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1、7.10 能量守恒定律与能源重力势能重力势能弹性势弹性势能能动能动能势能势能机械能机械能知识回顾知识回顾能能能能量量量量一、能量一、能量一、能量一、能量的概念的概念的概念的概念 一个物体能够对外做功，我们就说这个物体具一个物体能够对外做功，我们就说这个物体具一个物体能够对外做功，我们就说这个物体具一个物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量。有能量。有能量。有能量。二、能量的多样性二、能量的多样性二、能量的多样性二、能量的多样性对应于不同的运动形式，能的形式也是多种多对应于不同的运动形式，能的形式也是多种多对应于不同的运动形式，能的形式也是多种多对应于不同的运动形式，能的形式也是多种多的的的
2、的 说一说：说一说：你知道的能量形式你知道的能量形式机械能、内能、电能、太阳能、化学能、机械能、内能、电能、太阳能、化学能、机械能、内能、电能、太阳能、化学能、机械能、内能、电能、太阳能、化学能、生物能、原子能等生物能、原子能等生物能、原子能等生物能、原子能等讨讨讨讨论论论论与与与与思思思思考：考：考：考：能量之间有联系吗？能量之间有联系吗？太阳能的利用：太阳能的利用：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：内燃机车：内燃机车：内能转化机械能内能转化机械能内能转化机械能内能转化机械能水电站：水电站：水电站：水电站：水的机械
3、能转化为电能水的机械能转化为电能水的机械能转化为电能水的机械能转化为电能水果电池：水果电池：水果电池：水果电池：化学能转化为电能化学能转化为电能化学能转化为电能化学能转化为电能不同形式的能之间可以在一定不同形式的能之间可以在一定条件的情况下相互转化条件的情况下相互转化能能能能量量量量守守守守恒恒恒恒定定定定律律律律 1 1、能量守恒定律、能量守恒定律、能量守恒定律、能量守恒定律2 2、导致能量守恒定律最后确立的两类重要事实是什导致能量守恒定律最后确立的两类重要事实是什导致能量守恒定律最后确立的两类重要事实是什导致能量守恒定律最后确立的两类重要事实是什么么么么?导致能量守恒定律最后确立的两类重要
4、事导致能量守恒定律最后确立的两类重要事导致能量守恒定律最后确立的两类重要事导致能量守恒定律最后确立的两类重要事实是确立了实是确立了实是确立了实是确立了永动机永动机永动机永动机的不可能性和发现了各种自的不可能性和发现了各种自的不可能性和发现了各种自的不可能性和发现了各种自然现象之间的相互联系与转化然现象之间的相互联系与转化然现象之间的相互联系与转化然现象之间的相互联系与转化 、内容：、内容：、内容：、内容：能量既不会能量既不会能量既不会能量既不会凭空产生凭空产生凭空产生凭空产生，也不会，也不会，也不会，也不会凭空消失凭空消失凭空消失凭空消失，它只能，它只能，它只能，它只能从一种形式从一种形式从一
5、种形式从一种形式转化转化转化转化为另一种形式，或者从一个物体为另一种形式，或者从一个物体为另一种形式，或者从一个物体为另一种形式，或者从一个物体转移转移转移转移到另一个物体，而在转化或转移过程中，能量的到另一个物体，而在转化或转移过程中，能量的到另一个物体，而在转化或转移过程中，能量的到另一个物体，而在转化或转移过程中，能量的总量总量总量总量保持不变保持不变保持不变保持不变、定律的表达式、定律的表达式、定律的表达式、定律的表达式 E E初初E E终终 ；EE增增EE减减的内容：的内容：的内容：的内容：1、导致能量守恒定律最后确立的两类重要事、导致能量守恒定律最后确立的两类重要事实是什么实是什么
6、?1718世纪许多机械专家就已经论证了永动机是不可能的法国科学院在1775年就正式决定，不再研究和试验任何永动机历史上有很多人不相信能量守恒定律的人，挖空心思想发明一种不消耗能量，却能不断对外做功的机器永动机，你认为它一旦转动起来就能永远转动起来吗？永动不可能制成的原因永动不可能制成的原因永动不可能制成的原因永动不可能制成的原因 ：根据能量守恒定律，任何一部根据能量守恒定律，任何一部根据能量守恒定律，任何一部根据能量守恒定律，任何一部机器，只能使能量从一种形式转化机器，只能使能量从一种形式转化机器，只能使能量从一种形式转化机器，只能使能量从一种形式转化为另一种形式，而不能无中生有地为另一种形式
7、，而不能无中生有地为另一种形式，而不能无中生有地为另一种形式，而不能无中生有地制造能量，因此第一类永动机是不制造能量，因此第一类永动机是不制造能量，因此第一类永动机是不制造能量，因此第一类永动机是不可能制成的可能制成的可能制成的可能制成的.2、能量守恒定律是一个人发现的吗、能量守恒定律是一个人发现的吗?能量守恒定律不是一个人发现的，到了19世纪40年代前后科学界已经形成一种思想氛围，即用联系的观点去观察自然，各种不同能量可以相互转化，这预示着，到了把分立环节连成一体的时候了，也就是到了建立能量转化与守恒定律的时候了，不同国家、不同领域的十几位科学家，以不同的方式，各自独立提出了能量守恒定律的内
8、容：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另外一个物体而在转化和转移的过程中能量的总和保持不变 对能量守恒定律贡献比较大的科学家有：德国物理学家和医生迈尔迈尔，英国物理学家焦耳焦耳，德国物理和生理学家亥亥姆霍兹姆霍兹等人 练练练练习习习习下列对能的转化和守恒定律的认识正确的是下列对能的转化和守恒定律的认识正确的是下列对能的转化和守恒定律的认识正确的是下列对能的转化和守恒定律的认识正确的是()()A.A.某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加某种形式的能减少，一定存在
9、其他形式的能增加B.B.某个物体的能量减少必然有其他物体的能量增某个物体的能量减少必然有其他物体的能量增某个物体的能量减少必然有其他物体的能量增某个物体的能量减少必然有其他物体的能量增加加加加C.C.不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器永动机是不可能制成的永动机是不可能制成的永动机是不可能制成的永动机是不可能制成的D.D.石子从空中落下，最后静止在地面上，说明机械石子从空中落下，最后静止在地面上，说明机械石子从空中落下，最后静止在地面上，说明机械石子从空中落下，最后静止在
10、地面上，说明机械能消失了能消失了能消失了能消失了 ABC注意：注意：能量守恒定律是指能量守恒定律是指能量的总量不变，能量的总量不变，但更重但更重要的是指要的是指转化和转移过程中的守恒。转化和转移过程中的守恒。在不同形式在不同形式的能量间发生转化，在不同的物体间发生转移。的能量间发生转化，在不同的物体间发生转移。既然能量是守恒的，既然能量是守恒的，不可能消灭，为什么我不可能消灭，为什么我们还要们还要节约能源节约能源？燃料燃烧时一旦把自己的热量释放出去，它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，它又通过灯泡转化成内能和光能，热和光被其他物质吸收后变为周围环境的内能，我们无法
11、把这些内能收集起来重新利用这种现象叫做能量的耗散能量的耗散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，即在能量的转化过明，在能源利用的过程中，即在能量的转化过程中，能量程中，能量在数量上并没有减少在数量上并没有减少但是但是可利用可利用的品质上降低了的品质上降低了，从便于利用变为不便于利用，从便于利用变为不便于利用了。这是节约能源的根本原因了。这是节约能源的根本原因这说明能量的耗散从能量转化的角度这说明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反映出自然界
12、中宏观过程的方向性方向性 内能总是自发地从高温内能总是自发地从高温物体向低温物体转移物体向低温物体转移而不会自发的由低温物而不会自发的由低温物体向高温物体转移体向高温物体转移机械能可以全部转化为内能而内能不可全部转化为机械能而不引起其他变化热机的效率不可能1000/0例如：一辆行驶的小轿车，燃料燃烧产生的内能有例如：一辆行驶的小轿车，燃料燃烧产生的内能有370/0通过通过发动机散热系统排除，发动机散热系统排除，370/0直接由排气管排出，有直接由排气管排出，有260/0变变为发动机输出的机械能为发动机输出的机械能 能量的耗散从能量转化的角度反映出能量的耗散从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程
13、的方向性。自然界中宏观过程的方向性。正是因为能量转化的方向性，能量的正是因为能量转化的方向性，能量的利用受这种方向性的制约，所以能量的利用受这种方向性的制约，所以能量的利用是有条件的，也是有代价的利用是有条件的，也是有代价的 通过以上分析我们知道了：通过以上分析我们知道了：阅阅阅阅读读读读教教教教材材材材1 1、了解人类应用能源的历程，能源对人类社会发展所起的作、了解人类应用能源的历程，能源对人类社会发展所起的作、了解人类应用能源的历程，能源对人类社会发展所起的作、了解人类应用能源的历程，能源对人类社会发展所起的作用；人类在利用能源的同时也对环境造成了严重污染。用；人类在利用能源的同时也对环境
14、造成了严重污染。用；人类在利用能源的同时也对环境造成了严重污染。用；人类在利用能源的同时也对环境造成了严重污染。人类利用能源大致经历了三个时期，即人类利用能源大致经历了三个时期，即人类利用能源大致经历了三个时期，即人类利用能源大致经历了三个时期，即柴薪时期，煤炭时期，柴薪时期，煤炭时期，柴薪时期，煤炭时期，柴薪时期，煤炭时期，石油时期石油时期石油时期石油时期。一次能源：一次能源：一次能源：一次能源：是指直接取自自然界没有经过加工转换的各种是指直接取自自然界没有经过加工转换的各种是指直接取自自然界没有经过加工转换的各种是指直接取自自然界没有经过加工转换的各种能量和资源能量和资源能量和资源能量和资
15、源 二次能源：二次能源：二次能源：二次能源：由一次能源经过加工转换以后得到的能源产品由一次能源经过加工转换以后得到的能源产品由一次能源经过加工转换以后得到的能源产品由一次能源经过加工转换以后得到的能源产品一、能量守恒定律一、能量守恒定律 1内容：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另外一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总和保持不变2建立过程二、能源和能量耗散二、能源和能量耗散 1内容：能量转化具有方向性2节约能源的重要意义 通过本节课的学习我们知道了学学学学以以以以致致致致用用用用在下列能源中，属于一次可再生能源的是（在下列能源中，属于一次可再
16、生能源的是（在下列能源中，属于一次可再生能源的是（在下列能源中，属于一次可再生能源的是（）A A太阳能太阳能太阳能太阳能BB石油石油石油石油CC风能风能风能风能DD天然气天然气天然气天然气在下列能源中，属于二次能源的是在下列能源中，属于二次能源的是在下列能源中，属于二次能源的是在下列能源中，属于二次能源的是()()A A水能水能水能水能BB电能电能电能电能CC焦炭焦炭焦炭焦炭DD核能核能核能核能在下列能源中，属于未来的理想清洁能源的是在下列能源中，属于未来的理想清洁能源的是在下列能源中，属于未来的理想清洁能源的是在下列能源中，属于未来的理想清洁能源的是()()A A氢能氢能氢能氢能BB核能核能
17、核能核能CC太阳能太阳能太阳能太阳能DD风能风能风能风能ACBCABCD学学学学以以以以致致致致用用用用近年来，在公交车和出租车中推行用天然气代替汽近年来，在公交车和出租车中推行用天然气代替汽近年来，在公交车和出租车中推行用天然气代替汽近年来，在公交车和出租车中推行用天然气代替汽油作燃料的改革，取得了显著的进展，走上街头你油作燃料的改革，取得了显著的进展，走上街头你油作燃料的改革，取得了显著的进展，走上街头你油作燃料的改革，取得了显著的进展，走上街头你会发现不少公交车和出租车上印有会发现不少公交车和出租车上印有会发现不少公交车和出租车上印有会发现不少公交车和出租车上印有“CNG”“CNG”的标
18、记，的标记，的标记，的标记，代表它们是以天然气作为燃料的汽车则推广这一改代表它们是以天然气作为燃料的汽车则推广这一改代表它们是以天然气作为燃料的汽车则推广这一改代表它们是以天然气作为燃料的汽车则推广这一改革的主要目的是（革的主要目的是（革的主要目的是（革的主要目的是（）A A延长发动机的寿命延长发动机的寿命延长发动机的寿命延长发动机的寿命B B促进地方经济和西部发展促进地方经济和西部发展促进地方经济和西部发展促进地方经济和西部发展C C减少大气污染减少大气污染减少大气污染减少大气污染D D节约能源节约能源节约能源节约能源C学学学学以以以以致致致致用用用用一个物体沿粗糙斜面匀速滑下，则下列说法正
19、确的一个物体沿粗糙斜面匀速滑下，则下列说法正确的一个物体沿粗糙斜面匀速滑下，则下列说法正确的一个物体沿粗糙斜面匀速滑下，则下列说法正确的是（）是（）是（）是（）AA、物体机械能不变，内能也不变、物体机械能不变，内能也不变、物体机械能不变，内能也不变、物体机械能不变，内能也不变BB、物体机械能减小，内能不变、物体机械能减小，内能不变、物体机械能减小，内能不变、物体机械能减小，内能不变CC、物体机械能减小，内能增大，机械能与内能总、物体机械能减小，内能增大，机械能与内能总、物体机械能减小，内能增大，机械能与内能总、物体机械能减小，内能增大，机械能与内能总量减小量减小量减小量减小DD、物体机械能减小
20、，内能增大，机械能与内能总、物体机械能减小，内能增大，机械能与内能总、物体机械能减小，内能增大，机械能与内能总、物体机械能减小，内能增大，机械能与内能总量不变量不变量不变量不变D学学学学以以以以致致致致用用用用一质量均匀、不可伸长的绳索，重为一质量均匀、不可伸长的绳索，重为一质量均匀、不可伸长的绳索，重为一质量均匀、不可伸长的绳索，重为G G，A A、B B两端两端两端两端固定在天花板上，如图所示。现在最低点固定在天花板上，如图所示。现在最低点固定在天花板上，如图所示。现在最低点固定在天花板上，如图所示。现在最低点C C处施加处施加处施加处施加一竖直向下的力，将最低点缓慢拉至一竖直向下的力，将
21、最低点缓慢拉至一竖直向下的力，将最低点缓慢拉至一竖直向下的力，将最低点缓慢拉至D D点。在此过点。在此过点。在此过点。在此过程中，绳的重心位置（程中，绳的重心位置（程中，绳的重心位置（程中，绳的重心位置（）A.A.逐渐升高逐渐升高逐渐升高逐渐升高B.B.逐渐降低逐渐降低逐渐降低逐渐降低C.C.先降低后升高先降低后升高先降低后升高先降低后升高D.D.始终不变始终不变始终不变始终不变D DA AB BC CA解析解析解析解析 外力对绳索做功，绳索的机械能增加。由外力对绳索做功，绳索的机械能增加。由外力对绳索做功，绳索的机械能增加。由外力对绳索做功，绳索的机械能增加。由于绳索的动能不变，增加的必是重
22、力势能，重力于绳索的动能不变，增加的必是重力势能，重力于绳索的动能不变，增加的必是重力势能，重力于绳索的动能不变，增加的必是重力势能，重力势能增加是重心升高的结果。正确选项为势能增加是重心升高的结果。正确选项为势能增加是重心升高的结果。正确选项为势能增加是重心升高的结果。正确选项为A A A A。点悟：点悟：点悟：点悟：本题绳索重心的具体位置很难确定，且往本题绳索重心的具体位置很难确定，且往本题绳索重心的具体位置很难确定，且往本题绳索重心的具体位置很难确定，且往往会错误地认为：外力将绳索向下拉，绳索的往会错误地认为：外力将绳索向下拉，绳索的往会错误地认为：外力将绳索向下拉，绳索的往会错误地认为
23、：外力将绳索向下拉，绳索的重心会逐渐降低。这里，我们应用功能原理，重心会逐渐降低。这里，我们应用功能原理，重心会逐渐降低。这里，我们应用功能原理，重心会逐渐降低。这里，我们应用功能原理，对问题作出了正确的判断。对问题作出了正确的判断。对问题作出了正确的判断。对问题作出了正确的判断。功和能是紧密联系的，功和能的关系在力学领功和能是紧密联系的，功和能的关系在力学领域主要有哪几种表现形式？域主要有哪几种表现形式？在力学领域中功能关系的主要形式有：在力学领域中功能关系的主要形式有：（1）重力做功等于重力势能减少量，即）重力做功等于重力势能减少量，即 弹簧弹力做的功等于弹性势能减少量，即弹簧弹力做的功等于弹性势能减少量，即（2）合外力做的总功等于物体的动能变化（动能定理），）合外力做的总功等于物体的动能变化（动能定理），即即 （3）只有重力或系统内弹力做功的系统，系统机械能守恒（机械）只有重力或系统内弹力做功的系统，系统机械能守恒（机械能守恒定律），即能守恒定律），即（4）除重力和弹力以外的其它力做的总功，等于系统机械能的变）除重力和弹力以外的其它力做的总功，等于系统机械能的变化量（功能原理），即化量（功能原理），即（5）一对滑动摩擦力对系统做的总功等于系统内能的增加，即）一对滑动摩擦力对系统做的总功等于系统内能的增加，即