匀速提升1 ， 的速度竖直向上匀速提升 m，则下列说法 ) 正确的是(g取 正确的是 取10 m/s2)( A．物体上升过程中机械能守恒 ． B．物体的机械能增加10 J ．物体的机械能增加 C．合外力对物体做功2 J ．合外力对物体做功 D．物体克服重力做功2 J ．物体克服重力做功
能量守恒定律与能源 课件
●( 2 ) 电 风 扇 通 电 后 开 始 转 动 ， 断 电 后 转 动 着 的 风 扇 又 慢 慢停下来．
●( 3 ) 火 药 爆 炸 产 生 燃 气 ， 子 弹 在 燃 气 的 推 动 下 从 枪 膛 发 射出去，射穿一块钢板，速度减小．
●( 4 ) 用 柴 油 机 带 动 发 电 机 发 电 ， 供 给 电 动 水 泵 抽 水 ， 把 水从低处抽到高处．
特别提醒：某种形式的能量减少，一定存在 其他形式的能量增加，且减少量一定和增加 量相等．
●3 ． 用 能 量 守 恒 定 律 解 题 的 基 本 步 骤
●( 1 ) 分 清 有 多 少 种 形 式 的 能 ( 如 机 械 能 、 内 能 、 电 能 等 ) 在 变化．
●( 2 ) 分 别 列 出 减 少 的 能 量 Δ E 减 和 增 加 的 能 量 Δ E 增 的 表 达 式．
向性，所以能源的利用是有条件的，也是有代
价的，所以自然界的能量虽然____，但还是很
有必要节约能源．
守恒
●一、对功与能关系的理解
●1．功是能量转化的量度
●不同形式的能量之间的转化是通过做功实现 的．做功的过程就是各种形式的能量之间转化 (或转移)的过程．且做了多少功，就有多少能 量发生转化(或转移)，因此，功是能量转化的 量度．
●3．机械能守恒定律与能量守恒定律的关系
●机械能守恒定律是普遍的____能__量__守__恒__定的律特
种背景下一种特殊表现形式．
●二、能源和能量消散
●1．能量耗散
●燃料燃烧时把自己的热量释放出去，电池中的
化学能转化为电能，它又通过灯泡转化成___内_ 能 和_光__能_，热和光被其他物体吸收之后变成周围 环境的_内__能_，我们无法把这些散失的能量收集
●( 3 ) 火 药 爆 炸 产 生 燃 气 ， 子 弹 在 燃 气 的 推 动 下 从 枪 膛 发 射出去，射穿一块钢板，速度减小．
●( 4 ) 用 柴 油 机 带 动 发 电 机 发 电 ， 供 给 电 动 水 泵 抽 水 ， 把 水从低处抽到高处．
特别提醒：某种形式的能量减少，一定存在 其他形式的能量增加，且减少量一定和增加 量相等．
●3 ． 用 能 量 守 恒 定 律 解 题 的 基 本 步 骤
●( 1 ) 分 清 有 多 少 种 形 式 的 能 ( 如 机 械 能 、 内 能 、 电 能 等 ) 在 变化．
●( 2 ) 分 别 列 出 减 少 的 能 量 Δ E 减 和 增 加 的 能 量 Δ E 增 的 表 达 式．
向性，所以能源的利用是有条件的，也是有代
价的，所以自然界的能量虽然____，但还是很
有必要节约能源．
守恒
●一、对功与能关系的理解
●1．功是能量转化的量度
●不同形式的能量之间的转化是通过做功实现 的．做功的过程就是各种形式的能量之间转化 (或转移)的过程．且做了多少功，就有多少能 量发生转化(或转移)，因此，功是能量转化的 量度．
●3．机械能守恒定律与能量守恒定律的关系
●机械能守恒定律是普遍的____能__量__守__恒__定的律特
种背景下一种特殊表现形式．
●二、能源和能量消散
●1．能量耗散
●燃料燃烧时把自己的热量释放出去，电池中的
化学能转化为电能，它又通过灯泡转化成___内_ 能 和_光__能_，热和光被其他物体吸收之后变成周围 环境的_内__能_，我们无法把这些散失的能量收集
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2021/3/29
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六：功 能 原 理
除重力(弹力)外，其他外力对物体对所做的总功 WG外等于物体机械能的变化量△E
wG外 E E2 E1
Ek2 Ep2 Ek1 Ep1
当WG外＞0时，△E＞0，机械能增加
当WG外＜0时，△E＜0，机械能减少
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14
1、下列对能的转化和守恒定律的认识正确的是
人教版必修2
第七章 机械能守恒定律
第十节 能量守恒定律与能源
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1
我们已经学过了好几种形式的能量了，那么到底 如何定义能量呢？
一、能量的概念
一个物体能够对外做功，我们就说这个物体具有 能量。
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2
二、能量的多样性
对应于不同的运动形式，能的形式也是多种多的 ． 机械能对应机械运动，内能对应大量微观粒子的热 运动…….
①内容： 能量既不可会消灭，也不会创生，它只会 从一种形式转化为其他形式，或者从一个 物体转移到另一个物体，而在转化和转移 过程中，能量的总量保持不变．
②定律的表达式
E初＝E终 ；△E增＝△E减
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9
能量转换与守恒定律的内含
➢ 能够对外做功的物体具有能量； ➢ 能量具有多种形式，不同形式的能量之间可以
vD 水平射出。设 P 落回到轨道 AB 所需的时间为 t；由运动学
公式得 2l＝12gt2
⑦
P 落回到 AB 上的位置与 B 点之间的距离为 s＝vDt ⑧
联立⑥⑦⑧式得 s＝2 2l
⑨
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20
(2)为使 P 能滑上圆轨道，它到达 B 点时的速度不能小于零。
由①②式可知 5mgl>μMg·4l
⑩
要使 P 仍能沿圆轨道滑回，P 在圆轨道上的上升高度不能
超过半圆轨道的中点 C。由机械能守恒定律有12Mv2B≤Mgl ⑪
联立①②⑩⑪式得53m≤M<52m
⑫
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21
7．(2016·全国卷Ⅲ，24)如图，在竖直平
面内由14圆弧 AB 和12圆弧 BC 组成的光滑固 定轨道，两者在最低点 B 平滑连接。AB 弧
我们知道能量的形式：
机械能、内能、电能、太阳能、化学能、生物能、 原子能等．
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3
讨论与思考：
这些能量之间有联系吗？有什么联系呢？
太阳能的利用：太阳能转化为电能
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4
内燃机车：内能转化机械能
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5
水电站：水的机械能转化为电能
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6
水果电池：化学能转化为电能
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在一定条件下，各种形式的能量可以相互 转化和转移
能量转移： 运动的甲钢球碰击静止的乙钢球；
特点： 能量的形式没有变
能量转化：
小朋友滑滑梯； 水力发电；火力发电； 电流通过电热器时。
特点： 能量的形式发生变化
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1、指出下列现象中能量的转化或转移情况： （1）人在跑步时，身体发热（ 化学能转化为内能 ） （2）风吹动帆船前进（ 风的机械能转移到帆船上 ） （3）放在火炉旁的冷水变热（ 内能由火炉转移给水） （4）电流通过灯泡，灯泡发光（ 电能转化为光能 ） （5）植物进行光合作用（ 光能转化为化学能 ）
相互转化； ➢ 能量也可以从一个物体转移到另一个物体； ➢ 能量在转化或转移过程中总量保持不变； ➢ 不同形式能量之间的转化是通过做功实现的。
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说明：
a.该定律是贯穿整个物理学的基本规律之一， 是学习物理学的一条主线。
b.要分清系统中有多少种形式的能，发生了哪 些转化和转移。
c.系统克服摩擦力所做的总功等于系统机械能 的减少量，滑动摩擦力与相对距离的乘积在数 值上等于系统产生的内能，即Q＝Fl相
2021动到 D 点，其到达 D 点时的向心力不能
小于重力，即 P 此时的速度大小 v 应满足
mlv2－mg≥0
④
设 P 滑到 D 点时的速度为 vD，由机械能守恒定律得
12mv2B＝12mv2D＋mg·2l
⑤
联立③⑤式得 vD＝ 2gl
⑥
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vD 满足④式要求，故 P 能运动到 D 点，并从 D 点以速度
解析：(1)依题意，当弹簧竖直放置，长度被压缩至 l 时，
质量为 5m 的物体的动能为零，其重力势能转化为弹簧的弹性
势能。由机械能守恒定律，弹簧长度为 l 时的弹性势能
Ep＝5mgl
①
设 P 的质量为 M，到达 B 点时的速度大小为 vB，由能量
守恒定律得
Ep＝12Mv2B＋μMg·4l
②
联立①②式，取 M＝m 并代入题给数据得 vB＝ 6gl ③
（ ABC
）
A。某种形式的能减少，一定存在其他形式的 能增加
B。某个物体的能减少．必然有其他物体的能 增加
C。不需要任何外界的动力而持续对外做功的 机器——永动机是不可能制成的
D。石子从空中落下，最后静止在地面上，说
2021/3明/29 机械能消失了
15
8．(2016·全国卷Ⅱ，25)轻质弹簧原长为 2l，将弹簧竖直放 置在地面上，在其顶端将一质量为 5m 的物体由静止释放，当 弹簧被压缩到最短时，弹簧长度为 l。现将该弹簧水平放置，一 端固定在 A 点，另一端与物块 P 接触但不连接。AB 是长度为 5l 的水平轨道，B 端与半径为 l 的光滑半圆轨道 BCD 相切，半 圆的直径 BD 竖直，如图所示。物块 P 与 AB 间的动摩擦因数 μ＝0．5。用外力推动物块 P，将弹簧压缩至长度 l，然后释放， P 开始沿轨道运动，重力加速度大小为 g。
2021/3/29
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(1)若 P 的质量为 m，求 P 到达 B 点时速度的大小，以及 它离开圆轨道后落回到 AB 上的位置与 B 点间的距离；
(2)若 P 能滑上圆轨道，且仍能沿圆轨道滑下，求 P 的质量 的取值范围。
答案：(1) 6gl 2 2l (2)53m≤M<52m
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2021/3/29
7
三、能的转化
不同形式的能之间可以在一定条件的情况下相互 转化，而且在转化过程中总量保持不变。
四、功是能量转化的量度
不同形式的能量之间的转化是通过做功实现的。
重力做功：重力势能和其他能相互转化
弹力做功：弹性势能和其他能相互转化
合力做功：其他能与动能的相互转化
2021/3/29
8
五、能量守恒定律