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1、追寻守恒量能量追寻守恒量能量第1页，本讲稿共17页 一、学习目标一、学习目标 知识与技能知识与技能:理解理解能量能量、势能势能及及动能动能的概念与意义的概念与意义.过程与方法过程与方法:a、会分析会分析动能动能与与势能势能间的间的相互转化相互转化.b、通过各种能量相互转化分析通过各种能量相互转化分析培养学培养学 生分析解决问题的能力生分析解决问题的能力.情感、态度与价值观情感、态度与价值观:通过了解人类追寻通过了解人类追寻“能能”这一守恒量的这一守恒量的过过 程，体验程，体验守恒思想守恒思想的重要意义的重要意义.第2页，本讲稿共17页 现代化地生活离不开现代化地生活离不开电能电能，现，现代交通
2、离不开燃料释放的代交通离不开燃料释放的化学能化学能，核电站要利用原子核裂变释放的核电站要利用原子核裂变释放的核能核能，人类生活需要摄入食物中，人类生活需要摄入食物中的的化学能化学能，植物的生长依赖，植物的生长依赖太阳太阳能能。“能量能量”在人类生活中的重要在人类生活中的重要性性第3页，本讲稿共17页理想斜面理想斜面.exe1、什么是能量呢？、什么是能量呢？2、能量在不同的情况下有不同的表现形式，、能量在不同的情况下有不同的表现形式，本实验中共涉及哪几种不同的能量呢？本实验中共涉及哪几种不同的能量呢？第4页，本讲稿共17页针对训练：关于伽利略的理想斜面实验针对训练：关于伽利略的理想斜面实验,以下
3、说以下说法正确的是（法正确的是（）A无论斜面是否光滑无论斜面是否光滑,小球滚上的高度一定与释放小球滚上的高度一定与释放的高度相同的高度相同.B实际上实际上,小球滚上的高度会比释放的高度要小一小球滚上的高度会比释放的高度要小一些些.C只有在斜面绝对光滑的理想条件下只有在斜面绝对光滑的理想条件下,小球滚上的小球滚上的高度才与释放的高度相同高度才与释放的高度相同.D伽利略的斜面理想实验反映了在小球的运动过伽利略的斜面理想实验反映了在小球的运动过程中存在某个守恒量程中存在某个守恒量.BCD第5页，本讲稿共17页势能：相互作用的物体凭借其位置而势能：相互作用的物体凭借其位置而 具有的能量。具有的能量。第
4、6页，本讲稿共17页动能动能：物体由于运动而具有的能量。物体由于运动而具有的能量。第7页，本讲稿共17页试分析小女孩荡秋千过程中能量的转化试分析小女孩荡秋千过程中能量的转化第8页，本讲稿共17页ABhh分析在伽利略实验中，小球从斜面在伽利略实验中，小球从斜面A上离斜面底端上离斜面底端h高处自由滚下，通过高处自由滚下，通过最低点后继续滚上另一个斜面最低点后继续滚上另一个斜面B，小球会在斜面，小球会在斜面B上某点速度为零，上某点速度为零，这点距斜面底端的竖直高度仍为这点距斜面底端的竖直高度仍为h，在这个过程中，下列说法正确，在这个过程中，下列说法正确的是的是()、小球在、小球在A斜面上运动时，离斜
5、面底端的竖直高度越来斜面上运动时，离斜面底端的竖直高度越来 越小，小越小，小球的运动速度越来越大。球的运动速度越来越大。小球在小球在A斜面上运动时，动能越来越小，势能越来越大斜面上运动时，动能越来越小，势能越来越大小球在小球在B斜面上运动时，速度越来越大，离斜面底端的高度越斜面上运动时，速度越来越大，离斜面底端的高度越来越小来越小小球在小球在B斜面上运动时，动能越来越小，势能越来越大斜面上运动时，动能越来越小，势能越来越大,且动能与且动能与势能总和是不变的。势能总和是不变的。AD第9页，本讲稿共17页探究探究机械能的互相转化机械能的互相转化 竖直上抛的小球竖直上抛的小球，势能和动能的，势能和动
6、能的转化情况，小球在运动过程中，转化情况，小球在运动过程中，是否存在着能的总量保持不变？是否存在着能的总量保持不变？（不计空气阻力）（不计空气阻力）第10页，本讲稿共17页在全球能源短缺的今天，科学家也在绞尽脑汁，在全球能源短缺的今天，科学家也在绞尽脑汁，设想了许多非同寻常的发电招数。设想了许多非同寻常的发电招数。道路发电道路发电、绿叶发电绿叶发电、体温发电体温发电，这些发电方式您可能，这些发电方式您可能听都没有听过，但它们却正悄悄走向我们听都没有听过，但它们却正悄悄走向我们的生活。的生活。第11页，本讲稿共17页 “巨蟒巨蟒”不是不是真正的莽，它因像蛇一样的外形而得名，它在巨浪中沉浮，真正的
7、莽，它因像蛇一样的外形而得名，它在巨浪中沉浮，可以大量收集能量，并将其转化为电能可以大量收集能量，并将其转化为电能。首先充分发挥一首先充分发挥一下你的想像力，一根巨大的橡胶管下你的想像力，一根巨大的橡胶管因其像蛇一样的因其像蛇一样的外形而得名外形而得名“巨蟒巨蟒巨蟒巨蟒”，被安放在辽阔的海面上，一个巨浪打，被安放在辽阔的海面上，一个巨浪打来，它被吞没，但过不一会，它又出现了，短暂的起伏瞬来，它被吞没，但过不一会，它又出现了，短暂的起伏瞬间，连接这根管子的特殊装置已经收集到了可观的电能。间，连接这根管子的特殊装置已经收集到了可观的电能。“巨蟒巨蟒巨蟒巨蟒”装置的两端都是密封的，里面装满了水。这种
8、设装置的两端都是密封的，里面装满了水。这种设计可以使其固定在海水表面以下，一端朝向海浪袭来的方计可以使其固定在海水表面以下，一端朝向海浪袭来的方向。每次海浪拍打到管子的一端使之受到挤压，在内部形向。每次海浪拍打到管子的一端使之受到挤压，在内部形成成“激突波激突波”，即内部压力波。激突波在管子里面传动，即内部压力波。激突波在管子里面传动，而引起激突波的海浪则在管外以同样的速度流动，这样就而引起激突波的海浪则在管外以同样的速度流动，这样就对管子形成了越来越大的挤压，于是激突波也会越来越大。对管子形成了越来越大的挤压，于是激突波也会越来越大。随之，激突波使得固定在装置另一端的涡轮启动，于是电随之，激
9、突波使得固定在装置另一端的涡轮启动，于是电能产生，并通过一根电缆传送到海岸上。一直以来，人们能产生，并通过一根电缆传送到海岸上。一直以来，人们知道海浪能制造巨大的能量但苦于没有途径收集，现在，知道海浪能制造巨大的能量但苦于没有途径收集，现在，“巨蟒巨蟒巨蟒巨蟒”就可以解决这个问题。就可以解决这个问题。“巨蟒巨蟒”发电发电-向海浪要能量向海浪要能量 第12页，本讲稿共17页 道路发电道路发电-1公里发电公里发电400千瓦千瓦 这条神奇的路是以色列技术研究院下属公司的一个项目，这条神奇的路是以色列技术研究院下属公司的一个项目，它在普通路面的沥青中植入大量的压电晶体，通过汽车驶它在普通路面的沥青中植
10、入大量的压电晶体，通过汽车驶过时的压电转换来发电，过时的压电转换来发电，1公里的路面能产生约公里的路面能产生约公里的路面能产生约公里的路面能产生约100400千瓦千瓦的电力。的电力。科学家表示，理论上，这些植入沥青的压电晶体能使用至少科学家表示，理论上，这些植入沥青的压电晶体能使用至少科学家表示，理论上，这些植入沥青的压电晶体能使用至少科学家表示，理论上，这些植入沥青的压电晶体能使用至少3030年，因此，该技术可以用于任何大流量的道路，包括铁路和公年，因此，该技术可以用于任何大流量的道路，包括铁路和公年，因此，该技术可以用于任何大流量的道路，包括铁路和公年，因此，该技术可以用于任何大流量的道路
11、，包括铁路和公路。目前，其路面改造成本约为每公里路。目前，其路面改造成本约为每公里路。目前，其路面改造成本约为每公里路。目前，其路面改造成本约为每公里6565万美元，但在大规模生万美元，但在大规模生万美元，但在大规模生万美元，但在大规模生产启动后，造价还能降低产启动后，造价还能降低产启动后，造价还能降低产启动后，造价还能降低2/3。该发电方法的远期目标是，由该。该发电方法的远期目标是，由该。该发电方法的远期目标是，由该。该发电方法的远期目标是，由该系统产生的电力价格能降到每度系统产生的电力价格能降到每度系统产生的电力价格能降到每度系统产生的电力价格能降到每度3 31010美分美分美分美分(约合
12、人民币约合人民币0.2元元0.7元元元元)非常接近目前的民用电价了，甚至还更低，而且非常接近目前的民用电价了，甚至还更低，而且由此带来的减碳效应不可估量，尤其是对我国这种严重依赖由此带来的减碳效应不可估量，尤其是对我国这种严重依赖煤电的国家而言，更是具有相当的意义：截至煤电的国家而言，更是具有相当的意义：截至2008年底，我国年底，我国年底，我国年底，我国共有高速公路共有高速公路共有高速公路共有高速公路4.1万公里，如果全部应用了此种技术，那么它们一万公里，如果全部应用了此种技术，那么它们一万公里，如果全部应用了此种技术，那么它们一万公里，如果全部应用了此种技术，那么它们一年最多将发电年最多将
13、发电年最多将发电年最多将发电1436亿度。亿度。目前，这种技术已进行了小规模的试验，而大范围的试验目前，这种技术已进行了小规模的试验，而大范围的试验已在已在20102010年开始。年开始。年开始。年开始。第13页，本讲稿共17页绿叶发电绿叶发电-树木也能成电厂树木也能成电厂 绿叶具有光合作用，这是众所周知的，但绿叶还具有光电效应这个奇特功能，恐怕绿叶具有光合作用，这是众所周知的，但绿叶还具有光电效应这个奇特功能，恐怕很少有人知道。很少有人知道。科学家们深入研究发现，当太阳光照射到绿叶上时，绿叶就能吸收光能，并且从水分中夺科学家们深入研究发现，当太阳光照射到绿叶上时，绿叶就能吸收光能，并且从水分
14、中夺取电子，这些夺取来的电子不断地自由活动并渐渐聚集起来。如果在这些电子自由活动前就用取电子，这些夺取来的电子不断地自由活动并渐渐聚集起来。如果在这些电子自由活动前就用固定的电流场使他们定向移动，就能形成电子流，这就是绿叶电流。一棵大樟树或梧桐树约有固定的电流场使他们定向移动，就能形成电子流，这就是绿叶电流。一棵大樟树或梧桐树约有20多万片树叶，每片树叶细胞内部结构中有许许多多的叶绿体。如果将这些叶片摊开来计多万片树叶，每片树叶细胞内部结构中有许许多多的叶绿体。如果将这些叶片摊开来计算，其叶绿体的总面积可达算，其叶绿体的总面积可达2300平方米，按能量换算，相当于覆盖平方米，按能量换算，相当于
15、覆盖36亩土地的巨型太亩土地的巨型太阳能转换站，这毕竟还是一棵树，要是一片茂密的树林呢？显然，绿叶的发电能阳能转换站，这毕竟还是一棵树，要是一片茂密的树林呢？显然，绿叶的发电能力十分可观。力十分可观。科学家正尝试把这样的科学家正尝试把这样的“发电厂发电厂”从实验室里搬出来，比如在房屋周围广泛植树，在从实验室里搬出来，比如在房屋周围广泛植树，在墙边种植青萝、紫藤、爬山虎等植物，以构成厚厚的多层覆盖的叠式植物群。这样一来，不仅墙边种植青萝、紫藤、爬山虎等植物，以构成厚厚的多层覆盖的叠式植物群。这样一来，不仅房屋周围绿树成荫，环境大改善，而且每户人家还可以自成体系地建立一个个小型发电厂，这房屋周围绿
16、树成荫，环境大改善，而且每户人家还可以自成体系地建立一个个小型发电厂，这将是世界上真正的无灰、无尘、无污染、无噪音的最富有生命力的新型绿叶发电厂。叶绿体的将是世界上真正的无灰、无尘、无污染、无噪音的最富有生命力的新型绿叶发电厂。叶绿体的优点还在于不论春夏秋冬或阴晴雨雪，它都能吸收光能并把它转化为电能。这种奇妙的发电方优点还在于不论春夏秋冬或阴晴雨雪，它都能吸收光能并把它转化为电能。这种奇妙的发电方式无疑将受到城乡居民的普遍欢迎，对于居住在交通不便的深山密林中的人们来说，式无疑将受到城乡居民的普遍欢迎，对于居住在交通不便的深山密林中的人们来说，“绿叶发绿叶发电电”就更是方便实用了。就更是方便实用
17、了。第14页，本讲稿共17页体温发电体温发电-办公楼会办公楼会“吸热吸热”美国新泽西州电信电话公司不久前设计建造了一座新颖的美国新泽西州电信电话公司不久前设计建造了一座新颖的办公大楼，利用装在楼内的能量收集置换装置将在大楼工作的办公大楼，利用装在楼内的能量收集置换装置将在大楼工作的3000多名员工所散发的热量收集起来并置换为电能，用于照多名员工所散发的热量收集起来并置换为电能，用于照明、电脑办公，甚至调节室内温度，使之保持在明、电脑办公，甚至调节室内温度，使之保持在1829摄氏摄氏度之间，只有当室外温度降到零下度之间，只有当室外温度降到零下9摄氏度以下时，才需开摄氏度以下时，才需开暖气供热。暖
18、气供热。科学家们还发明了一种袖珍温差电池，可以将人体的热科学家们还发明了一种袖珍温差电池，可以将人体的热能能(体温体温)直接转化为电能，继而为小型助听器、微型收音机、迷直接转化为电能，继而为小型助听器、微型收音机、迷你电视机供电。这些袖珍家用电器体积小、重量轻、携带方便，你电视机供电。这些袖珍家用电器体积小、重量轻、携带方便，不必为其供电而犯愁，因此非常受欢迎。不必为其供电而犯愁，因此非常受欢迎。体温供电手表也在受欢迎之列。手表的表底盖就是一块微型温体温供电手表也在受欢迎之列。手表的表底盖就是一块微型温差电池，手的温度能产生电能推动手表准确地运转起来。您的运动差电池，手的温度能产生电能推动手表
19、准确地运转起来。您的运动也可以转化为电能，这种通过走路振动发电的系统可以安装到人流也可以转化为电能，这种通过走路振动发电的系统可以安装到人流拥挤的公共场所拥挤的公共场所。第15页，本讲稿共17页运动发电运动发电-走三万步驱动火车走三万步驱动火车 美国麻省理工学院的两名学生设计了一种地板系统，可以在火车站、美国麻省理工学院的两名学生设计了一种地板系统，可以在火车站、美国麻省理工学院的两名学生设计了一种地板系统，可以在火车站、美国麻省理工学院的两名学生设计了一种地板系统，可以在火车站、舞厅、商场等人流集中的地方收集人们走路、跳舞以及跳跃等运动产生的舞厅、商场等人流集中的地方收集人们走路、跳舞以及跳
20、跃等运动产生的舞厅、商场等人流集中的地方收集人们走路、跳舞以及跳跃等运动产生的舞厅、商场等人流集中的地方收集人们走路、跳舞以及跳跃等运动产生的机械能，并将其转化成电能。他们称这种机械能，并将其转化成电能。他们称这种机械能，并将其转化成电能。他们称这种机械能，并将其转化成电能。他们称这种“发电发电发电发电”形式为形式为形式为形式为“人群电场人群电场人群电场人群电场”。这种所谓的这种所谓的这种所谓的这种所谓的“人群电场人群电场人群电场人群电场”是由麻省理工学院的两名研究生詹姆斯是由麻省理工学院的两名研究生詹姆斯是由麻省理工学院的两名研究生詹姆斯是由麻省理工学院的两名研究生詹姆斯 拉雷姆拉雷姆拉雷姆
21、拉雷姆和赛迪斯和赛迪斯和赛迪斯和赛迪斯 朱斯楚克设计的，他们计划将这样一种通过走路振动来发电朱斯楚克设计的，他们计划将这样一种通过走路振动来发电朱斯楚克设计的，他们计划将这样一种通过走路振动来发电朱斯楚克设计的，他们计划将这样一种通过走路振动来发电的地板系统安装到人流拥挤的公共场所，利用这里密集的人流所产生的地板系统安装到人流拥挤的公共场所，利用这里密集的人流所产生的地板系统安装到人流拥挤的公共场所，利用这里密集的人流所产生的地板系统安装到人流拥挤的公共场所，利用这里密集的人流所产生的振动来产生电力。的振动来产生电力。的振动来产生电力。的振动来产生电力。这种地板系统是由很多木块交错组成的，人们
22、走路时会对地板产这种地板系统是由很多木块交错组成的，人们走路时会对地板产这种地板系统是由很多木块交错组成的，人们走路时会对地板产这种地板系统是由很多木块交错组成的，人们走路时会对地板产生压力，使与木块相连的摇杆也被压下。摇杆从一个方向带动中心轴生压力，使与木块相连的摇杆也被压下。摇杆从一个方向带动中心轴生压力，使与木块相连的摇杆也被压下。摇杆从一个方向带动中心轴生压力，使与木块相连的摇杆也被压下。摇杆从一个方向带动中心轴旋转，从而将机械能转化成电流。当众多行人连续在地板上行走时，旋转，从而将机械能转化成电流。当众多行人连续在地板上行走时，旋转，从而将机械能转化成电流。当众多行人连续在地板上行走
23、时，旋转，从而将机械能转化成电流。当众多行人连续在地板上行走时，摇杆不断被压下，使中心轴不停地转动发电。这种装置安装在大街、摇杆不断被压下，使中心轴不停地转动发电。这种装置安装在大街、摇杆不断被压下，使中心轴不停地转动发电。这种装置安装在大街、摇杆不断被压下，使中心轴不停地转动发电。这种装置安装在大街、商场、火车站等处，所发出的电可以用来照明和驱动电风扇。商场、火车站等处，所发出的电可以用来照明和驱动电风扇。商场、火车站等处，所发出的电可以用来照明和驱动电风扇。商场、火车站等处，所发出的电可以用来照明和驱动电风扇。根据格拉雷姆和朱斯楚克的实验，通过这样一套系统，每个人行根据格拉雷姆和朱斯楚克的
24、实验，通过这样一套系统，每个人行根据格拉雷姆和朱斯楚克的实验，通过这样一套系统，每个人行根据格拉雷姆和朱斯楚克的实验，通过这样一套系统，每个人行走一步所产生的电力大约只能支持一个走一步所产生的电力大约只能支持一个走一步所产生的电力大约只能支持一个走一步所产生的电力大约只能支持一个6060瓦的灯泡闪一下，但是如果收瓦的灯泡闪一下，但是如果收瓦的灯泡闪一下，但是如果收瓦的灯泡闪一下，但是如果收集集集集2852728527步产生的能量，就足以推动一辆火车移动一秒。步产生的能量，就足以推动一辆火车移动一秒。步产生的能量，就足以推动一辆火车移动一秒。步产生的能量，就足以推动一辆火车移动一秒。第16页，本
25、讲稿共17页核电站不会像原子弹那样发生爆炸核电站不会像原子弹那样发生爆炸核燃料中有效成分是铀核燃料中有效成分是铀核燃料中有效成分是铀核燃料中有效成分是铀-235-235，铀，铀，铀，铀-235同样也是原子弹中同样也是原子弹中的核炸药，那么核电站会不会像原子弹那样爆炸呢？不的核炸药，那么核电站会不会像原子弹那样爆炸呢？不必担心，绝没有这种可能性！核燃料中铀必担心，绝没有这种可能性！核燃料中铀-235-235的含量约为的含量约为的含量约为的含量约为3 3，而核炸药中的铀，而核炸药中的铀-235含量高达含量高达90以上，正像啤酒以上，正像啤酒和白酒都含有酒精，白酒因酒精含量高可以点燃，而啤和白酒都含
26、有酒精，白酒因酒精含量高可以点燃，而啤酒则因酒精含量低却不能点燃一样。原子弹同样是一项酒则因酒精含量低却不能点燃一样。原子弹同样是一项高技术产品，形成核爆炸有非常严格的条件。原子弹必高技术产品，形成核爆炸有非常严格的条件。原子弹必须用高浓度的铀须用高浓度的铀-235-235或钚或钚或钚或钚-239作核装料，以一套精密复杂作核装料，以一套精密复杂的系统引爆高能烈性炸药，利用爆炸力在瞬间精确地改的系统引爆高能烈性炸药，利用爆炸力在瞬间精确地改变核装料的形状或位置，才能形成不可控的链式裂变反变核装料的形状或位置，才能形成不可控的链式裂变反应，发生核爆炸。这种苛刻的条件，在核电站里是不可应，发生核爆炸。这种苛刻的条件，在核电站里是不可能有的。能有的。压水型反应堆具有设计所赋予的内在安全的特压水型反应堆具有设计所赋予的内在安全的特性。更何况核反应堆还有多重的安全保护系统，确保反性。更何况核反应堆还有多重的安全保护系统，确保反应堆不会失控。应堆不会失控。第17页，本讲稿共17页