《能源與可持續(xù)發(fā)展》 教案

學(xué)案5能量的轉(zhuǎn)化與守恒能源與可持續(xù)發(fā)展(選學(xué))[學(xué)習(xí)目標(biāo)定位]1.了解各種不同形式的能，知道能量守恒定律的探索過程.2.能夠敘述能量守恒定律的內(nèi)容，會用能量守恒的觀點分析、解釋一些實際問題.3.知道能源短缺和環(huán)境惡化問題，增強(qiáng)節(jié)約能源和環(huán)境保護(hù)意識．知識儲備區(qū)一、能量的轉(zhuǎn)化與守恒能量的多樣性：自然界中能量的形式多種多樣，例如，機(jī)械能、內(nèi)能、電磁能能、化學(xué)能、核能、生物能等．能量守恒定律的確立過程：目前科學(xué)界公認(rèn)邁爾、焦耳的奠基者．另一種形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中其總量不變．能量守恒定律確立的意義式之間可以相互轉(zhuǎn)化．宣布“第一類二、能源與可持續(xù)發(fā)展有用的能量能量的轉(zhuǎn)化效率：能量的轉(zhuǎn)化效率.能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性：能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移具有方向移具有不可逆性．第二類永動機(jī)不可能性：第二類永動機(jī)并不違背能量守恒和轉(zhuǎn)移的不可逆學(xué)習(xí)探究區(qū)一、能量守恒定律[問題設(shè)計]的摩擦力和空氣的阻力等．是不是考慮了各種摩擦和阻力后這部分能量就消失了呢？守恒定律只是這一條普遍規(guī)律的一種特殊情況．某種形式的能減少，一定存在其他形式的能增加，且減少量和增加量一定相等．某個物體的能量減少，一定存在其他物體的能量增加，且減少量和增加量一定相等．能量守恒定律的表達(dá)式＝E初 終．E＝ΔE增 減．E＝ΔE增 減．二、能量的轉(zhuǎn)化效率[問題設(shè)計]觀察教材中轎車的能量流向圖，計算下列問題．(1)轎車行駛時，做有用功的能量占燃料能量的比例是多少？(2)在散熱器和排氣管中散失的能量占多大比例？答案(1709970×100%≈12.9%.52(2)散失的能量為52kW，比例為70×100%≈74.3%.[要點提煉]1．機(jī)器做功不能將輸入的能量全部轉(zhuǎn)化為有用的能量，必然會有一部分能量損失掉．2．能量轉(zhuǎn)化效率是轉(zhuǎn)化為有用功的能量跟輸入能量的比值，即能量的轉(zhuǎn)化效率＝有用的能量輸入的能量.三、能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性[問題設(shè)計]自動變熱？將水放到溫度較低的環(huán)境中水不會自動變熱．熱傳遞具有方向性，即與熱現(xiàn)象相關(guān)的能量轉(zhuǎn)化過程是有方向性的．內(nèi)能總是自發(fā)地從高溫物體向低溫物體轉(zhuǎn)移，而不能自發(fā)地從低溫物體向高溫物體轉(zhuǎn)移．引起其他變化．2．第二類永動機(jī)不違背能量守恒定律，但違背了能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的不可逆性．四、功能關(guān)系的理解功和能的關(guān)系可以從以下兩個方面來理解：(1)不同形式的能量之間的轉(zhuǎn)化通過做功來實現(xiàn)，即做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化的過程；(2)做了多少功就有多少能量從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，即能量轉(zhuǎn)化的多少可用做功的多少來量度．常用的幾種功能關(guān)系功功能的變化表達(dá)式正功重力勢能減少重力做功 W＝－ΔE＝E－E負(fù)功 重力勢能增加變化Gp p1 p2正功彈性勢能減少彈力做功 W＝－ΔE＝E－E負(fù)功 彈性勢能增加變化彈p p1 p2正功動能增加合力做功負(fù)功動能減少動能變化W＝ΔE＝E－E合 k k2 k1除重正功機(jī)械能增加力(或系統(tǒng)內(nèi)彈力)外W＝Δ－E負(fù)功 機(jī)械能減少化其他2 1其他力做功兩物體間滑動摩擦內(nèi)能變化fs＝Q力對物體系統(tǒng)做功相對轉(zhuǎn)化．典例精析一、對能量守恒定律的理解例1下列關(guān)于能量守恒定律的認(rèn)識正確的( )A．某種形式的能減少，一定存在其他形式的能增B．某個物體的能量減少，必然有其他物體的能量增加C．D．石子從空中落下，最后靜止在地面上，說明機(jī)械能消失了B對．答案ABC二、能量守恒定律的應(yīng)用例2如圖U由于管壁的阻力作用，最終管內(nèi)液體停止運(yùn)動，則該過程中產(chǎn)生的內(nèi)能為()圖11 1A.16mghB.8mgh1 1C.4mghD.2mgh解析去掉右側(cè)蓋板之后，液體向左側(cè)流動，最終兩側(cè)液面相平，液體的重力勢能減少，1減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．如圖所示，最終狀態(tài)可等效為右側(cè)2h的液柱移到左側(cè)管中，即1 1 1增加的內(nèi)能等于該液柱減少的重力勢能，則Q＝8mg·2h＝16mgh，故A正確．答案A三、對功能關(guān)系的理解及應(yīng)用例3如圖2所示，在光滑的水平面上，有一質(zhì)量為M的長木塊以一定的初速度向右勻速運(yùn)動，將質(zhì)量為m的小鐵塊無初速度地輕放到長木塊右端，小鐵塊與長木塊間的動摩擦因數(shù)為μ，當(dāng)小鐵塊在長木塊上相對長木塊滑動L時與長木塊保持相對靜止，此時長木塊對地的位移為s，求這個過程中圖2(1)減少量．解析畫出這一過程兩物體位移示意圖，如圖所示．總功等于系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量．1μm－)2m－0式可看出ΔE＝μmg(s－L)，說明摩擦力對小鐵塊做的正功等于小鐵塊動能的增加量．kmΔE＝－μkMμΔ答案(1)μmgL(2)μmg(s－L)(3)μmgs(4)μmgL課堂要點小結(jié)一、能量守恒定律的表達(dá)式E＝E或ΔE

＝ΔE或Δ

＝ΔE初 終

減

B減．二、能源與可持續(xù)發(fā)展能量的轉(zhuǎn)化效率：轉(zhuǎn)化為有用功的能量跟輸入能量的比值．三、功能關(guān)系的理解1．功是能量轉(zhuǎn)化的量度．2．常用的幾種功能關(guān)系.自我檢測區(qū)1．(對能量守恒定律的理)利用能源的過程實質(zhì)上( A．能量的消失過程B．能量的創(chuàng)造過程C．能量不守恒的過程D．答案D解析利用能源的過程實質(zhì)上是能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程散的，A、、錯誤，D正確．2．(能量守恒定律的應(yīng)一顆子彈以某一速度擊中靜止在光滑水平面上的木塊，并中穿出，對于這一過程，下列說法正確的( )A．子彈減少的機(jī)械能等于木塊增加的機(jī)械能B．子彈和木塊組成的系統(tǒng)機(jī)械能的損失量等于系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量C．子彈減少的機(jī)械能等于木塊增加的動能與木塊增加的內(nèi)能之和D．答案BD3θs，0vμ0斜面向下的分力．若滑塊每次與擋板相碰均無機(jī)械能損失，求滑塊經(jīng)過的總路程．圖301 v2 0