人教普通高中課標實驗教材高一物理選必修二課題名稱：能量守恒定律與能源作者：陳雷單位：哈爾濱市第三中學校主要內容能量1能量守恒定律2

能源和能量的耗散3一、能量1.概念：一個物體能夠對外做功，我們就說這個物體具有能量。是物質運動的一種量度。2.形式：對應于不同的運動形式，能的形式也是多種多樣的。運動的小汽車—動能被舉高的重物—重力勢能被壓縮的彈簧—彈性勢能其他形式的能：內能、電能、光能、太陽能、化學能、生物能、核能等．3、能量的轉化和轉移：

撐桿跳：生物能-動能和勢能的轉化水電站：水的機械能轉化為電能J10戰斗機：化學能轉化為機械能水果電池：化學能轉化為電能帆船運動：機械能轉移總之：不同形式的能量之間可以在一定條件的情況下相互轉化和轉移，而在轉化和轉移過程中總量保持不變。轉化能量B能量A物體A物體B轉移1、指出下列現象中能量的轉化或轉移情況：（1）人在跑步時，身體發熱（

）（2）風吹動帆船前進（）（3）放在火爐旁的冷水變熱（）（4）電流通過燈泡，燈泡發光（）（5）植物進行光合作用（）生物能、化學能轉化為內能風的機械能轉移到帆船上

內能由火爐轉移給水電能轉化為光能光能轉化為化學能4、功能關系力學領域中：功是能量轉化的量度重力做功：重力勢能發生變化WG=-△Ep彈力做功：彈性勢能發生變化W彈=-△Ep合外力做功：代數和等于物體動能的變化W合=△Ek除了重力（萬有引力）和彈力外:其他力對物體所做的功等于物體機械能的變化W（除重力、彈力）=△E兩物體間滑動摩擦力對物體系所做的功與物體系增加的內能數值相等。Q=fL相對例1：一質量均勻、不可伸長的繩索，重為G，A、B兩端固定在天花板上，如圖所示。現在最低點C處施加一豎直向下的力，將最低點緩慢拉至D點。在此過程中，繩的重心位置（）A.逐漸升高B.逐漸降低C.先降低后升高D.始終不變DABCFA例2．一小滑塊放在如圖所示的凹形斜面上，用力F沿斜面向下拉小滑塊，小滑塊沿斜面運動了一段距離。若已知在這過程中，拉力F所做的功的大小（絕對值）為A，斜面對滑塊的作用力所做的功的大小（絕對值）為B，重力做功的大小為C，空氣阻力做功的大小為D．（絕對值）當用這些量表達時，小滑塊的動能的改變ΔEk=

；滑塊的重力勢能的改變ΔEp=

；滑塊機械能的改變ΔE=

．ΔEk=A-B+C–D

ΔEp=-C

ΔE=A–B–D

二、能量守恒定律科學家對能量守恒的探索：1801年，戴維發現了電流的化學效應；1820年，奧斯特發現了電流的磁效應；1821年，塞貝克發現了溫差電現象；1831年，法拉第發現了電磁感應現象；1840年，焦耳發現了電流的熱效應；1842年，邁爾表述了能量守恒定律，并計算出熱功當量的數值；1843年，焦耳測定了熱功當量的數值。從而，確立了電化學、電和磁、電和熱、力和熱等自然現象之間的聯系。1847年，亥姆霍茲在理論上概括和總結了能量守恒定律。……聯系歷史上曾有人設想制造一種不需要消耗任何能源就可以不斷做功的機器，即永動機，這樣的機器能不能制成？為什么？請你分析一下，維爾金斯“永動機”能實現嗎?約在1670年，英國賽斯特城的主教約翰·維爾金斯設計了一種磁力“永動機”，如圖所示，在斜坡頂上放一塊強有力的磁鐵，斜坡上端有一個小孔，斜面下有一個連接小孔直至底端的彎曲軌道。維爾金斯認為：如果在斜坡底放一個小鐵球，那么由于磁鐵的吸引，小鐵球就會向上運動，當小球運動到小孔P處時，它就要掉下，再沿著斜面下的彎曲軌道返回斜坡底端Q，由于有速度而可以對外做功，然后又被磁鐵吸引回到上端，到小孔P處又掉下。不可能1、量守恒定律：（大量事實證明）能量既不會憑空消滅，也不會憑空創生，它只會從一種形式轉化為其他形式，或者從一個物體轉移到另一個物體，而在轉化和轉移的過程中，能量的總量保持不變。2、表達式：

E初＝E終；△E增＝△E減3、說明：

a.該定律是貫穿整個物理學，甚至整個自然科學的基本規律之一，被認為是19世紀連自然科學的三大發現之一。（另外兩個：細胞學說、達爾文的生物進化論）

b.關鍵要分清系統中有多少種形式的能，發生了轉化和轉移。

c.滑動摩擦力與相對距離的乘積在數值上等于系統產生的內能，即Q＝FL相對位移例3：將一物體豎直向上拋出，不計空氣阻力，則物體的動能—路程圖象應是圖中的（）OEks(A)O(B)O(C)O(D)EkEkEksssB例4：如圖所示，小球以60J的初動能從A點出發沿粗糙斜面向上運動，在上升到B點的過程中，小球的動能損失了50J，機械能損失了10J，則小球繼續向上運動至最高點C再運動至出發點A時的動能為多少？ABC動能定理：WG+WF=△Ek=－50J，功能關系：WF=△E=－10J，WG∝LWF∝L△Ek1:△E1=△Ek2:△E2△E2=-12JEk=36J例5、風力發電是一種環保的電能獲取方式.圖為某風力發電站外觀圖.設計每臺風力發電機的功率為40kW.實驗測得風的動能轉化為電能的效率約為20%，空氣的密度是1.29kg/m3,當地水平風速約為10m/s，問風力發電機的葉片長度約為多少才能滿足設計要求？由①②③得

L≈10m

三、能源和能量耗散1、

能源短缺：人類利用能源大致經歷了三個時期按照目前的石油開采和消耗速度，地球上的石油儲藏將在百年內用盡；煤炭也將在二百多年的時間內采完。可以想象，如果沒有了石油和煤炭，人類的社會生活將會癱瘓。問題：既然能量是守恒的，不可能消滅的，為什么我們還要節約能源？

柴薪時期煤炭時期石油時期2、能量耗散：圖燃料燃燒時一旦把自己的熱量釋放出去，它就不會再次自動聚集起來供人類重新利用；電池中的化學能轉化為電能，它又通過燈泡轉化為內能和光能，我們也無法把這些內能收集起來重新利用。這些實例說明，在能量的轉化和轉移過程中，能