高中物理第4章能量守恒与可持续发展4.3能量的转化与守恒学案沪科版必修2
沪科版必修2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
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中微子的发现与能量守恒定律
20世纪30年代，人们发现在某些原 子核反应中能量似乎不守恒，当时有人 提出能量守恒并不是普遍规律的观点。 1993年，奥地利物理学家泡利 （W.Pauli，1900—1958）猜想，之所 以观察到能量“不守恒”，可能因为存 在着一种极其微小的未知粒子，是它带 走了一小部分能量。
意大利物理学家费米（E.Fermi，1901——1954）把这种未知的粒子 叫做中微子。从此，人们一直在努力中微子。
直到1956，人们才在实验室找到了中微子。
因此，可以说是能量的转化与守恒定律引导科学家发现 了中微子。
9、 人的价值，在招收诱惑的一瞬间被决定 。2021/4 /22021/ 4/2Frid ay, April 02, 2021 10、低头要有勇气，抬头要有低气。2 021/4/2 2021/4/ 22021/ 4/24/2/2 021 4:43:22 PM 11、人总是珍惜为得到。2021/4/22021 /4/2202 1/4/2Ap r-212-Apr-21 12、人乱于心，不宽余请。2021/4/220 21/4/22 021/4/2 Friday, April 02, 2021 13、生气是拿别人做错的事来惩罚自 己。202 1/4/220 21/4/22 021/4/2 2021/4/ 24/2/20 21 14、抱最大的希望，作最大的努力。2 021年4 月2日 星期五2 021/4/2 2021/4/ 22021/ 4/2 15、一个人炫耀什么，说明他内心缺 少什么 。。202 1年4月 2021/4/ 22021/ 4/22021 /4/24/2/ 2021 16、业余生活要有意义，不要越轨。2 021/4/2 2021/4/ 2April 2, 2021 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要 自强不 息。202 1/4/220 21/4/22 021/4/2 2021/4/ 2
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沪科版必修2
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＝有用的能量输入的能量. (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”)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60 kg 的登山运动员，他登山时平均每小时登高500 m(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3 h 内消耗的化学能为________J ．(g 取10 m/s 2)答案 3.6×106 J解析 3 h 内增加的机械能ΔE ＝mgh ＝60×10×500×3 J＝9×105 J消耗的化学能E ＝ΔE η＝9×105 J 25%＝3.6×106 J.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？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．。
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 能源与可持续发展教学案 沪科版必修2
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＝有用的能量输入的能量.(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”)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60 kg 的登山运动员，他登山时平均每小时登高500 m(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3 h 内消耗的化学能为____J.(g 取10 m/s 2) 答案 3.6×106J解析 3 h 内增加的机械能ΔE ＝mgh ＝60×10×500×3 J＝9×105J 消耗的化学能E ＝ΔE η＝9×105J 25%＝3.6×106 J.一、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？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，ΔE A增＝ΔE B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3 m/s，两圆心的距离s＝4.5 m，现将m＝1 kg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10 m/s2)图1(1)小物体获得的动能E k ； (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 . 答案 (1)4.5 J (2)4.5 J (3)9 J解析 (1)设小物体与皮带达到共同速度时，物体相对地面的位移为s ′. μmgs ′＝12mv 2，解得s ′＝3 m<4.5 m ，即物体可与皮带达到共同速度，此时E k ＝12mv 2＝12×1×32 J ＝4.5 J.(2)由μmg ＝ma 得a ＝1.5 m/s 2，由v ＝at 得t ＝2 s ，则Q ＝μmg (vt －s ′)＝0.15×1×10×(6－3) J ＝4.5 J. (3)由能量守恒知E 电＝E k ＋Q ＝4.5 J ＋4.5 J ＝9 J.三、功能关系的理解与应用 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，具体功能关系如下：例3 如图2所示，在竖直平面内有一半径为R 的圆弧轨道，半径OA 水平、OB 竖直，一个质量为m 的小球自A 的正上方P 点由静止开始自由下落，小球沿轨道到达最高点B 时恰好对轨道没有压力.已知AP ＝2R ，重力加速度为g ，则小球从P 到B 的运动过程中( )图2A.重力做功2mgRB.机械能减少mgRC.合外力做功mgRD.克服摩擦力做功12mgR答案 D解析 重力做功与路径无关，所以W G ＝mgR ，选项A 错；小球在B 点时所受重力提供向心力，即mg ＝m v 2R ，所以v ＝gR ，从P 点到B 点，由动能定理知：W 合＝12mv 2＝12mgR ，故选项C 错；根据能量守恒知：机械能的减少量为|ΔE |＝|ΔE p |－|ΔE k |＝12mgR ，故选项B 错；克服摩擦力做的功等于机械能的减少量，故选项D 对.例4 如图3所示，在光滑的水平面上，有一质量为M 的长木块以一定的初速度向右匀速运动，将质量为m 的小铁块无初速度地轻放到长木块右端，小铁块与长木块间的动摩擦因数为μ，当小铁块在长木块上相对长木块滑动L 时与长木块保持相对静止，此时长木块对地的位移为l ，求这个过程中：图3(1)小铁块增加的动能； (2)长木块减少的动能； (3)系统机械能的减少量； (4)系统产生的热量.答案 (1)μmg (l －L ) (2)μmgl (3)μmgL (4)μmgL 解析 画出这一过程两物体位移示意图，如图所示.(1)根据动能定理得μmg (l －L )＝ΔE k即小铁块动能的增加量等于滑动摩擦力对小铁块做的功.(2)摩擦力对长木块做负功，根据功能关系得ΔE k M ＝－μmgl ，即长木块减少的动能等于长木块克服摩擦力做的功μmgl .(3)系统机械能的减少量等于系统克服摩擦力做的功ΔE ＝μmgL .(4)m 、M 间相对滑动的位移为L ，根据能量守恒定律，有Q ＝μmgL ，即摩擦力对系统做的总功等于系统产生的热量，也等于系统减少的机械能.1.(能源的利用)关于能源的开发和应用，下列说法中正确的是( ) A.能源应用的过程就是内能转化为机械能的过程B.化石能源的能量归根结底来自于太阳能，因此化石能源永远不会枯竭C.在广大的农村推广沼气前景广阔、意义重大，既变废为宝，减少污染，又大量节约能源D.随着科学技术的发展，煤炭资源将取之不尽、用之不竭 答案 C解析 能源应用过程并不单纯是将内能转化为机械能的过程，各种转化形式均可为人类服务，A 错误；化石能源的能量虽然来自太阳能，但要经过数亿年的地质演变才能形成，且储量有限，为不可再生能源，B 错误；在广大农村推广沼气对改善农村环境、节约能源意义重大，功在当代，利在千秋，C 正确；无论技术先进与否，煤炭资源不可能取之不尽、用之不竭，D 错误.故选C.2.(功能关系)(多选)如图4所示，质量为M 的木块放在光滑的水平面上，质量为m 的子弹以速度v 0沿水平方向射中木块，并最终留在木块中与木块一起以速度v 运动.已知当子弹相对木块静止时，木块前进距离为l ，子弹进入木块的深度为d ，若木块对子弹的阻力f 视为恒定，则下列关系式中正确的是( )图4A.fl ＝12Mv 2B.fd ＝12Mv 2C.fd ＝12mv 20－12(M ＋m )v 2D.f (l ＋d )＝12mv 20－12mv 2答案 ACD解析 画出运动过程示意图，从图中不难看出，当木块前进距离为l ，子弹进入木块的深度为d 时，子弹相对于地面发生的位移为l ＋d .由牛顿第三定律知，子弹对木块的作用力大小也为f .子弹对木块的作用力对木块做正功，由动能定理得f ·l ＝12Mv 2①木块对子弹的作用力对子弹做负功，由动能定理得 －f ·(l ＋d )＝12mv 2－12mv 2②由①②得f ·d ＝12mv 20－12(M ＋m )v 2所以，本题正确选项为A 、C 、D.3.(能量守恒定律的应用)如图5所示，一物体质量m ＝2 kg ，在倾角θ＝37°的斜面上的A 点以初速度v 0＝3 m/s 下滑，A 点距弹簧上端B 的距离AB ＝4 m.当物体到达B 后将弹簧压缩到C 点，最大压缩量BC ＝0.2 m ，然后物体又被弹簧弹上去，弹到最高位置为D 点，D 点距A 点AD ＝3 m.挡板及弹簧质量不计，g 取10 m/s 2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.求：(小数点后保留两位小数)图5(1)物体与斜面间的动摩擦因数μ； (2)弹簧的最大弹性势能E pm . 答案 (1)0.52 (2)24.46 J解析 (1)物体从开始位置A 点到最后D 点的过程中，弹性势能没有发生变化，动能和重力势能减少，机械能的减少量为ΔE ＝ΔE k ＋ΔE p ＝12mv 20＋mgl AD sin 37°① 物体克服摩擦力产生的热量为Q ＝fs②其中s 为物体的路程，即s ＝5.4 mf ＝μmg cos 37°③ 由能量守恒定律可得ΔE ＝Q④由①②③④式解得μ≈0.52. (2)物体由A 到C 的过程中，动能减小ΔE k ＝12mv 2⑤ 重力势能减少ΔE p ′＝mgl AC sin 37°⑥ 摩擦生热Q ′＝fl AC ＝μmg cos 37°l AC⑦由能量守恒定律得弹簧的最大弹性势能为E pm ＝ΔE k ＋ΔE p ′－Q ′⑧联立⑤⑥⑦⑧解得E pm ≈24.46 J.课时作业一、选择题(1～6题为单选题，7～10题为多选题) 1.下列说法正确的是( )A.随着科技的发展，永动机是可以制成的B.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C.“既要马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能量守恒定律，因而是不可能的D.有种“全自动”手表，不用上发条，也不用任何形式的电源，却能一直走动，说明能量是可以凭空产生的 答案 C2.利用能源的过程实质上是( ) A.能量的消失过程 B.能量的创造过程 C.能量不守恒的过程D.能量转化或转移并且耗散的过程 答案 D解析 利用能源的过程实质上是能量转化或转移的过程，在能源的利用过程中能量是耗散的，A 、B 、C 错误，D 正确.3.能源在“两型”社会的建设中有着重要的意义，节约用电应成为现代公民的行为准则.下列用电方式中属于科学、合理地节约用电的是( ) A.家电尽量长时间待机 B.用节能灯替换白炽灯C.楼道、走廊照明灯尽量不采用声、光控制D.不要清除冰箱内的冰、霜 答案 B解析 待机浪费电，家电尽量不要长时间待机，才属于科学、合理地节约用电，故A 错误；用节能灯替换白炽灯，可节约用电，故B 正确；楼道、走廊照明灯采用声、光控制，才属于科学、合理地节约用电，故C 错误；清除冰箱内的冰、霜，能够提高冰箱的工作效率，才属于科学、合理地节约用电，故D 错误.4.如图1所示，轻质弹簧长为L ，竖直固定在地面上，质量为m 的小球，在离地面高度为H 处，由静止开始下落，正好落在弹簧上，使弹簧的最大压缩量为x ，在下落过程中，小球受到的空气阻力为F 阻，则弹簧在最短时具有的弹性势能为( )图1A.(mg －F 阻)(H －L ＋x )B.mg (H －L ＋x )－F 阻(H －L )C.mgH －F 阻(H －L )D.mg (L －x )＋F 阻(H －L ＋x ) 答案 A解析 设小球克服弹力做功为W 弹， 则对小球应用动能定理得(mg －F 阻)(H －L ＋x )－W 弹＝ΔE k ＝0，所以，W 弹＝(mg －F 阻)(H －L ＋x )，即为弹簧在最短时具有的弹性势能.5.如图2所示为低空跳伞表演，假设质量为m 的跳伞运动员，由静止开始下落，在打开伞之前受恒定阻力作用，下落的加速度为45g ，在运动员下落h 的过程中，下列说法正确的是( )图2A.运动员的重力势能减少了45mghB.运动员的动能增加了45mghC.运动员克服阻力所做的功为45mghD.运动员的机械能减少了45mgh答案 B解析 在运动员下落h 的过程中，重力势能减少了mgh ，故A 错误；根据牛顿第二定律得，运动员所受的合力为F 合＝ma ＝45mg ，则根据动能定理得，合力做功为45mgh ，则动能增加了45mgh ，故B 正确；合力做功等于重力做功与阻力做功的代数和，因为重力做功为mgh ，则克服阻力做功为15mgh ，故C 错误；重力势能减少了mgh ，动能增加了45mgh ，故机械能减少了15mgh ，故D错误.6.两块完全相同的木块A 、B ，其中A 固定在水平桌面上，B 放在光滑的水平桌面上，两颗同样的子弹以相同的水平速度射入两木块，穿透后子弹的速度分别为v A 、v B ，在子弹穿透木块过程中因克服摩擦力产生的热量分别为Q A 、Q B ，设木块对子弹的摩擦力大小一定，则( ) A.v A >v B ，Q A >Q B B.v A <v B ，Q A ＝Q B C.v A ＝v B ，Q A <Q B D.v A >v B ，Q A ＝Q B答案 D解析 两颗同样的子弹穿透木块的过程中，摩擦阻力f 相同，子弹相对木块滑动的距离相同，所以摩擦力做功过程中产生的内能Q ＝f Δs 相同，根据能量守恒定律有：12mv 2＝Q A ＋12mv 2A ，12mv 2＝Q B ＋12mv 2B ＋12m B v ′2，由以上两式可知v A >v B ，综上所述选项D 正确.7.如图3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/s 2.在此过程中，下列说法正确的是( )图3A.物体克服摩擦力做功20 JB.物体的动能增加了8 JC.物体的重力势能减少了20 JD.曲面对物体的支持力对物体不做功 答案 BCD8.某运动员采用蹲踞式起跑，在发令枪响后，左脚迅速蹬离起跑器，在向前加速的同时提升身体重心.如图4所示，假设该运动员的质量为m ，在起跑前进的距离s 内，重心升高量为h ，获得的速度为v ，则此过程中( )图4A.运动员克服重力做功W G ＝mghB.运动员的机械能增加了12mv 2 C.运动员的机械能增加了12mv 2＋mgh D.运动员对自身做功W 1＝12mv 2＋mgh 答案 ACD解析 运动员在此过程中重力势能增加mgh ，动能增加12mv 2，机械能增加12mv 2＋mgh ，A 、C 正确，B 错误.运动员通过蹬地对自身做功，做功的量为其机械能的增量，D 正确.9.如图5所示，在粗糙的桌面上有一个质量为M 的物块，通过轻绳跨过定滑轮与质量为m 的小球相连，不计轻绳与滑轮间的摩擦，在小球下落的过程中，下列说法正确的是( )图5A.小球的机械能守恒B.物块与小球组成的系统机械能守恒C.若小球匀速下降，小球减少的重力势能等于物块M 与桌面间摩擦产生的热量D.若小球加速下降，小球减少的机械能大于物块M 与桌面间摩擦产生的热量答案 CD解析 由于绳子对小球做负功，因此小球的机械能减小，A 错误；由于桌面粗糙，摩擦力对M 做负功，因此物块与小球组成的系统机械能减小，B 错误；若小球匀速下降，根据能量守恒，小球减小的重力势能没有转化为动能，而是完全转化为物块M 与桌面间摩擦产生的热量，C 正确；若小球加速下降，则小球减小的机械能一部分转化为摩擦产生的热量，另一部分转化为M 的动能，因此D 正确.10.质量为m 1、m 2的两物体，静止在光滑的水平面上，质量为m 的人站在m 1上用恒力F 拉绳子，经过一段时间后，两物体的速度大小分别为v 1和v 2，位移分别为s 1和s 2，如图6所示，则这段时间内此人所做的功的大小等于( )图6A.Fs 2B.F (s 1＋s 2)C.12m 2v 22＋12(m ＋m 1)v 21 D.12m 2v 22 答案 BC 解析 根据能量守恒可知，人通过做功消耗的化学能将全部转化为物体m 1和m 2的动能以及人的动能，所以人做的功的大小等于F (s 1＋s 2)，也等于12m 2v 22＋12(m ＋m 1)v 21，即B 、C 正确. 二、非选择题11.一台水轮发电机组，每秒有2.0 m 3的水流过水轮机，若河坝水位高度差是20 m ，则水每秒对水轮机最多能做多少功？若有40%的机械能转化为电能，问发电机的输出功率为多大？(水的密度ρ＝103 kg/m 3，g 取10 N/kg)答案 4×105 J 1.6×105 W解析 若使水对水轮机做功最多，则把水的重力势能全部转化为水轮机的机械能.则每秒对水轮机做功为W ＝mgh ＝ρgVh ＝103×10×2×20 J＝4×105 J由P ＝W t 得P 出＝40%W t ＝4×105×0.4 J 1 s ＝1.6×105 W. 12.电机带动水平传送带以速度v 匀速传动，一质量为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数为μ，如图7所示，当小木块与传送带相对静止时，求：(传送带足够长)图7(1)小木块的位移；(2)传送带运动的路程；(3)小木块获得的动能；(4)相对运动过程摩擦产生的热量；(5)电机带动传送带匀速传动输出的总能量.答案 (1)v 22μg (2)v 2μg (3)12mv 2 (4)12mv 2 (5)mv 2 解析 (1)小木块轻放在匀速运动的传送带上，二者相对滑动，小木块在滑动摩擦力作用下加速，直到达到同速，二者相对静止.据动能定理可得，μmgs ＝12mv 2 则小木块的位移为s ＝v 22μg(2)设小木块由静止匀加速到v 所用时间为t ，则t ＝v a ＝v μg，传送带匀速运动的路程为s 0＝vt ＝v 2μg(3)小木块获得的动能为E k ＝12mv 2 (4)相对运动过程摩擦产生的热量等于克服摩擦力所做的功，即Q ＝f ·s 相对，其中s 相对＝s 0－s因此Q ＝μmg ·(v 2μg －v 22μg )＝12mv 2 (5)根据能量守恒定律知，电机带动传送带匀速传动输出的总能量等于小木块增加的动能和摩擦产生的热量之和，即E ＝Q ＋E k ＝mv 2.。
【文库精品】高中物理 第4章4.3 能量的转化与守恒 4.4 能源与可持续发展学案 沪科版必修2
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＝有用的能量输入的能量.(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”)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60 kg 的登山运动员，他登山时平均每小时登高500 m(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3 h 内消耗的化学能为________J ．(g 取10 m/s 2) 答案 3.6×106J解析 3 h 内增加的机械能ΔE ＝mgh ＝60×10×500×3 J＝9×105J 消耗的化学能E ＝ΔE η＝9×105J 25%＝3.6×106 J.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？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，ΔE A增＝ΔE B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3 m/s，两圆心的距离s＝4.5 m，现将m＝1 kg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10 m/s2)图1(1)小物体获得的动能E k ； (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)4.5 J (2)4.5 J (3)9 J解析 (1)设小物体与皮带达到共同速度时，物体相对地面的位移为s ′.μmgs ′＝12mv 2，解得s ′＝3 m<4.5 m ，即物体可与皮带达到共同速度，此时E k ＝12mv 2＝12×1×32 J ＝4.5 J.(2)由μmg ＝ma 得a ＝1.5 m/s 2，由v ＝at 得t ＝2 s ， 则Q ＝μmg (vt －s ′)＝0.15×1×10×(6－3) J ＝4.5 J. (3)由能量守恒知，这一过程电动机多消耗的电能E ＝E k ＋Q ＝4.5 J ＋4.5 J ＝9 J.三、功能关系的理解与应用 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，具体功能关系如下：功 能量转化 关系式重力做功 重力势能的改变 W G ＝－ΔE p 弹力做功 弹性势能的改变 W F ＝－ΔE p 合外力做功动能的改变 W 合＝ΔE k 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f ·s 相对＝Q例3 如图2所示，在竖直平面内有一半径为R 的圆弧轨道，半径OA 水平、OB 竖直，一个质量为m 的小球自A 的正上方P 点由静止开始自由下落，小球沿轨道到达最高点B 时恰好对轨道没有压力．已知AP ＝2R ，重力加速度为g ，则小球从P 到B 的运动过程中( )图2A ．重力做功2mgRB ．机械能减少mgRC ．合外力做功mgRD ．克服摩擦力做功12mgR答案 D解析 重力做功与路径无关，所以W G ＝mgR ，选项A 错；小球在B 点时所受重力提供向心力，即mg ＝m v 2R ，所以v ＝gR ，从P 点到B 点，由动能定理知：W 合＝12mv 2＝12mgR ，故选项C 错；根据能量守恒知：机械能的减少量为|ΔE |＝|ΔE p |－|ΔE k |＝12mgR ，故选项B 错；克服摩擦力做的功等于机械能的减少量，故选项D 对．例4 如图3所示，在光滑的水平面上，有一质量为M 的长木块以一定的初速度向右匀速运动，将质量为m 的小铁块无初速度地轻放到长木块右端，小铁块与长木块间的动摩擦因数为μ，当小铁块在长木块上相对长木块滑动L 时与长木块保持相对静止，此时长木块对地的位移为l ，求这个过程中：图3(1)小铁块增加的动能； (2)长木块减少的动能； (3)系统机械能的减少量； (4)系统产生的热量．答案 (1)μmg (l －L ) (2)μmgl (3)μmgL (4)μmgL解析画出这一过程两物体位移示意图，如图所示．(1)根据动能定理得μmg(l－L)＝ΔE k即小铁块动能的增加量等于滑动摩擦力对小铁块做的功．(2)摩擦力对长木块做负功，根据功能关系得ΔE k M＝－μmgl，即长木块减少的动能等于长木块克服摩擦力做的功μmgl.(3)系统机械能的减少量等于系统克服摩擦力做的功ΔE＝μmgL.(4)m、M间相对滑动的位移为L，根据能量守恒定律，有Q＝μmgL，即摩擦力对系统做的总功等于系统产生的热量，也等于系统减少的机械能．1．(能源的利用)关于能源的开发和应用，下列说法中正确的是( )A．能源应用的过程就是内能转化为机械能的过程B．化石能源的能量归根结底来自于太阳能，因此化石能源永远不会枯竭C．在广大的农村推广沼气前景广阔、意义重大，既变废为宝，减少污染，又大量节约能源D．随着科学技术的发展，煤炭资源将取之不尽、用之不竭答案 C解析能源应用过程并不单纯是将内能转化为机械能的过程，各种转化形式均可为人类服务，A错误；化石能源的能量虽然来自太阳能，但要经过数亿年的地质演变才能形成，且储量有限，为不可再生能源，B错误；在广大农村推广沼气对改善农村环境、节约能源意义重大，功在当代，利在千秋，C正确；无论技术先进与否，煤炭资源不可能取之不尽、用之不竭，D 错误．2．(功能关系)(多选)如图4所示，质量为M的木块放在光滑的水平面上，质量为m的子弹以速度v0沿水平方向射中木块，并最终留在木块中与木块一起以速度v运动．已知当子弹相对木块静止时，木块前进距离为l，子弹进入木块的深度为d，若木块对子弹的阻力f视为恒定，则下列关系式中正确的是( )图4A ．fl ＝12Mv 2B ．fd ＝12Mv 2C ．fd ＝12mv 02－12(M ＋m )v 2D ．f (l ＋d )＝12mv 02－12mv 2答案 ACD解析 画出运动过程示意图，从图中不难看出，当木块前进距离为l ，子弹进入木块的深度为d 时，子弹相对于地面发生的位移为l ＋d .由牛顿第三定律知，子弹对木块的作用力大小也为f .子弹对木块的作用力对木块做正功，由动能定理得f ·l ＝12Mv 2①木块对子弹的作用力对子弹做负功，由动能定理得－f ·(l ＋d )＝12mv 2－12mv 02②由①②得f ·d ＝12mv 02－12(M ＋m )v 2所以，本题正确选项为A 、C 、D.3．(能量守恒定律的应用)如图5所示，一物体质量m ＝2 kg ，在倾角θ＝37°的斜面上的A 点以初速度v 0＝3 m/s 下滑，A 点距弹簧上端B 的距离AB ＝4 m ．当物体到达B 后将弹簧压缩到C 点，最大压缩量BC ＝0.2 m ，然后物体又被弹簧弹上去，弹到最高位置为D 点，D 点距A 点AD ＝3 m ．挡板及弹簧质量不计，g 取10 m/s 2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.求：(小数点后保留两位小数)图5(1)物体与斜面间的动摩擦因数μ；(2)弹簧的最大弹性势能E pm . 答案 (1)0.52 (2)24.46 J解析 (1)物体从开始位置A 点到最后D 点的过程中，弹性势能没有发生变化，动能和重力势能减少，机械能的减少量为ΔE ＝ΔE k ＋ΔE p ＝12mv 02＋mgl AD sin 37°①物体克服摩擦力产生的热量为Q ＝fs ② 其中s 为物体的路程，即s ＝5.4 mf ＝μmg cos 37°③由能量守恒定律可得ΔE ＝Q ④ 由①②③④式解得μ≈0.52. (2)物体由A 到C 的过程中， 动能减小ΔE k ＝12mv 02⑤重力势能减少ΔE p ′＝mgl AC sin 37°⑥ 摩擦生热Q ′＝fl AC ＝μmg cos 37°l AC ⑦ 由能量守恒定律得弹簧的最大弹性势能为E pm ＝ΔE k ＋ΔE p ′－Q ′⑧联立⑤⑥⑦⑧解得E pm ≈24.46 J.一、选择题 考点一 能源的利用1．利用能源的过程实质上是( ) A ．能量的消失过程 B ．能量的创造过程C ．能量不守恒的过程D ．能量转化或转移并且耗散的过程答案 D解析 利用能源的过程实质上是能量转化或转移的过程，在能源的利用过程中能量是耗散的，A 、B 、C 错误，D 正确．2．能源在“两型”社会的建设中有着重要的意义，节约用电应成为现代公民的行为准则．下列用电方式中属于科学、合理地节约用电的是( )A．家电尽量长时间待机B．用节能灯替换白炽灯C．楼道、走廊照明灯尽量不采用声、光控制D．不要清除冰箱内的冰、霜答案 B解析待机浪费电，家电尽量不要长时间待机，才属于科学、合理地节约用电，故A错误；用节能灯替换白炽灯，可节约用电，故B正确；楼道、走廊照明灯采用声、光控制，才属于科学、合理地节约用电，故C错误；清除冰箱内的冰、霜，能够提高冰箱的工作效率，才属于科学、合理地节约用电，故D错误．考点二功能关系3．(多选)如图1所示，木块静止在光滑水平桌面上，一子弹(可视为质点)水平射入木块的深度为d时，子弹与木块相对静止，在子弹入射的过程中，木块沿桌面移动的距离为s，木块对子弹的平均阻力为f，那么在这一过程中正确的是( )图1A．木块的机械能增量为fsB．子弹的机械能减少量为f(s＋d)C．系统的机械能减少量为fdD．系统的机械能减少量为f(s＋d)答案ABC解析木块机械能的增量等于子弹对木块的作用力f做的功fs，A对；子弹机械能的减少量等于动能的减少量，即子弹克服阻力做的功f(s＋d)，B对；系统增加的机械能等于力f做的总功，即ΔE＝fs－f(s＋d)＝－fd，故机械能减少量为fd，C对，D错．【考点】各种功能关系及应用【题点】各种功能关系及应用4．(多选)如图2所示，在粗糙的桌面上有一个质量为M的物块，通过轻绳跨过定滑轮与质量为m 的小球相连，不计轻绳与滑轮间的摩擦，在小球下落的过程中，下列说法正确的是( )图2A ．小球的机械能守恒B ．物块与小球组成的系统机械能守恒C ．若小球匀速下降，小球减少的重力势能等于物块M 与桌面间摩擦产生的热量D ．若小球加速下降，小球减少的机械能大于物块M 与桌面间摩擦产生的热量 答案 CD解析 由于绳子对小球做负功，因此小球的机械能减小，A 错误；由于桌面粗糙，摩擦力对M 做负功，因此物块与小球组成的系统机械能减小，B 错误；若小球匀速下降，根据能量守恒，小球减小的重力势能没有转化为动能，而是完全转化为物块M 与桌面间摩擦产生的热量，C 正确；若小球加速下降，则小球减小的机械能一部分转化为摩擦产生的热量，另一部分转化为M 的动能，因此D 正确． 【考点】各种功能关系及应用 【题点】各种功能关系及应用 考点三 能量守恒定律的应用5．两块完全相同的木块A 、B ，其中A 固定在水平桌面上，B 放在光滑的水平桌面上，两颗同样的子弹以相同的水平速度射入两木块，穿透后子弹的速度分别为v A 、v B ，在子弹穿透木块过程中因克服摩擦力产生的热量分别为Q A 、Q B ，设木块对子弹的摩擦力大小一定，则( ) A ．v A >v B ，Q A >Q B B ．v A <v B ，Q A ＝Q B C ．v A ＝v B ，Q A <Q B D ．v A >v B ，Q A ＝Q B答案 D解析 两颗同样的子弹穿透木块的过程中，摩擦阻力f 相同，子弹相对木块滑动的距离相同，所以摩擦力做功过程中产生的内能Q ＝f Δs 相同，根据能量守恒定律有：12mv 2＝Q A ＋12mv A 2，12mv 2＝Q B ＋12mv B 2＋12m B v ′2，由以上两式可知v A >v B ，综上所述选项D 正确．6．(多选)质量为m 1、m 2的两物体，静止在光滑的水平面上，质量为m 的人站在m 1上用恒力F 拉绳子，经过一段时间后，两物体的速度大小分别为v 1和v 2，位移分别为s 1和s 2，如图3所示，则这段时间内此人所做的功的大小等于( )1图3A ．Fs 2B ．F (s 1＋s 2) C.12m 2v 22＋12(m ＋m 1)v 12 D.12m 2v 22 答案 BC解析 根据能量守恒可知，人通过做功消耗的化学能将全部转化为物体m 1和m 2的动能以及人的动能，所以人做的功的大小等于F (s 1＋s 2)，也等于12m 2v 22＋12(m ＋m 1)v 12，即B 、C 正确． 二、非选择题7．(能量的利用)一台水轮发电机组，每秒有2.0 m 3的水流过水轮机，若河坝水位高度差是20 m ，则水每秒对水轮机最多能做多少功？若有40%的机械能转化为电能，问发电机的输出功率为多大？(水的密度ρ＝103 kg/m 3，g 取10 N/kg)答案 4×105 J 1.6×105 W解析 若使水对水轮机做功最多，则把水的重力势能全部转化为水轮机的机械能．则每秒对水轮机做功为W ＝mgh ＝ρgVh ＝103×10×2×20 J＝4×105 J由P ＝W t 得P 出＝40%W t ＝4×105×0.4 J 1 s＝1.6×105 W.。
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课件沪科版必修2
4.3 能量的转化与守恒
学
业分层来自*4.4 能源与可持续发展
测 评
知 识 点 二
能量转化与守恒
[先填空] 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．
能源与可持续发展
[先填空] 1．能量转化的效率 为了衡量机器可将多少输入的能量转化为有用的能量，人们提出了“能量 转化效率”这一概念，它是转化为有用的能量跟输入的能量的比值，即能量的
有用的能量 转化效率＝输入的能量.
2019-2020学年高中物理沪科版必修2课件：4.3-4.4 能量的转化与守恒 能源与可持续发展
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1.正误辨析 (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。 ( ) (4)第二类永动机不违背能量守恒定律,所以总有一天是会成功的。 () (5)能量不能创造,不能再生,能量只能进行转化和转移,但能量间的 转化和转移是有方向的。 ( )
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4.3 能量的转化与守恒 *4.4 能源与可持续发展
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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多种多样,例如,机械能、内能、电磁能、 光能、化学能、核能、生物能等。 2.能量守恒定律 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物体,在转化或转移 的过程中其总量不变。 3.能量守恒定律确立的意义 (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。 物体的各种运动形式之间可以相互转化。 (2)宣布“第一类永动机”不可能制成。
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3.在质量为0.5 kg的重物上安装一极轻的细棒(设细棒足够长),如图 所示的那样,用手在靠近重物处握住细棒,使重物静止,握细棒的手 不动,稍稍减小握力,使手和细棒间保持一定的摩擦力,让重物和细 棒保持一定的加速度下落,在起初的1.0 s的时间里,重物落下了0.50 m。在此过程中手和细棒之间所产生的热量是多少?(g取10 m/s2)
3、能量的转化与守恒-沪科教版必修二教案
3、能量的转化与守恒-沪科教版必修二教案一、知识要点1.能量的定义2.能量的种类3.能量的守恒定律4.能量的转换二、教学目标1.掌握能量的概念2.理解能量的种类3.理解能量守恒定律，并能够运用到实际问题中4.掌握能量转换的方式，例如热能、机械能、电能、化学能等三、教学重难点1.能量的守恒定律2.能量转换的方式四、教学过程1. 导入老师可以通过简单而形象的实验，如让学生利用弹簧秤量物体的重量和高度，并用公式计算其重力势能，引出能量的概念。
或让学生自行搜集各种形式的能量，如汽车行驶时产生的动能、太阳的辐射能等，通过图片展示让学生概括出能量的定义。
2. 学习1.能量的种类让学生在教师引导下，通过观察各种形式的能量，归纳出能量的种类。
如机械能、热能、光能、电能等。
2.能量守恒定律再通过实验，如利用滑轮让物体在斜面上滑动，观察物体位置与能量变化的关系，引出能量的守恒定律。
引导学生理解能量守恒定律的内涵，即能量不可消失，只能从一种形式转换到另一种形式。
再让学生通过讨论、拓展学习，深入认识能量守恒定律在现实生活中的应用。
3.能量的转换通过分组讨论、小组合作等方式，让学生探究能量转换的方式。
以火车为例，引导学生思考其中涉及的能量转换，情境展示火车由静止到起动过程中机械能、电能和化学能相互转换的过程。
再让学生自主探究其他实际应用中的能量转换方式，拓展学生视野，加深对能量转换的认识。
3. 总结让学生回顾本课时的主要内容，编写学习笔记和心得，并在小组内展示。
通过小组分享，巩固学生学习成果，提高其综合运用能力。
五、教学方法和手段1.实验法2.情境法3.课堂讨论法4.小组合作法5.多媒体展示法六、教学评价1.观察法：观察学生在学习过程中的表现，并针对性地进行评价和指导。
2.组内互评法：让学生互相对学习笔记和心得进行评价，促进学生之间的交流和学习分享。
3.综合评价法：综合课堂表现、实验报告、期末考试等多方面因素综合考核学生学习成果，并针对性地开展课后辅导和补救。
导学案最新物理学案第4章-4.3 4.4 能量的转化与守恒 能源与可持续发展(沪科版必修2)
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)能量转化与守恒错误!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。
错误!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.（×)错误!１。
如图4.3。
1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4.３。
1【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.［合作探讨]“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1 ０00摄氏度．图４。
4.3《能量的转化与守恒》学案5(沪科版必修2)
【课题】§4.3能量的转化与守恒【学习目标】一、知识与技能：1、了解自然界中存在多种形式的能量。
2、知道能量守恒定律是最基本、最普遍的自然规律之一．3、通过永动机研制的失败，理解能量守恒定律的重要性。
二、过程与方法：1、注意自然界中各种不同形式的能量，体会自然界能量形式的多样性．2、关注自然界能量相互转化的过程，知道能量的多样性和复杂性，了解人类创造和发明的许多技术设备都是为人类服务的能量转化器．三、情感、态度与价值观1、认识自然界中各种不同形式能量及其转化，体会自然界能量的多样性．2、通过能量守恒定律的建立过程，体会自然界的和谐统一．【学习重点】1、学习能量守恒定律的建立过程；2、学习理解能量的多种形式及动量守恒定律的重要意义及应用。
【知识点导学】一、各种各样的能量1、能量的概念能量简称为能.一个物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量.2、能量形式的多样性物质的运动形式是多种多样的，物质的每一种运动形式都对应着一种形式的能量.与物体的机械运动对应的能量称机械能.与物体内大量分子热运动及分子间相互作用势能对应的能量称内能，与电磁运动对应的能量称电磁能，与物质的化学运动对应的能量称化学能.3、能量之间的相互转化自然界中，能的表现形式是多种多样的，除了机械能外，还有内能、电能、光能、化学能等，这些能量间可以相互转化。
通过教材上小汽车在行驶中的能量转化的思考与分析，认识人类生产、生活以及生命运动中能量转化及转移的普遍性。
二、能量守恒定律1、了解定律确立的长远历程，了解相关科学家所作的贡献：①笛卡尔、莱布尼兹等：提出了宇宙运动量不灭的光辉思想；②迈尔：从生理学开始进行研究，分析了25种能量转化和守恒的现象，成为首先阐述能量守恒思想的人。
③焦耳：一生致力于实验研究，研究了电流的热效应、压缩空气的升温以及电、化学和机械作用之间的联系；他做了400多次实验，用各种方法测定了热功当量，为能量守恒定律的发现奠定了坚实的实验基础。
高中物理 4.3+4 能量的转化与守恒 能源与可持续发展同步备课课件 沪科版必修2
案
基
设 计
续运动下去吗？
达 标
通过本节课的学习，我们就能解决此问题．并能知道为
课 什么要提高能量转化效率及节能的意义．
前
课
自
时
主
作
导
业
学
菜单
HK ·物理 必修2
教
学
教
法
分
课标解读
析
课
堂
互
重点难点
动 探
究
1.知道自然界中存在多种形式的能 1.能量守恒定律的理
量，并且可以相互转化．
教 学
2.掌握能量守恒定律并会应用．
主
作
导 学
道可持续发展的重要意义．
业
菜单
HK ·物理 必修2
教 学
●课标解读
课 堂
教
互
法 分
1．了解自然界中存在多种形式的能量．
析
动 探 究
2．理解能量守恒定律，知道是最基本、最普遍的自然规
律．
教
当
学 方
3．知道第一类、第二类永动机不可能制成．
堂 双
案
基
设 计
4．了解能量转化的效率、方向性及节能的意义．
课 堂 互 动 探 究
1.基本知识
教
当
学 方
(1)能量的多样性和相互转化
堂 双
案
基
设 计
①能量的多样性
达 标
自然界中能量的形式多种多样，例如：机械能、
课
内能 、电磁能 、核能 、化学能等．
前
课
自
时
主
作
导
业
学
菜单
HK ·物理 必修2
教
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4.3 能量的转化与守恒
思维激活
如图4-3-1所示，是有人设计的永动机：左右的木球数目相等，右边的球浸入水中，那么右面的球始终受到向上的浮力的作用而永远转动下去.请分析可行性.
图4-3-1
提示当木球由下方进入水时，仅受到水向下的压力，由于该处压强最大，所以向下的压力很大，要永远转动下去，要克服各处摩擦消耗能量，而这些能量又没有来源，这是违背能量守恒的，故不可行.
自主整理
一、分析小汽车行驶时能量的转化
汽车行驶要消耗燃料，汽车各部分消耗的能量都是燃油的化学能转化来的，具体情况如下：
二、能量转化与守恒定律的建立
1.能量形式的多样性
物质的运动形式是多种多样的，物质的每一种运动形式都对应着一种形式的能量.与物体的机械运动对应的能量称机械能，与物体内大量分子热运动及分子间相互作用势能对应的能量称内能；与电磁运动对应的能量称电磁能；与物质的化学运动对应的能量称化学能.
2.能量之间的相互转化
自然界中，能的表现形式是多种多样的，除了机械能外，还有内能、电能、光能、化学能等，这些能量间可以相互转化，但总的能量不变，即遵守能量转化和守恒定律.
3.能量守恒定律
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物体，在转化或转移的过程中其总量不变.
高手笔记
1.功和能量转化的关系
(1)合外力对物体所做的功等于物体动能的变化量，W合=E k末-E k初,即动能定理.
(2)只有重力（或弹簧弹力）做功，物体的机械能守恒.
(3)只要重力对物体做功，物体的重力势能一定变化，重力势能的变化只跟重力做功有关.W G=E p末-E p初.
(4)重力和弹簧弹力之外的力对物体做的功W F等于物体机械能的变化，W F=E末-E初.
2.能量转化与守恒定律的表达式：E初=E终；ΔE增=ΔE减.
3.用能量守恒解题的基本步骤
（1）分清有多少种形式的能（如机械能、热能、电能等）在变化.
（2）分别列出减少的能量ΔE减和增加的能量ΔE增的表达式.
（3）列式求解.
名师解惑
摩擦力做功与机械能的变化有什么关系？
剖析：（1）由于相互作用的一对静摩擦力做功的代数和为零，所以在静摩擦力做功的过程中，只有机械能的相互转化（静摩擦力起着传递机械能的作用），而没有机械能向其他形式的能量转化.
（2）相互作用的一对滑动摩擦力做功的代数和总不为零，且总为负值.在滑动摩擦力做功的过程中，不仅有相互摩擦物体间机械能的转移，还有机械能向内能的转化.
（3）摩擦生热
一对滑动摩擦力相互作用而产生的热量Q等于系统机械能的减少量，并且等于滑动摩擦力与相对位移的乘积，即
Q＝fs相对.。