1、第四章 机械能和能源 第6节 能源的开发与利用学习目标重点难点1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2了解能源的利用和新能源的开发1对能量守恒定律的理解是本节的重点2理解各种能量关系是本节的难点一、能量守恒定律1认真观察下列图片，并说明各种装置能量的转化情况提示：图1：太阳能利用：太阳能转化为电能 图2：内燃机车：内能转化为机械能 图3：水电站：机械能转化为电能 图4：水果电池：化学能转化为电能2说出能量守恒定律的内容，并引用教材上的话，说明能量守恒定律的建立有何重大意义提示：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
2、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；能量守恒定律的建立过程是人类认识自然的一次重大的飞跃，是哲学和自然科学长期发展和进步的结果；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，和谐点是科学的魅力所在3能量守恒定律(1)定律内容能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从_，或者从一个物体_，在转化或转移的过程中，_保持不变(2)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_在特种背景下的一种特殊表现形式一种形式转化为另一种形式转移到别的物体能量的总量能量守恒定律二、阅读教材：了解能源的利用和新能源的开发三、功能关系(拓展内容)1如图
3、质量为M的长木板放置在光滑的水平面上，现有一质量为m的小物块以初速度v0，从木板上的一端滑向另一端，当小物块在木板上滑过距离L时，二者达到共同速度v设此过程中木板和小物块相对地的位移分别为x1和x2，木板和小物块间的滑动摩擦力的大小为f(1)试分别对木板和小物块列出动能定理的表达式提示：对木板fx112Mv2对物块fx212mv212mv20(2)由列出的式子变形可得到以下关系式12mv2012mv212Mv2f(x2x1)12mv2012Mv212mv2fL怎样从能量转化和守恒的观点理解上面二个式子的意义？提示：物块减小的动能转化为木块的动能和系统的内能物块的动能等于系统的动能和系统的内能之
4、和2归纳：功能关系(1)功能关系概述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(或转移)的过程功是能量转化的量度做了多少功，就有多少能量发生转化(或转移)(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，具体的功能关系如下表：功能量转化关系式重力做功重力势能的改变WGEp弹力做功弹性势能的改变WFEp合外力做功动能的改变W合Ek除重力、系统内弹力以外的其他力做功机械能的改变WE机两物体间滑动摩擦力对物体系统做功内能的改变fx相对Q某 地 平 均 风 速 为 5 m/s，已 知 空 气 密 度 是 1.2kg/m3，有一风车，它
5、的风叶转动时可形成半径为12 m的圆面如果这个风车能将圆面内10%的气流动能转变为电能，则该风车带动的发电机功率是多大？解析：在t时间内作用于风车的气流质量mr2vt这些气流的动能为12mv2转变成的电能E12mv210%所以风车带动发电机的功率为PEt 12r2v310%代入数据解得P3.4 kW答案：3.4 kW【题后总结】能量守恒定律是处理不同形式的能量转化守恒的一个基本定律，获取题目信息，建立能量转化的模型，利用能量守恒定律列方程是解题的基本方法(多选)一个质量为m的小球，用长为L的轻绳悬挂于O点，小球在水平力F的作用下，从最低点P缓慢地移到Q点，如图所示，则在此过程中()A小球受到的
6、合力做功为mgL(1cos)B拉力F做功为FLsin C小球的重力势能增加mgL(1cos)D水平力F做功使小球的机械能增加mgL(1cos)解析：小球受到的合力做功等于小球的动能变化，而小球缓慢移动的过程中动能不变，故合力做功为零，选项A错误；拉力是变力，做功大小不能用WFLsin 计算，根据动能定理，WFmgL(1cos)0，可知拉力做功的数值为mgL(1cos)，选项B错误；小球重力势能的增加等于克服重力做的功，EpmgL(1cos)，选项C正确；小球机械能的增加等于重力之外的其他力做的功，本题中绳的弹力不做功，故拉力做的功等于机械能的增量，因WFmgL(1cos)，故机械能增加量为mg
7、L(1cos)，选项D正确答案：CD【题后总结】能量转化中要明确几个对应关系，如研究动能的变化只看合力做了多少功；研究机械能的变化，只看除重力、弹力以外的力总共做了多少功；研究重力势能的变化只看重力做了多少功电动机带动水平传送带以速度v匀速转动，一质量为m的小木块由静止轻放在传送带上，小木块与传送带之间的动摩擦因数为，如图所示传送带足够长，当小木块与传送带相对静止时求：(1)小木块的位移；(2)传送带转过的路程；(3)小木块获得的动能；(4)摩擦过程中产生的内能解析：(1)由牛顿第二定律有mgma，得ag由公式vat得t vg，小木块的位移s1v2t v22g(2)传送带始终匀速运动，路程s2
8、vtv2g(3)小木块获得的动能Ek12mv2(4)滑动摩擦力对木块做了正功，使得木块的机械能增加，且增加的机械能为Emgs112mv2而滑动摩擦力对传送带做了负功，使传送带输出了能量，且输出的能量为E输出mgs2mv2所以整个系统在这一过程中产生的内能(摩擦热)为QE输出Emg(s2s1)12mv2答案：(1)v22g(2)v2g(3)12mv2(4)12mv2【题后总结】(1)注意本题结论Q热Ffs相对(2)s相对的求法 若两物体同向运动，s相对s2s1(s2、s1分别指物体2与物体1对地位移)若两物体运动方向相反，s相对s1s2一、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
9、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)E增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)【特别提醒】(1)机械能守恒定律实际上是能量守恒定律的一种特殊形式(2)若某一过程涉及的物体及能量种类比较多，应考虑应用能量守恒定律分析、求解二、一对滑动摩擦力做功与能量的转化1一对滑动摩擦力做功的过程中，能量的转化有两种情况：一是相互摩擦的物体间机械能的转移；二是机械能转化为内能滑动摩擦力、空气阻力等在曲线运动或者往返运动时所做的功等于力和路程(不是位移)的乘积2相互作用的一对滑动摩擦力做功的代数和一定为负值，即一对滑动摩擦力做功的结果总是使系统的机械能减少，减少的机械能转化为内能QFfd相对，其中Ff是滑动摩擦力，d相对是两个接触面相对滑动的距离(或路程)点击进入WORD链接点击进入WORD链接活页作业(十六)谢谢观看！
