第七章第10节能量守恒定律与能源
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§7.10 能量守恒定律与能源
§7.10 能量守恒定律与能源《§710 能量守恒定律与能源》在我们生活的这个世界里，能量守恒定律就像一个默默守护着万物运行规律的神秘法则。
它简单却又无比深刻，影响着我们身边的每一个角落。
那什么是能量守恒定律呢？简单来说，就是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，而在这个转化和转移的过程中，能量的总量始终保持不变。
想象一下，你用力把一个皮球抛向空中，皮球在上升的过程中，它的速度逐渐变慢，动能在减小，但高度在增加，势能在增大。
当皮球达到最高点时，动能变为零，势能达到最大。
然后皮球开始下落，势能又逐渐转化为动能，速度越来越快。
在整个过程中，皮球的能量总量始终没有改变，只是动能和势能在不断地相互转换。
再比如，一辆汽车在行驶中，燃料燃烧产生的化学能转化为热能和机械能，机械能让汽车能够前进，而热能则通过散热等方式散失到周围环境中。
即便汽车最终停下来，能量也没有消失，只是以不同的形式存在于周围。
能量守恒定律的发现，对于人类认识世界和利用能源有着极其重要的意义。
它让我们明白，想要获得更多的某种形式的能量，就必须付出相应的代价，通过其他形式的能量转化而来。
说到能源，这可是人类社会发展的重要支撑。
从最早的木材燃烧获取热能，到煤炭、石油、天然气等化石能源的大规模使用，再到如今对太阳能、风能、水能等可再生能源的不断探索和开发，能源的发展历程也是人类文明进步的一个重要标志。
化石能源在过去的几个世纪里为人类社会的发展做出了巨大的贡献。
它们能量密度高，使用方便，使得工业生产得以大规模进行，交通运输变得更加便捷，人们的生活水平得到了极大的提高。
但同时，过度依赖化石能源也带来了一系列严重的问题。
首先，化石能源是有限的。
随着人类的不断开采和使用，它们的储量越来越少。
按照目前的消耗速度，煤炭、石油和天然气在未来几十年到几百年内可能就会枯竭。
这就迫使我们必须寻找新的能源来满足未来的需求。
新人教 必修二高中物理7.10《能量守恒定律与能源》课件
二、能源和能量耗散
1. 能源：指能够提供可利用能量的物质。 2. 人类利用能源大致经历了三个时期，即柴薪时期，煤 炭时期，石油时期。
3. 能量耗散：内能一旦流散出去，就无法自动聚集起来 供人类重新利用。
能量耗散表明
在能源利用的过程中，即在能量的转化过程中，能量 在数量上并没有减少。但是在可利用的品质上降低了，从 便于利用变为不便于利用了。这是节约能源的根本原因。
第七章：机械能守恒定律
第 10 节：能量守恒定律与能源
1.了解各种不同形式的能,知道能量是一个重要的物理量。
2.知道确立能量守恒定律的两类重要事实。
3.能够叙述能量守恒定律的内容,会用能量守恒的观点分析、 解释一些实际问题。
4.认识建立能量守恒定律的重大意义。
5.了解能量耗散,了解自然界宏观过程中能量守恒以及能量转 化和转移的方向性,认识提高能量利用效率的重要性。
1. 下列说法中正确的是 ( ABCD )
A. 不同形式能量的转化是通过做功来实现的 B. 做功的过程总是伴随着能量的转化（或转移） C. 某种形式的能量增加 10 J，一定有其他形式的能量 减少 10 J D. 某个物体的能量减少 10 J，一定有其他物体的能量 增加 10 J
2. 自由摆动的秋千幅度越来越小，直至最后停止摆动，
对于该过程，下列说法正确的是 ( C )
A. 机械能守恒 B. 能量正在消失 C. 减少的机械能转化为内能 D. 只有动能和势能相互转化
3. 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 ( B )
A. 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
18-19 第7章 10.能量守恒定律与能源
究
• 攻
(5)电能、焦炭、氢能属于一次能源．
重
难
(6)冒起的煤烟和散开的炭灰可以重新合成一堆煤炭．
当
堂
达
标
( √)
• 固
双
( √) 基
( ×)
课
( √)
时 分
( ×)
层 作
业
( ×)
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自
当
主
堂
预
达
习 •
2．煤、石油、天然气和生物质能作为能源的共同特点是( )
标 •
探
固
新
A．都为可再生能源，取之不尽，用之不竭
难
返 首 页
自
如图 7-10-5 所示，电动机带动水平传送带以速度 v 匀速传动，一 当
主
堂
预 质量为 m 的小木块由静止轻放在传送带上．若小木块与传送带之间的动摩擦因 达
习
标
• 探
数为 μ，当小木块与传送带相对静止时，求：
• 固
新
双
知
(1)小木块的位移；
基
(2)传送带转过的路程；
合
作 探
(3)小木块获得的动能；
＝mgh 和 Ek＝12mv2 知，其重力势能增加，动能增加，故机械能增加，D 正确．]
课 时 分 层 作 业
难
返 首 页
自
4．一个盛水袋，某人从侧面缓慢推装液体的袋壁使它变形至如图 7-10-2 当
主 预
所示位置，则此过程中袋和液体的重心将(
)
堂 达
习
标
•
•
探 新
A．逐渐升高
固 双
知
基
B．逐渐降低
课 时 分 层 作 业
课件人教版高中物理必修2 第七章第10节能量守恒定律与能源
)
(2)太阳照射到地球上的光能转化成了其他形式的能量，但照 射到宇宙空间的能量都消失了．( )
(3)在水平路面行驶的汽车，关闭油门后慢慢停下来，说明能 量正在消失．(
提示：(1)×
)
(3)×
(2)×
栏目 导引
第七章
机械能守恒定律
二、能源和能量耗散 1．能量耗散：燃料燃烧时把自己的热量释放出去，电池中的
提示：(1)√
(2)×
(3)×
栏目 导引
第七章
机械能守恒定律
知识点一
能量守恒定律的应用
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．表达式 (1)E 初＝E 末和． (2)Δ E 增＝Δ E 减，增加的那些能量的增加量等于减少的那些 能量的减少量．
W 弹＝Ep1－Ep2
栏目 导引
第七章
机械能守恒定律
功 合力做功 除重力(或系 统内弹力)外 其他力做功 正功 负功 正功 负功
能的变化 动能增加 动能减少 机械能增加 机械能减少 动能 变化 机械 能变 化
表达式 W 合＝ Ek2－Ek1
W 外＝E2－E1
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第七章
机械能守恒定律
(多选 )(2016· 桂林高一检测 )如图 所示，高 h＝2 m 的曲面固定不动．一个 质量为 1 kg 的物体，由静止开始从曲面 的顶点滑下，滑到底端时的速度大小为 4 m/s.g 取 10 m/s2.在此过程中，下列说法正确的是( A．物体克服摩擦力做功 20 J B．物体的动能增加了 8 J C．物体的重力势能减少了 20 J D．曲面对物体的支持力对物体不做功
栏目 导引
第七章
机械能守恒定律
课件8： 7.10 能量守恒定律与能源
答案： AC
[变式训练] 1．行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下来；流星在夜空 中坠落并发出明亮的光焰；降落伞在空中匀速下降；条形磁铁在下落 过程中穿过闭合线圈，线圈中产生电流。上述不同现象中所包含的相 同的物理过程是( ) A．物体的动能转化为其他形式的能 B．物体的势能转化为其他形式的能 C．物体的机械能转化为其他形式的能 D．其他形式的能转化为物体的机械能
1 从 A 到 C 有 mgh＝Wf＋Ep，从 C 到 A 有2mv2＋Ep＝mgh＋Wf，联立
1
1
解得：Wf＝4mv2，Ep＝mgh－4mv2，所以 B 正确，C 错误；根据能量
1
1
守恒，从 A 到 B 有 mgh1＝2mvB2 1＋ΔEp1＋Wf1，从 C 到 B 有2mv2＋ΔEp2
1
1
＝2mvB2 2＋Wf2＋mgh2，又有2mv2＋Ep＝mgh＋Wf，联立可得 vB2>vB1，
1 C．F 与 Ff 对物体做的功等于物体机械能的增量，即(F－Ff)h＝2 mv2＋mgh D．物体所受合力做的功，等于物体动能的增量，即
1 (F－Ff－mg)h＝2mv2
解析： 根据动能定理，物体所受合力做的功，等于物体动能的 1
增量，即(F－Ff－mg)h＝2mv2，故选项 A 错误，D 正确；除重 力、弹力之外的其他力所做的功等于物体机械能的变化量，即(F 1
1 由能量守恒定律得2mv2＝Ep＋μmgd 以上各式联立得 Ep＝mgh－μmgd。 (3)物块 A 被弹回的过程中，克服摩擦力所做的功仍为 W＝μmgd 由能量守恒定律得 Ep＝μmgd＋mgh′ 所以物块 A 能够上升的最大高度为 h′＝h－2μd。
答案： (1) 2gh (2)mgh－μmgd (3)h－2μd
[变式训练] 1．行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下来；流星在夜空 中坠落并发出明亮的光焰；降落伞在空中匀速下降；条形磁铁在下落 过程中穿过闭合线圈，线圈中产生电流。上述不同现象中所包含的相 同的物理过程是( ) A．物体的动能转化为其他形式的能 B．物体的势能转化为其他形式的能 C．物体的机械能转化为其他形式的能 D．其他形式的能转化为物体的机械能
1 从 A 到 C 有 mgh＝Wf＋Ep，从 C 到 A 有2mv2＋Ep＝mgh＋Wf，联立
1
1
解得：Wf＝4mv2，Ep＝mgh－4mv2，所以 B 正确，C 错误；根据能量
1
1
守恒，从 A 到 B 有 mgh1＝2mvB2 1＋ΔEp1＋Wf1，从 C 到 B 有2mv2＋ΔEp2
1
1
＝2mvB2 2＋Wf2＋mgh2，又有2mv2＋Ep＝mgh＋Wf，联立可得 vB2>vB1，
1 C．F 与 Ff 对物体做的功等于物体机械能的增量，即(F－Ff)h＝2 mv2＋mgh D．物体所受合力做的功，等于物体动能的增量，即
1 (F－Ff－mg)h＝2mv2
解析： 根据动能定理，物体所受合力做的功，等于物体动能的 1
增量，即(F－Ff－mg)h＝2mv2，故选项 A 错误，D 正确；除重 力、弹力之外的其他力所做的功等于物体机械能的变化量，即(F 1
1 由能量守恒定律得2mv2＝Ep＋μmgd 以上各式联立得 Ep＝mgh－μmgd。 (3)物块 A 被弹回的过程中，克服摩擦力所做的功仍为 W＝μmgd 由能量守恒定律得 Ep＝μmgd＋mgh′ 所以物块 A 能够上升的最大高度为 h′＝h－2μd。
答案： (1) 2gh (2)mgh－μmgd (3)h－2μd
课件6： 7.10 能量守恒定律与能源
题型3•开放·探究 例 3.液体能够沿着很细的毛细管上升一段距离而高出原来的液 面，这种现象叫做毛细现象。棉线浸在煤油中，煤油会沿着棉 线上升一段较大的高度，有人根据这一现象制造了一台可以源 源不断地对外做功的机器，如图所示。试根据能的转化和守恒 定律，分析说明这台装置能够正常工作吗？若不能正常工作， 原因可能出现在哪里？
答案：(1)3.125 s (2)12.5 J
点评：传送带模型问题的分析流程：
变式 2.如图所示，质量为 M 的小车静止放在光滑的水平面上，质 量为 m 的物体(可视为质点)放在小车的一端。受到水平恒力 F 作 用后，物体由静止开始运动，设小车与物体间的摩擦力为 Ff ，车 长为 L，车发生的位移为 s 时，物体从小车一端运动到另一端，下 列说法正确的是 ( )
解析：由能量转化和守恒定律可知，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。
二、能的转化和守恒定律的应用 1．表达式ΔE1减＝ΔE2增 2．含义 (1)某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加，且减
A．物体具有的动能为(F－ Ff )(s＋L) B．小车具有的动能为 Ff s C．这一过程中物体与车之间产生的热量为 Ff (s＋L) D．物体克服摩擦力所做的功为Ff (s＋L)
答案：ABD
解析：物体受到重力、支持力、拉力和摩擦力，根据动能定理， 有ΔEk＝(F－ Ff )(L＋s)，故A正确；小车受到重力、支持力、压 力和摩擦力，根据动能定理，有ΔEk′＝ Ff s，故B正确；物体在 摩擦力作用下前进的距离为(L＋s)，物体克服摩擦力所做的功 为W克＝ Ff (L＋s)，故D正确；根据功能关系，小物体和木板系 统 增 加 的 内 能 等 于 它 们 相 对 运 动 克 服 摩 擦 力 做 的 功 ， 即 Q ＝ Ff L，故C错误。
高中物理 第七章 机械能守恒定律 第10节 能量守恒定律与能源课件 高中物理课件
2021/12/10
第二十三页，共三十七页。
2．(多选)一质量为 m 的物体，在距地面高 h 处以13g 的加速度由静
止竖直下落到地面，下列说法中正确的是
()
A．物体的重力势能减少13mgh
B．物体的机械能减少23mgh
C．物体的动能增加13mgh
D．物体的重力做的功为 mgh
2021/12/10
2021/12/10
第十一页，共三十七页。
[审题指导] (1)管内液体至最终停止运动时，液体的重力势能减小了。 (2)系统机械能的减少量等于系统内能的改变量。 [解析] 去掉右侧盖板之后，液体向左侧流动， 最终两侧液面相平，液体的重力势能减少，减少的重 力势能转化为内能。如图所示，最终状态可等效为右 侧12h 的液柱移到左侧管中，即增加的内能等于该液 柱减少的重力势能，则 Q＝18mg·12h＝116mgh，故 A 正确。 [答案] A
C．撤去拉力，重物 P 在任一段运动过程中，重力势能的增加量 一定等于弹性势能的减少量
D．撤去拉力，重物 P 在某段运动过程中，重力势能的增加量可 能等于弹性势能的减少量
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第十六页，共三十七页。
解析：选 BD 向下拉的某段过程中，弹簧的拉力等于重力 和外力的和，重力势能的减少量一定小于弹性势能的增加 量，故 A 错误，B 正确；撤去拉力，重物 P 在运动过程中， 重力和弹簧的弹力做功，弹性势能的减小量等于重力势能 的增加量和重物动能的增加量的和，故 C 错误；撤去拉力 后，若某段运动过程中，重物 P 的动能变化量为 0，则重 力势能的增加量等于弹性势能的减小量，故 D 正确。
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第十三页，共三十七页。
1．(多选)行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下；流星在夜
7-10 能量守恒定律与能源-高中物理课件(人教版必修二)
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：例如运动的甲钢球碰击静止的乙钢球、在热传递过程中等等。
特点：能量的形式没有变
能量转化：例如小朋友滑滑梯、水力发电、火力发电、电流通过电热器 时等等。 特点：能量的形式发生变化
例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 ）
证明
∵ W合 = WG + W弹 + W其他 = ΔE动 又ΔE = ΔE重 + ΔE弹 + ΔE动 WG = -ΔE重, W弹 = -ΔE弹. ∴ W其他 = ΔE
当WG外＞0时，△E＞0，机械能增加
当WG外＜0时，△E＜0，机械能减少
【深化理解】
(1)能量既可通过做功的方式实现不同形式的能量之间的转化,也可在同一物 体的不同部分或不同物体间进行转移。
解：根据动能定理，有
WG W f
1 2
mv22
1 2
mv12
取地面为参考平面，有：
WG mgh1 mgh2
Wf
1 2
mv22
1 2
mv12
mgh2
mgh1
1 2
mv22
mgh2
1 2
mv12
mgh1
E2
E1
E
1.下列对能的转化和守恒定律的认识正确的是 ( ABC ) A.某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加 B.某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加 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，说明机械能消失了
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2．合作探究——议一议
结束
(1) 一个叫丹尼斯·李(Dennis Lee)的美国人在《美
国今日》《新闻周刊》等全国性报刊上刊登大幅
广告，在全美各地表演，展示其号称无需任何
能源的发电机。
你认为这种发电机能造出来吗？
提示：不能。能量守恒定律是自然界最普遍、最重要、最可靠
的规律之一，物体间只能发生能量的转化或转移，但总能量不
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结束
利用能量转化与转移解题的两点注意 (1)能量既可通过做功的方式实现不同形式的能量之间的 转化，也可在同一物体的不同部分或不同物体间进行转移。 (2)能量在转化与转移过程中，能量的总量保持不变。利用 能量守恒定律解题的关键是正确分析有多少种能量变化，分析 时避免出现遗漏。
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结束
1．自主思考——判一判
(1)当一个物体的能量减少时，一定有其他物体的能量增多。 (√ )
(2)做功越多，能量的转化也越多。
(√ )
(3)外力对物体不做功，这个物体就没有能量。
(× )
(4)煤、石油、天然气属于常规能源。
(√ )
(5)电能、焦炭、氢能属于一次能源。
(× )
(6)冒起的煤烟和散开的炭灰可以重新合成一堆煤炭。
有同种液体，液体质量为 m。在管口右端用盖板 A
密闭，两边液面高度差为 h，U 形管内液体的总长
度为 4h，先拿去盖板，液体开始运动，由于管壁
的阻力作用，最终管内液体停止运动，则该过程
中产生的内能为
()
A．116mgh
B．18mgh
C．14mgh D．12mgh
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[审题指导]
结束
3．能量耗散反映了能量转化的宏观方向性，所以 能源的利用是有条件的，也是有代价的，自然 界的能量虽然守恒，但还是要节约能源。
4．功和能量的关系：功是能量转化的量度。
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结束
一、能量守恒定律 1．建立能量守恒定律的两个重要事实 (1)确认了永动机的_不__可__能__性。 (2)发现了各种自然现象之间能量的 相互联系 与 转化 。
提示：①我国的能源结构主要以煤为主；我国的能源消耗中不可 再生能源占据的比例过大，结构不合理；我国能源消耗中可再生 能源的比例过小。 ②建议：节能降耗；开发新能源；开发可再生能源(如太阳能、 风能等)。
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结束
能量守恒定律的应用
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．表达式 (1)E 初＝E 末，初状态各种能量的总和等于末状态各种能量的总和。 (2)ΔE 增＝ΔE 减，增加的那些能量的增加量等于减少的那些能量的 减少量。
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结束
1．(多选)行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下；流星在夜
空中坠落并发出明亮的火焰；降落伞在空中匀速下降；条形磁铁
在下落过程中穿过闭合线圈，线圈中产生电流。上述不同现象中
所包含的相同的物理过程是
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二、能源和能量耗散 1．能源与人类社会
人类对能源的利用大致经历了三个时期，即柴薪时期、_煤__炭__时 期、_石__油__时期。自工业革命以来，煤和_石__油__成为人类的主要能源。
2．能量耗散 燃料燃烧时一旦把自己的热量释放出去，就不会再次自动聚集 起来供人类重新利用。电池中的化学能转化为电能，电能又通过灯 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起来重新利用。
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结束
3．应用步骤 (1)明确研究对象及研究过程。 (2)明确该过程中，哪些形式的能量在变化。 (3)确定参与转化的能量中，哪些能量增加，哪些能量减少。 (4)列出增加的能量和减少的能量之间的守恒式(或初、末状态 能量相等的守恒式)。
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结束
[典例] 如图所示，一个粗细均匀的 U 形管内装
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结束
3．能源危机的含义 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_虽__未__减__少__，但在可利用的品质上_降__低__了__，从便于利用的变成 _不__便__于__利__用__的了。
4．能量转化的方向性与节约能源的必要性 _能__量__耗__散___反映了能量转化的宏观过程具有方向性。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 _守__恒__，但还是很有必要节约能源。
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结束
2．内容 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，能量的总量_保__持__不__变__。 3．意义 能量守恒定律的建立，是人类认识自然的一次重大飞跃。它 是最_普__遍__、最_重__要__、最_可__靠__的自然规律之一，而且是大自然普 遍和谐性的一种表现形式。
变，任何不消耗其他能量而源源不断地产生电
能，违背了能量守恒，因此这种发电机不能制造出来。
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(2)如图所示是我国能源结构的统计图，
结束
请根据此图数据完成下面两个问题：
①总结出我国能源结构或能源现状的规律。
②试着提出解决这种现状的合理化建议。
第 10 节
结束
能量守恒定律与能源
1．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， 能量的总量保持不变，这个规律叫做能量守恒 定律。
2．能量耗散是指可利用的能源最终变成了周围环 境的内能，我们无法把这些散失的能量收集起 来重新利用。
(1)管内液体至最终停止运动时，液体的重力势能减小了。
(2)系统机械能的减少量等于系统内能的改变量。 [解析] 去掉右侧盖板之后，液体向左侧流动，
最终两侧液面相平，液体的重力势能减少，减少的重
力势能转化为内能。如图所示，最终状态可等效为右
侧12h 的液柱移到左侧管中，即增加的内能等于该液
柱减少的重力势能，则 Q＝18mg·12h＝116mgh，故 A 正确。 [答案] A