教科版高中物理必修第三册精品课件 第四章 能源与可持续发展 1 能量 能量守恒定律.ppt

重难探究?能力素养全提升探究一对能量守恒定律的理解情境探究有人发明了一种“自发电电动车”,基本原理是将一小型发电机紧靠车轮处,车轮转动时,带动发电机运转,发出的电又继续供给电动车。你认为仅靠这种方式,电动车能持续运动下去吗?要点提示仅靠这种方式,不能使电动车持续运动下去。因为靠这种方式,只能将电动车的一部分能量收集起来,但电动车运动时受到的摩擦力不断把电动车的机械能转化为内能,根据能量守恒定律,要想使电动车持续运动下去,必须给电动车补充新的能量。知识归纳1.能量守恒定律的重要意义(1)能量守恒定律是普遍适用的,对宏观世界与微观世界、高速运动与低速运动等都成立。(2)能量守恒定律反映了自然现象的普遍联系,对人类认识自然、改造自然起着重要的指导作用。(3)能量守恒定律彻底否定了第一类永动机的存在,即不需要任何动力和燃料,却能不断对外做功的机械是不可能存在的。2.表达式(1)E初=E末,初状态各种能量的总和等于末状态各种能量的总和。(2)ΔE增=ΔE减,能量的增加量等于能量的减少量。应用体验典例1(2021山东济宁兖州期中)能量守恒定律是自然界最普遍的规律之一。下列最能体现能量守恒定律的是()A.闭合电路欧姆定律B.牛顿第一定律C.牛顿第二定律D.牛顿第三定律答案A解析根据闭合电路的欧姆定律可知EI=UI+I2R,即电源的功率等于输出功率与内阻功率之和,直接体现了能量守恒,A正确;一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态,不能体现能量守恒,B错误;物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比、跟它的质量成反比,加速度的方向跟作用力的方向相同,不能体现能量守恒,C错误;两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等、方向相反、作用在同一条直线上,不能体现能量守恒,D错误。针对训练1(2021甘肃兰州期末)下列说法正确的是()A.随着科技的发展,永动机是可能制成的B.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C.“既要马儿跑,又让马儿不吃草”违背了能量转化和守恒定律,因而是不可能的D.有种“全自动”手表,不用上发条,也不用任何形式的电源,却能一直走动,说明能量是可能凭空产生的答案C解析永动机违背了能量守恒定律,或违背热力学第二定律,故永远无法制成,A错误;太阳照射到宇宙空间的能量均能转化成其他形式的能量,B错误;马儿奔跑时同样需要消耗能量,故“既要马儿跑,又让马儿不吃草”违背了能量转化和守恒定律,因而是不可能的,C正确;不用上发条,也不用任何形式的电源,却能一直走动的“全自动”手表是不存在的,它违背热力学第一定律,D错误。探究二能量守恒定律的应用知识归纳应用能量转化与守恒解题的步骤(1)分析研究对象的受力情况、做功情况、能量的转化方向及初、末状态能量的具体形式。(2)分别列出减少的能量ΔE减和增加的能量ΔE增的表达式。(3)依据ΔE减=ΔE增列式求解。应用体验典例2如图所示为风力发电机,风力带动叶片转动,叶片再带动转子(磁极)转动,使定子(线圈,不计电阻)中产生感应电流,实现风能向电能的转化。若叶片长为l,设定的额定风速为v,空气的密度为ρ,额定风速下发电机的输出功率为P,则风能转化为电能的效率为()答案A解析建立一个“风柱”模型如图所示,风柱的横截面积为叶片旋转扫出的面积S=πl2,经过t风柱长度x=vt,所形成的风柱体积V=πl2vt,风柱的质量m=ρV=ρπl2vt,根据动能定理,风力在这一段位移做的功针对训练2三峡水力发电站是我国最大的水力发电站,三峡水库蓄水后,平均水位落差约为100m,用于发电的水流量约为1.0×104m3/s。如果通过水轮机以后水流的动能忽略不计,水流减少的机械能有90%转化为电能,按照以上数据估算,三峡发电站的发电功率最大数量级最接近()A.1010W B.108WC.107W D.105W答案A解析每秒钟水流质量m=ρQ,每秒钟水流的势能Ep=mgh,每秒钟水流转化的电能E=90%Ep,所以三峡发电站的发电功率P=E=0.9ρQgh=0.9×1010W,即三峡发电站的发电功率最大数量级最接近1010W,A正确。学以致用?随堂检测全达标1.永动机是不可能制成的,这是因为()A.它不符合机械能守恒定律B.它违背了能量的转化和守恒定律C.它做功产生的热不符合热功当量D.暂时找不到合理的设计方案和理想材料答案B解析永动机是指不消耗能量,但可以源源不断地对外做功的装置,永动机不可能制成的原因是违背了能量的转化和守恒定律,所以任何材料和设计方案均不可能实现,B