人教版（2003）高中物理必修二第七章机械能守恒定律—— 7.10能量守恒与能源

7.10能量守恒定律与能源 学习目标：1、了解各种形式的能，知道确立能量守恒定律的两类重要形式；2、理解能量守恒定律的内容，会用能量守恒的观点分析、解释一些实际问题；3、了解能量耗散，认识提高能量利用效率的重要性；4、知道能源短缺和环境恶化是关系到人类社会能否持续发展的大问题，增强节约能源和环境保护的意识。 新课导入在验证机械能守恒定律实验中，重锤下落过程中减小的重力势能总是略大于增加的动能，为什么出现这种现象？滑滑梯时减小的重力势能又转化为什么能？ 除了动能、势能和内能之外，你还知道哪些形式的能？各种形式的能之间有何联系？化学能、太阳能、光能、电能、风能、核能、生物能等等。 内燃机车 水力发电站 火力发电厂 塔式太阳能热电站电站有一个高塔，塔顶上装有锅炉，塔的周围装有平面反射镜，它把阳光反射后集中在锅炉上，把锅炉内的工作物质水加热成高温高压蒸汽。高温高压蒸汽通过管道输送到汽轮发电机。 微波炉电风扇 光合作用 手握冰块 探究一：能量守恒定律（1）能量的概念是人类对物质运动规律进行长期探索中建立的，请你说说人类在建立起能量守恒定律的过程中经历了哪些主要事件？哪些科学家作出了卓越的贡献？新课教学 科学家们一直在关注自然现象之间的普通联系……1801年戴维发现电流的化学效应（电和化学的联系）1820年奥斯特发现电流的磁效应（电和磁的联系）1821年塞贝克发现温差电现象（热和电的联系）1831年法拉第发现电磁感应现象（电和磁的联系）1840年焦耳发现电流的热效应（电和热的联系）1842年迈尔表述了能量守恒定律，并计算出了热功当量的数值（功和热的联系）1843年焦耳测定了热功当量的数值（功和热的联系）1847年亥姆霍兹在理论上概括和总结能量守恒定律 （2）历史上曾有人设想制造一种不需要消耗任何能源就可以不断做功的机器，即永动机，这样的机器能不能制成？（视频介绍永动机） 制造永动机的美好梦想虽然破灭了，但是却让我们明白了能量不可能无中生有，即不能创造能量，也就是说自然界各种能量之间存在着一定的转化关系。永动机的启示 1.导致能量守恒定律最终确立的重要事实：确认了永动机的不可能性和发现了各种自然现象之间的相互联系和转化。 2．能量守恒定律内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，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，在转化或转移的过程中其总量不变。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，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。表达式：E初＝E终ΔE增＝ΔE减 1．判断下列关于能量转化的说法是否正确A．举重运动员把重物举起来，体内的一部分化学能转化为重物的重力势能；B．电流通过电炉子后电炉丝变热，电能转化为内能；C．做功过程是能量转化过程，某过程中做了10J的功，一定有10J的能量发生了转化；D．石子从空中落下，最后惨止在地面上，说明机械能消失了；E．风吹动帆船前进是风能转化为机械能；F．用毛巾反复擦背，感觉后背热了，是机械能转化为热能；G．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，说明能量可以凭空产生。 2．质量为m、速度为v0的子弹水平匀速飞行，击中前方悬挂于绳长为L的绳下端的木块（质量为M），子弹未能穿出木块,使悬绳偏离竖直方向的最大偏角为θ，则子弹击中木块后产生的内能为多少？ 既然能量是守恒的，不可能消失，为什么我们还要节约能源？ 探究二：能源和能量耗散（1）能源是人类社会的物质基础，人类利用能源大致经历了哪几个过程？现在人类消耗的能源主要有哪些？ （2）什么是能量耗散？3.能量耗散：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，我们无法把这些内能收集起来重新利用．这种现象叫做能量的耗散． （3）请大家查阅资料，了解人类社会生活依赖的主要能源的储藏量，以及化石能源的利用带来的环境污染。谈谈节约能源意义和保护环境的重要性。 石油储量大约在2050年左右宣告枯竭，天然气储备估计将在57~65年内枯竭，煤的储量约可以供应169年。事实上，中东及海湾地区与非洲的战争都是由化石能源的重新配置与分配而引发。这种军事冲突，今后还将更猛烈、更频繁；总之，能源危机迟早会爆发；它的爆发将具有爆炸性！ 环境恶化大气污染 浓烟滚滚的工厂酸雨毁坏的森林 环境恶化汽车的尾气 环境恶化温室效应使全球气候变暖1999年北极拍摄两极冰山融化 人类在利用能源的同时也对环境造成了严重污染，因化石燃料的燃烧，使大气中的颗粒物和SO2浓度的增高，危及人和其他生物的身体健康，同时还会腐蚀材料，给人类社会造成损失；环境污染除了给生态系统造成直接的破坏和影响外，污染物的积累和迁移转化还会引起多种衍生的环境效应，给生态系统和人类社会造成间接的危害，有时这种间接的环境效应的危害比当时造成的直接危害更大，也更难消除。例如，温室效应、酸雨、和臭氧层破坏就是由大气污染衍生出的环境效应。 （4）根据我国实际情况谈谈如何开发新能源？ 新能源太阳能 新能源风能新疆达坂风力发电厂 新能源三峡水电站 新能源核能深圳大亚湾核电站 新能源西藏羊八井地热电站温泉地热能 （5）能源短缺和环境恶化是当今社会存在的重大问题，为了节约能源和保护环境，谈谈你将怎么做？ 3．“能源危机”是当今世界各国共同面临的问题。对此，以下措施可行的是（）A．人人都要自觉做到节约用水、节约用电，不浪费和人为毁坏物品B．关闭现有的火力发电站C．各地都要新建水力和风力发电站D．停止使用石油资源，而以核能和太阳能取代 4．关于能量耗散，下列说法中正确的是（）A．能量耗散是指在一定条件下，能量在转化过程中总量减少了B．能量耗散表明，能量守恒定律具有一定的局限性C．能量耗散表明，在能源的利用过程中，能量在数量上并未减少，但在可利用的品质上降低了D．能量耗散从能量转化的角度，反映出自然界中宏观过程的方向性 一、能量守恒定律1.能量守恒定律的内容2.能量守恒定律的表达式E初＝E终；ΔE增＝ΔE减二、能源和能量耗散1.能量耗散(能量转化的方向性）2.节约能源的意义