机械能守恒定律 (2)精选文档.ppt

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1、机械能守恒定律本讲稿第一页，共五十四页1010能量守恒定律与能源能量守恒定律与能源本讲稿第二页，共五十四页本讲稿第三页，共五十四页一、能量守恒定律一、能量守恒定律1机械能守恒定律是普遍的机械能守恒定律是普遍的 的一的一种特殊形式种特殊形式2导致能量守恒定律确定的两类重要事实：导致能量守恒定律确定的两类重要事实：(1)确认了确认了 的不可能性的不可能性(2)各种自然现象之间的相互各种自然现象之间的相互 与与 能量守恒定律能量守恒定律永动机永动机联系联系转化转化本讲稿第四页，共五十四页3 3定律内容：定律内容：能量既不会消能量既不会消灭灭，也不会，也不会创创生，它只会从一种形式生，它只会从一种形式

2、 为为其其他他形形式式，或或者者从从一一个个物物体体 到到另另一一个个物物体体，而而在在转转化化和和转转移移的的过过程程中中，能能量量的的 保保持持不不变变4 4定律定律发现发现的意的意义义(1)(1)它是最普遍、最重要、最可靠的自然它是最普遍、最重要、最可靠的自然规规律之一律之一(2)(2)它是大自然普遍和它是大自然普遍和谐谐性的一种表性的一种表现现形式形式转化转化转移转移总量总量本讲稿第五页，共五十四页二、能源和能量耗散二、能源和能量耗散1人类利用能源的三个时期：人类利用能源的三个时期：(1)时期时期工业革命以前；工业革命以前；(2)时期时期工业革命以来；工业革命以来；(3)时期时期20世

3、纪世纪50年代年代柴薪柴薪煤炭煤炭石油石油本讲稿第六页，共五十四页2能源的短缺与环境的恶化能源的短缺与环境的恶化煤炭和石油资源有限，同时，大量煤炭和石油产品煤炭和石油资源有限，同时，大量煤炭和石油产品在燃烧时排出的有害气体污染空气，改变了大气成分，在燃烧时排出的有害气体污染空气，改变了大气成分，和和 已经成为关系到人类社会能否持续发展已经成为关系到人类社会能否持续发展的大问题的大问题能源短缺能源短缺环境恶化环境恶化本讲稿第七页，共五十四页3能量耗散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能转化为电能，它又通

4、过灯泡转化成 和和 ，热和光被其他物体吸收之后变成周围环境的热和光被其他物体吸收之后变成周围环境的 ，我们无法把这些散失的能量收集起来重新利用，这种我们无法把这些散失的能量收集起来重新利用，这种现象叫做能量的耗散现象叫做能量的耗散内能内能光能光能内能内能本讲稿第八页，共五十四页4能源危机的含义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，能量在数量上量在数量上 ，但在可利用的品质上，但在可利用的品质上 了，了，从便于利用的变成从便于利用的变成 的了的了5节约能源节约能源能源的利用是有条件的，也是有代价的，所以自然能源的利用是有条件的，也是有

5、代价的，所以自然界的能量虽然守恒，但还是要节约能源界的能量虽然守恒，但还是要节约能源并未减少并未减少降低降低不便于利用不便于利用本讲稿第九页，共五十四页1如何正确地理解能量的概念？如何正确地理解能量的概念？(1)概念：一个物体能够对外做功，我们就说这个概念：一个物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量，如运动的物体可以推动与其接触的另物体具有能量，如运动的物体可以推动与其接触的另一个物体一起向前运动，对被推动的物体做功，说明一个物体一起向前运动，对被推动的物体做功，说明运动的物体具有能量又如流动的河水、被举高的重运动的物体具有能量又如流动的河水、被举高的重物、被压缩的弹簧、高温高压气体等都能

6、对外做功，物、被压缩的弹簧、高温高压气体等都能对外做功，因此都具有能量因此都具有能量本讲稿第十页，共五十四页(2)形式：能量有各种不同的形式，运动的物体具形式：能量有各种不同的形式，运动的物体具有动能；被举高的重物具有重力势能；发生弹性形变有动能；被举高的重物具有重力势能；发生弹性形变的物体具有弹性势能；另外还有内能、化学能、电能、的物体具有弹性势能；另外还有内能、化学能、电能、光能、太阳能、风能、潮汐能、原子能等不同形式的光能、太阳能、风能、潮汐能、原子能等不同形式的能能(3)能量的转化：各种不同形式的能量可以相互转能量的转化：各种不同形式的能量可以相互转化，且转化过程中总量保持不变，也就是

7、说当某个物化，且转化过程中总量保持不变，也就是说当某个物体的能量减少时，一定存在其他物体的能量增加，且体的能量减少时，一定存在其他物体的能量增加，且减少量一定等于增加量减少量一定等于增加量本讲稿第十一页，共五十四页2如何正确地理解能量守恒定律？如何正确地理解能量守恒定律？(1)对能量守恒定律的学习要抓住三个要点：对能量守恒定律的学习要抓住三个要点：自然界存在着多种形式的能量；自然界存在着多种形式的能量；在一定条件下，各种形式的能量可以相互转化和在一定条件下，各种形式的能量可以相互转化和转移；转移；在能量转化和转移的过程中，能量的总量保持不在能量转化和转移的过程中，能量的总量保持不变变本讲稿第十

8、二页，共五十四页(2)能量守恒定律在自然界中是普遍适用的，对宏能量守恒定律在自然界中是普遍适用的，对宏观世界、微观世界、高速运动和低速运动等都成立观世界、微观世界、高速运动和低速运动等都成立它同时说明了第一类永动机不可以制成它同时说明了第一类永动机不可以制成3如何理解能源和能量耗散？如何理解能源和能量耗散？(1)能源是人类社会活动的物质基础人类利用能能源是人类社会活动的物质基础人类利用能源大致经历了三个时期，即柴薪时期、煤炭时期、石源大致经历了三个时期，即柴薪时期、煤炭时期、石油时期油时期本讲稿第十三页，共五十四页(2)能量耗散：燃料燃烧时一旦把自己的热量释放能量耗散：燃料燃烧时一旦把自己的热

9、量释放出去，就不会再次自动聚集起来供人类重新利用，电出去，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为内池中的化学能转化为电能，电能又通过灯泡转化为内能和光能，热和光被其他物质吸收之后变成周围环境能和光能，热和光被其他物质吸收之后变成周围环境的内能，我们无法把这些内能收集起来重新利用这的内能，我们无法把这些内能收集起来重新利用这种现象叫做能量的耗散种现象叫做能量的耗散本讲稿第十四页，共五十四页(3)能量耗散表明，在能源的利用过程中，即在能能量耗散表明，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，但在可利量的转化过程中，能量在数量上并未

10、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用的品质上降低了，从便于利用的变成不便于利用的了这是能源危机更深层次的含义，也是了这是能源危机更深层次的含义，也是“自然界的自然界的能量虽然守恒，但还是要节约能源能量虽然守恒，但还是要节约能源”的根本原因的根本原因(4)能量的耗散从能量转化的角度反映出自然界中能量的耗散从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程的方向性能源的利用受这种方向性的制约，宏观过程的方向性能源的利用受这种方向性的制约，所以能源的利用是有条件的，也是有代价的所以能源的利用是有条件的，也是有代价的.本讲稿第十五页，共五十四页本讲稿第十六页，共五十四页题型一对能量守恒定

11、律的理解题型一对能量守恒定律的理解【例【例1】一颗子弹以某一水平速度击中了静止在】一颗子弹以某一水平速度击中了静止在光滑水平面上的木块，并从中穿出，对于这一过程，光滑水平面上的木块，并从中穿出，对于这一过程，下列说法正确的是下列说法正确的是()A子弹减少的机械能等于木块增加的机械能子弹减少的机械能等于木块增加的机械能B子弹和木块组成的系统机械能的损失量等于系子弹和木块组成的系统机械能的损失量等于系统产生的热量统产生的热量本讲稿第十七页，共五十四页C子弹减少的机械能等于木块增加的动能与木块子弹减少的机械能等于木块增加的动能与木块增加的内能之和增加的内能之和D子弹减少的动能等于木块增加的动能与子弹

12、和子弹减少的动能等于木块增加的动能与子弹和木块增加的内能之和木块增加的内能之和本讲稿第十八页，共五十四页【解析】【解析】子弹射穿木块的过程中，由于相互间摩子弹射穿木块的过程中，由于相互间摩擦力的作用使得子弹的动能减少，木块获得动能，同擦力的作用使得子弹的动能减少，木块获得动能，同时产生热量，且系统产生的热量在数值上等于系统机时产生热量，且系统产生的热量在数值上等于系统机械能的损失，械能的损失，A选项漏考虑系统增加的内能，选项漏考虑系统增加的内能，C选项应选项应考虑的是系统考虑的是系统(子弹、木块子弹、木块)内能的增加，内能的增加，C错错【答案】【答案】BD本讲稿第十九页，共五十四页本讲稿第二十

13、页，共五十四页(2)在分析能量转化和守恒的过程中，往往漏掉某在分析能量转化和守恒的过程中，往往漏掉某种形式的能，导致错解，因此，在分析题目过程中要种形式的能，导致错解，因此，在分析题目过程中要理清各力做功情况，及存在的几种形式的能的相互转理清各力做功情况，及存在的几种形式的能的相互转化，从能量守恒角度分析化，从能量守恒角度分析本讲稿第二十一页，共五十四页应用应用11下列说法正确的是下列说法正确的是()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能量，但

14、照射到宇宙空间的能量都消失了C“既要马儿跑，又让马儿不吃草既要马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能量违背了能量守恒定律，因而是不可能的守恒定律，因而是不可能的D有种有种“全自动全自动”手表，不用上发条，也不用任手表，不用上发条，也不用任何形式的电源，却能一直走动，说明能量可能凭空产何形式的电源，却能一直走动，说明能量可能凭空产生生本讲稿第二十二页，共五十四页解析：解析：永动机是指不消耗或少消耗能量，而可以大永动机是指不消耗或少消耗能量，而可以大量对外做功的装置，历史上曾出现过各式各样的所谓量对外做功的装置，历史上曾出现过各式各样的所谓永动机的发明，结果都以失败告终，原因就是违背了永动机的发明，结果

15、都以失败告终，原因就是违背了能量守恒定律，人类只能发现规律、利用规律，但绝能量守恒定律，人类只能发现规律、利用规律，但绝不可以创造规律、改变规律，违背规律行事，即使以不可以创造规律、改变规律，违背规律行事，即使以后科技再发达，也要受自然规律的制约，所以永动机后科技再发达，也要受自然规律的制约，所以永动机是永远不可能制成的，是永远不可能制成的，A错错本讲稿第二十三页，共五十四页太阳辐射大量的能量，地球只吸收了极小的一部分，太阳辐射大量的能量，地球只吸收了极小的一部分，就形成了风云雨雪，使万物生长但辐射到星际空间就形成了风云雨雪，使万物生长但辐射到星际空间能量也没有消失，一定是转化成了别的能量，能

16、量也没有消失，一定是转化成了别的能量，B错马错马和其他动物，包括人要运动，必须消耗能量，动物的和其他动物，包括人要运动，必须消耗能量，动物的能量来源是食物中储存的生物质能，能量来源是食物中储存的生物质能，C正确所谓正确所谓“全全自动自动”手表内部还是有能量转化装置的，一般是一个手表内部还是有能量转化装置的，一般是一个摆锤，当人戴着手表活动时，使摆锤不停摆动，给游摆锤，当人戴着手表活动时，使摆锤不停摆动，给游丝弹簧补充能量，才会维持手表的走时丝弹簧补充能量，才会维持手表的走时本讲稿第二十四页，共五十四页如果把这种表放在桌面上静置两天，它也会停摆的，如果把这种表放在桌面上静置两天，它也会停摆的，D

17、错选错选C.答案：答案：C本讲稿第二十五页，共五十四页 题型二能量守恒定律的应用题型二能量守恒定律的应用 【例例2 2】某某地地平平均均风风速速为为5 5 m/sm/s，已已知知空空气气密密度度是是1.2 1.2 kg/mkg/m3 3，有有一一风风车车，它它的的车车叶叶转转动动时时可可形形成成半半径径为为12 12 m m的的圆圆面面如如果果这这个个风风车车能能将将圆圆面面内内10%10%的的气气流流动动能能转转变为电能，则该风车的发电机功率是多大？变为电能，则该风车的发电机功率是多大？本讲稿第二十六页，共五十四页【答案】【答案】3.4 kW本讲稿第二十七页，共五十四页本讲稿第二十八页，共五

18、十四页应用应用2 21 1照射在每平方米地面上的太阳能的平均照射在每平方米地面上的太阳能的平均功率功率(昼夜平均值昼夜平均值)是是200 W200 W，平均每个家庭消耗的电功，平均每个家庭消耗的电功率为率为1 000 W1 000 W若每块光电池的面积为若每块光电池的面积为0.5 m0.5 m2 2，转化效，转化效率为率为20%20%，则每户家庭需多少块光电池，才能保证正常，则每户家庭需多少块光电池，才能保证正常的生活使用？的生活使用？答案：答案：50块块本讲稿第二十九页，共五十四页题型三能源的开发和利用题型三能源的开发和利用【例例3 3】关关于于潮潮汐汐，古古人人说说：“潮潮者者，据据朝朝来

19、来也也；汐汐者者，言言夕夕至至也也”如如图图7 710101 1所所示示的的是是利利用用潮潮汐汐发发电电的的示示意意图图，左左方方为为陆陆地地和和海海湾湾，中中间间为为水水坝坝，其其下下有有通通道道，水水经经通通道道可可带带动动发发电电机机涨涨潮潮时时，水水进进入入海海湾湾，待待内内外外水水面面一一样样高高时时堵堵住住通通道道(如如图图7 710101 1甲甲)，潮落至最低时放水发电，潮落至最低时放水发电(如图如图7 710101 1乙乙)；本讲稿第三十页，共五十四页待待内内外外水水面面再再次次相相同同时时，再再堵堵住住通通道道，直直到到下下次次涨涨潮潮至至最最高高点点，又又放放水水发发电电(

20、如如图图7 710101 1丙丙)设设海海湾湾面面积积为为S S5.05.010108 8 m m2 2.高高潮潮与与低低潮潮间间高高度度差差为为h h3.0 3.0 m m，水水流流发发电电的的效效率率约约为为25%.25%.求求一一天天内内水水流流发发电电的的平平均均功功率率(注注：实实际际上上，由由于于各各种种损损失失，发发电电功功率率仅仅及及水水流流功功率率的的10%10%25%.25%.例例如如法法国国兰兰斯斯河河潮潮汐汐发发电电站站水水势势能能释释放放平均功率平均功率为为240 MW240 MW，而，而发电发电功率功率为为62 MW.)62 MW.)本讲稿第三十一页，共五十四页图图

21、7 710101 1本讲稿第三十二页，共五十四页本讲稿第三十三页，共五十四页本讲稿第三十四页，共五十四页应用应用31江苏省沙河抽水蓄能电站自江苏省沙河抽水蓄能电站自2003年投年投入运行以来，在缓解用电高峰电力紧张方面取得了良入运行以来，在缓解用电高峰电力紧张方面取得了良好的社会效益和经济效益抽水蓄能电站的工作原理好的社会效益和经济效益抽水蓄能电站的工作原理是，在是，在用用电电低谷低谷时时(如深夜如深夜)，电电站利用站利用电电网多余网多余电电能把能把水抽到高水抽到高处处蓄水池中，到用蓄水池中，到用电电高峰高峰时时，再利用蓄水池，再利用蓄水池中的水中的水发电发电本讲稿第三十五页，共五十四页如如图

22、图7 710102 2所示，蓄水池所示，蓄水池(上游水上游水库库)可可视为长视为长方体，方体，有效有效总库总库容量容量(可用于可用于发电发电)为为V V，蓄水后水位高出下游，蓄水后水位高出下游水面水面H H，发电过发电过程中上游水程中上游水库库水位最大落差水位最大落差为为d d.统计资统计资料表明，料表明，该电该电站年抽水用站年抽水用电为电为2.42.410108 8 kW kWh h，年，年发电发电量量为为1.81.810108 8 kW kWh.h.则则下列下列计计算算结结果正确的是果正确的是(水的密度水的密度为为，重力加速度，重力加速度为为g g，涉及重力，涉及重力势势能的能的计计算均以

23、下游水面算均以下游水面为为零零势势能面能面)()()本讲稿第三十六页，共五十四页本讲稿第三十七页，共五十四页本讲稿第三十八页，共五十四页答案：答案：BC 本讲稿第三十九页，共五十四页本讲稿第四十页，共五十四页1有关功和能，下列说法正确的是有关功和能，下列说法正确的是()A力对物体做了多少功，物体就具有多少能力对物体做了多少功，物体就具有多少能B物体具有多少能，就一定能做多少功物体具有多少能，就一定能做多少功C物体做了多少功，就有多少能量消失物体做了多少功，就有多少能量消失 D能量从一种形式转化为另一种形式时，可以用能量从一种形式转化为另一种形式时，可以用功来量度能量转化的多少功来量度能量转化的

24、多少本讲稿第四十一页，共五十四页解析：解析：功是能量转化的量度，即物体做了多少功，功是能量转化的量度，即物体做了多少功，就有多少能量发生了转化；并非力对物体做了多少功，就有多少能量发生了转化；并非力对物体做了多少功，物体就具有多少能；也非物体具有多少能，就一定能物体就具有多少能；也非物体具有多少能，就一定能做多少功，所以做多少功，所以A、B错误做功的过程是能量转化的错误做功的过程是能量转化的过程，能量在转化过程中总量守恒并不消失，所以过程，能量在转化过程中总量守恒并不消失，所以C错错误正确选项是误正确选项是D.答案：答案：D本讲稿第四十二页，共五十四页2自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，下列说法

25、自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，下列说法正确的是正确的是()A机械能守恒机械能守恒B能量正在消失能量正在消失C只有动能和重力势能的相互转化只有动能和重力势能的相互转化D减少的机械能转化为内能，但总能量守恒减少的机械能转化为内能，但总能量守恒本讲稿第四十三页，共五十四页解析：解析：自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，说明机自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，说明机械能减少，摩擦阻力对秋千做负功，使减少的机械能械能减少，摩擦阻力对秋千做负功，使减少的机械能转化为内能，正确选项为转化为内能，正确选项为D.答案：答案：D本讲稿第四十四页，共五十四页3下列设想中，符合能量转化和守恒定律的是下列设想中，符合能量转

26、化和守恒定律的是()A利用永磁铁和软铁的相互作用，做成一架机器，利用永磁铁和软铁的相互作用，做成一架机器，永远地转动下去永远地转动下去B制造一架飞机，不携带燃料，只需利用太阳能制造一架飞机，不携带燃料，只需利用太阳能就能飞行就能飞行C做成一只船，利用流水的能量，逆水行驶，不做成一只船，利用流水的能量，逆水行驶，不用其他动力用其他动力D利用核动力使地球离开太阳系利用核动力使地球离开太阳系本讲稿第四十五页，共五十四页解析：解析：A不符合能量守恒，利用永磁铁和软铁的相不符合能量守恒，利用永磁铁和软铁的相互作用，做一架永远转动下去的机器是不可能的；太互作用，做一架永远转动下去的机器是不可能的；太阳能可

27、以转化为机械能，阳能可以转化为机械能，B中所述情景中的飞机是可行中所述情景中的飞机是可行的；核动力是非常大的，大于地球和太阳系之间的引的；核动力是非常大的，大于地球和太阳系之间的引力，利用核动力可使地球离开太阳系，力，利用核动力可使地球离开太阳系，B、D选项正确选项正确逆水行船，不用其他动力是不可行的，逆水行船，不用其他动力是不可行的，C错误错误答案：答案：BD本讲稿第四十六页，共五十四页4下列关于能源开发和利用的说法中，正确的是下列关于能源开发和利用的说法中，正确的是()A能源利用的过程是内能转化成机械能的过程能源利用的过程是内能转化成机械能的过程 B要合理开发和节约使用核能、太阳能、风能、

28、要合理开发和节约使用核能、太阳能、风能、地热能、海洋能等常规能源地热能、海洋能等常规能源本讲稿第四十七页，共五十四页C能源利用的过程，是一种形式的能向另一种形能源利用的过程，是一种形式的能向另一种形式的能转化的过程式的能转化的过程D无论是节约能源还是开发能源，我国都要靠外无论是节约能源还是开发能源，我国都要靠外国支援国支援答案：答案：C本讲稿第四十八页，共五十四页5 5一一质质量量为为2 kg2 kg的物的物块块从离地从离地80 m80 m高高处处自由落下，自由落下，测测得落地速度得落地速度为为30 m/s30 m/s，求下落，求下落过过程中程中产产生的内能生的内能(g g取取10 m/s10

29、 m/s2 2)本讲稿第四十九页，共五十四页答案：答案：700 J本讲稿第五十页，共五十四页6在北京科技馆中有一个在北京科技馆中有一个“永动轮永动轮”，其结构如，其结构如图图7103所示在一个大轮的边缘装有用记忆合金所示在一个大轮的边缘装有用记忆合金制成的金属叶片，该金属叶片在热水中会呈弯曲形状，制成的金属叶片，该金属叶片在热水中会呈弯曲形状，而在室温下又会伸直，将大轮的下部放入热水中，上而在室温下又会伸直，将大轮的下部放入热水中，上部处于空气中，则叶片在空气中为伸直状态，进入热部处于空气中，则叶片在空气中为伸直状态，进入热水中温度升高就会弯曲从而产生推力，使轮子转动；水中温度升高就会弯曲从而

30、产生推力，使轮子转动；本讲稿第五十一页，共五十四页从水中进入空气中叶片又会变成伸直状态，如此周而从水中进入空气中叶片又会变成伸直状态，如此周而复始，每个叶片进入热水时都会产生推力，从而使轮复始，每个叶片进入热水时都会产生推力，从而使轮子一直转动下去你认为这个装置可以向外输出能量子一直转动下去你认为这个装置可以向外输出能量吗？这是永动机吗？为什么？吗？这是永动机吗？为什么？本讲稿第五十二页，共五十四页解析：解析：轮子的叶片能产生推力，因此可以带动其他轮子的叶片能产生推力，因此可以带动其他机械转动，能够输出能量但这个轮子并不是永动机，机械转动，能够输出能量但这个轮子并不是永动机，轮子转动的能量来自热水的内能，如果水的温度跟空轮子转动的能量来自热水的内能，如果水的温度跟空气一样了，它也就不会转动了气一样了，它也就不会转动了答案：答案：可以向外输出能量；不是永动机，因为它要可以向外输出能量；不是永动机，因为它要消耗水的内能消耗水的内能本讲稿第五十三页，共五十四页 课时作业课时作业 22 22 本讲稿第五十四页，共五十四页