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1、7.10 能量守恒定律与能源能量守恒定律与能源 一一 1（1）能量的转化与转移能量的转化与转移电动机电动机 电能电能 机械能机械能发电机发电机 机械能机械能 电能电能一一 1（1）能量的转化与转移能量的转化与转移水果电池水果电池化学能化学能 电能电能机械能机械能 内能内能一一 1 （1）能量的转化与转移能量的转化与转移刚煮好的鸡蛋放入凉水中刚煮好的鸡蛋放入凉水中内能：鸡蛋内能：鸡蛋 凉水凉水动能：风动能：风 帆船帆船数量 永动机 相互联系与转化 凭空产生 凭空消失 转化 转移 转化 转移 保持不变 物质 煤炭时期 石油时期煤 石油 能源短缺 环境恶化 聚集 热能 光能 内能 内能 减少 不便于
2、利用 方向性 方向性 有条件 有代价 一、能量的多样性一、能量的多样性 对应于不同的运动形式，能的形式对应于不同的运动形式，能的形式也是多种多样的也是多种多样的 我们知道能量的形式：我们知道能量的形式： 机械能、内能、电能、太阳能、机械能、内能、电能、太阳能、化学能、生物能、原子能等化学能、生物能、原子能等想一想v这些能量之间有什么联系呢？这些能量之间有什么联系呢？v这些能量之间又是怎样联系的呢这些能量之间又是怎样联系的呢？ 太阳能的利用：太阳能的利用：太阳能转化为电能太阳能转化为电能内燃机车：内燃机车：内能转化机械能内能转化机械能水电站：水电站：水的机械能转化为电能水的机械能转化为电能水果电
3、池：水果电池：化学能转化为电能化学能转化为电能ABAB匀匀速速下下落落 匀匀速速上上升升v 当外力(除了重力或弹力以外的力)对物体做功时，系统的机械能不守恒。外力对物体做正功，物体机械能增加；外力对物体做负功，物体机械能减少。l一一 1 （1）能量的转化与转移能量的转化与转移一一 1（2）永动机梦想的破灭）永动机梦想的破灭v永动机：不消耗任何能量，却可以源源不断地对外做功，这种机器叫永动机. 图图1图图2 2图图3 3 一一 2. 能量守恒定律的建立过程能量守恒定律的建立过程迈尔迈尔(18141878)焦耳（18181889）亥姆霍兹亥姆霍兹（18211894）一一 3 能量守恒定律的内容能量
4、守恒定律的内容v能量既不会消灭，也不会创生，它只能从一种形式能量既不会消灭，也不会创生，它只能从一种形式转化为别的形式，或者从一个物体转移到别的物体，转化为别的形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变 。v某种形式的能减少，一定有其他形式的能量增加，某种形式的能减少，一定有其他形式的能量增加，且减少量和增加量一定相等某个物体的能量减少，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存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等。一定相等。 E初初E终终 ；E增增E减减l
5、E初初E终终 ；E增增E减减既然能量是守恒的，不可能消灭，既然能量是守恒的，不可能消灭，为什么我们还要节约能源？为什么我们还要节约能源？思考与思考与讨论？讨论？能量耗散是指：燃料能量耗散是指：燃料燃烧时一旦把自己的燃烧时一旦把自己的热量释放出去，它就热量释放出去，它就不会再次自动聚集起不会再次自动聚集起来供人类重新利用。来供人类重新利用。l二二 1 能量耗散能量耗散二二 1 能量耗散能量耗散能量耗散与能量守恒是否矛盾，该怎样理解？能量耗散与能量守恒是否矛盾，该怎样理解？思考与讨论：思考与讨论：能量耗散和能量守恒并不矛盾，能量耗散表能量耗散和能量守恒并不矛盾，能量耗散表明，在能源利用的过程中，即
6、在能量的转化明，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，但在可过程中，能量在数量上并没有减少，但在可利用的品质上降低了，从便于利用变为不便利用的品质上降低了，从便于利用变为不便于利用了。于利用了。思考与思考与讨论？讨论？能量耗散与能量守恒是否矛盾，能量耗散与能量守恒是否矛盾，该怎样理解？该怎样理解？能量耗散和能量守恒并不矛盾，能量耗散表明，能量耗散和能量守恒并不矛盾，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，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，但在可利用的品质上能量在数量上并没有减少，但在可利用的品质上降低了，从便于利用变为
7、不便于利用了。降低了，从便于利用变为不便于利用了。二二 1 能量耗散能量耗散二二 2 人类对能源的利用经过了三个人类对能源的利用经过了三个时期时期柴薪时期柴薪时期出现年代：五出现年代：五六十万年前六十万年前火的使用是人火的使用是人类在能源利用类在能源利用上的第一个里上的第一个里程碑，它使人程碑，它使人类脱离了茹毛类脱离了茹毛饮血的时代。饮血的时代。二、能的转化二、能的转化v不同形式的能之间可以在一定条件的情不同形式的能之间可以在一定条件的情况下相互转化况下相互转化v做功的过程是能的转化的过程做功的过程是能的转化的过程. . 三、能量守恒定律三、能量守恒定律能量既不会凭空产生，也不会凭空消能量既
8、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形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化和转移过程中，能量的总体，在转化和转移过程中，能量的总量保持不变量保持不变 四、能源和能源耗散四、能源和能源耗散n思考：思考：能量是守恒的，不可消失能量是守恒的，不可消失的，为何我们还要节约能源呢？的，为何我们还要节约能源呢？n阅读课本回答：阅读课本回答：n什么是能源耗散？什么是能源耗散？n能源危机的深层次含意和节约能能源危机的深层次含意和节约能源的根本原因是什么？源的根本原因是什么？二二 2 人类对能源的利用经过了三个人类对能源的
9、利用经过了三个时期时期煤炭时期煤炭时期出现年代出现年代：2000年前年前蒸汽机的广泛蒸汽机的广泛使用，带动了使用，带动了工业革命和资工业革命和资本主义社会的本主义社会的成长。成长。二二 2 人类对能源的利用经过了三人类对能源的利用经过了三个时期个时期石油时期石油时期 出现年代：出现年代：19世纪世纪80年代年代内燃机的发展推动了内燃机的发展推动了19世纪末，世纪末，20世纪初开始的机世纪初开始的机械化和电气化进程。械化和电气化进程。课堂练习：课堂练习：1.下列说法正确的是（下列说法正确的是（ ）A.燃料燃烧时把自己的热量释放出去，它还会燃料燃烧时把自己的热量释放出去，它还会自动聚集起来供人类重
10、新利用。自动聚集起来供人类重新利用。 B.热量会自发地从高温物体传给低温物体，但热量会自发地从高温物体传给低温物体，但却不能自发地从低温物体传给高温物体。却不能自发地从低温物体传给高温物体。C.自然界的能量是守恒的，所以不需要节约能自然界的能量是守恒的，所以不需要节约能源。源。D.两种气体放到一个容器内，总会均匀地混合两种气体放到一个容器内，总会均匀地混合到一起但不会再自发地分离出来到一起但不会再自发地分离出来。BD2.试求以下三小球沿光滑轨道自由下落相同试求以下三小球沿光滑轨道自由下落相同高度的末速度大小高度的末速度大小解法二解法二:利用能量守恒定律利用能量守恒定律 根据根据 E初初 = E
11、末末 得：得：2123122mghmvvvgh 解法一解法一:利用牛顿定利用牛顿定律可求律可求 解解V1、V2，但不能求解但不能求解V3。基本物理思想对单体应用范例3.如图所示，质量为如图所示，质量为m的物体从高为的物体从高为h的斜面顶端的斜面顶端A处由处由静止滑下到斜面底端静止滑下到斜面底端B，再沿水平面运动到，再沿水平面运动到C点停止。点停止。欲使此物体从欲使此物体从C沿原路返回到沿原路返回到A，则在，则在C点至少应给物体点至少应给物体的初速度的初速度V0大小为多少大小为多少?(不计物体在不计物体在B处的能量损失处的能量损失)解解: :由由ACAC根据能量转化守恒定律根据能量转化守恒定律
12、EE减减 = E= E增增得得 mgh = Qmgh = QABAB + Q + QBCBC由由CACA根据能量转化守恒定律根据能量转化守恒定律得得 mvmv0 02 2/2 = mgh + Q/2 = mgh + QAB AB + Q+ QBCBC所以所以 V V0 0 = 2 = 2gh4.一物体，以一物体，以6m/s的初速度沿某一斜面底端的初速度沿某一斜面底端上滑后又折回，折回到斜面底端时的速度上滑后又折回，折回到斜面底端时的速度大小为大小为4m/s。试求物体沿斜面上滑的最大。试求物体沿斜面上滑的最大高度。（高度。（g取取10m/s2）AmV0BC解解: :由由ABAB根据能量转化守恒定律根据能量转化守恒定律 EE减减 = E= E增增得得 mvmv0 02 2/2 = mgh + Q/2 = mgh + Q由由BCBC根据能量转化守恒定律根据能量转化守恒定律得得 mgh = mvmgh = mv2 2/2 + Q/2 + Q联立得联立得 h = 1.3mh = 1.3m