人教版（2003）高中物理必修二第七章机械能守恒定律——能量守恒定律与能源

——能量守恒定律与能源追寻守恒量 近年来，随着油价的上涨催生技术的革新，摩托车等燃油放出的尾气对环境有一定的影响，电动自行车以其低噪音、无废气污染、耗能少、使用方便、经济实惠等显著优势，迅速进入了千家万户，成为了广大人民群众工作生活出行的主要代步工具。据数据统计，2013年约350万销量，2014年约400万销量，2015年约有450万销量。 额定车速18km/h车质量40kg载重80kg电源36V/12Ah电源输出电压≥36V充电时间6~8h额定输出功率180W电动机额定工作电压和电流36V/6A下表是一辆电动自行车的部分技术指标，其中额定车速是指电动车满载情况下在水平道路上以额定功率匀速行驶的速度探究：电动自行车行驶过程中的能量问题探究一：电动车加速运动时能量是如何变化的？ 额定车速车质量载重电源输出电压额定输出功率电动机额定工作电压和电流5m/s40kg80kg≥36V180W36V/6A电动车满载情况下在水平道路上以额定功率由静止出发，经过200s达到额定速度。（1）电动车此时具有的机械能是多少？（2）这段时间内电动机输出的电能是多少？（3）损耗了多少能量？去哪了？（4）这段时间内电动车电池提供了多少的电能？（5）这些能量之间有什么联系？ 电源：E总电源内部：E内电车：E机电车和路面：E内电动机：E输出电结论：电能与机械能、内能之间相互转化能量关系阻力做功，损耗了这么多的能量，这种情况下，如何让车走得更远？ 探究二：电动车减速运动时能量是如何变化的？（1）关闭电源，电动车做什么运动？（2）机械能如何变化？（3）变化的机械能去哪里了？结论：电车的机械能全部转化为内能 （1）当电动车以额定速度匀速运动时，200s的时间内电动机输出的电能是多少？（2）此时电动车受到的阻力是多大？（3）这段时间内电车克服阻力做了多少功？（4）这些能量之间有什么联系？探究三：电动车匀速运动时能量是如何变化的？结论：电车的电能全部转化为内能 能量的转化不同形式的能之间可以在一定条件的情况下相互转化。电动机提供的电能机械能内能阻力做功牵引力做功不同形式的能量之间的转化是通过做功实现的。能量在转化过程中总量保持不变。 能量守恒定律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其他形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化和转移过程中，能量的总量保持不变． 人类的神奇梦想有没有一种机器可以代替我干活呢？它只干活不休息，也不需要什么能量，要是有的话就太好了 据记载欧洲最早、最著名的一个永动机设计方案是13世纪时由法国V·亨内考提出来的。人类发挥了想象这种不需要能量的机器称为永动机，这个思想的火花在1200年前从印度出发，传到了伊斯兰教世界，并传到了西方。 人类发挥了想象随后，研究和发明永动机的人不断涌现滚珠永动机磁力永动机阿基米德螺旋永动机 反思这一失败的探索过程，它从反面给人类以启迪，一些科学家从这一否定的结论中开始思考，提出这样一个问题：永动机不可能制成，是不是说明自然界存在着一条法则，它使我们不可能无中生有地获得能量？也就是说自然界各种能量之间存在着一定的转化关系。人类的思考 人类研究的过程 追寻永动机的失败经历，可以给我们两点启示：首先，失败的经历也有积极的科学研究价值，永动机的种种设计方案的失败，引起了人们的反思，启发了能量转化和守恒的思想；其次，要依据科学规律办事。历史上追求永动机的人们，并不是因为他们没有一种良好的愿望，也不是他们缺乏刻苦钻研的精神，只是由于他们做的是违背客观规律的工作，是永远不会成功的。人类利用自然,必须遵守自然规律,而不是去研制永远不能实现的永动机。永动机的失败是必然的 思考：（1）根据能量守恒定律，这辆电动自行车行驶所具有的能量是从哪来的？（2）这些从能源获得的能量能完全成为最终能利用的能量吗？能够提供可利用能量的物质称之为能源能量耗散利用能源的过程中，能量在数量上没有减少，但是可利用的品质降低了节约能源能源短缺石油理论上还可开采45年，天然气65年，煤炭200年可利用的能源数量逐渐减少 解决的方案自动充电式电动车：将电动车的前轮装有发电机，发电机与蓄电池连接，当电动车滑行时，就可以向蓄电池充电，将其他形式的能转化成电能储存起来．采用新能源技术革新