《电磁波的发现及应用》教学课件1

第十二章电能能量守恒定律4能源与可持续发展学习目标学法指导1．知道什么是能量耗散和品质降低．了解能源与人类社会、环境的关系2．理解能量守恒定律的确切含义3．掌握应用能量守恒定律解决问题的方法4．知道能量转化的方向性

1．通过阅读教材相关内容，了解自然界中存在各种不同形式的能量，并且知道它们之间可以相互转化2．通过实例加深对能量守恒定律的理解，掌握应用能量守恒定律分析、解释实际问题的一般步骤3．通过实例了解自然界中能量转化和转移的方向性，了解能量耗散的概念，增强节约能源和保护环境的紧迫感、责任感与使命感知识导图

预习导学|新知领悟1．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______为其他形式，或者从一个物体__________到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量__________．转化能量守恒定律转移保持不变发电厂又称发电站，是将自然界蕴藏的各种一次能源转换为电能(二次能源)的工厂．19世纪末，随着电力需求的增长，人们开始提出建立电力生产中心的设想．电机制造技术的发展，电能应用范围的扩大，生产对电的需要的迅速增长，发电厂随之应运而生．发电厂有多种发电途径：靠火力发电的称火电厂，靠水力发电的称水电厂，还有些靠太阳能(光伏)和风力与潮汐发电的电厂等．而以核燃料为能源的核电厂已在世界许多国家发挥越来越大的作用．请分析该模型发电站工作时各种形式的能量是如何转化的．石油、天然气、太阳能、风能、地热能、核能、潮汐能石油、天然气、太阳能、风能、地热能、核能、潮汐能C．现在人类社会使用的能源主要是煤、石油和天然气近几年流行一种“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？【专练】如图是用一台蒸汽机和一台发电机建立的模型发电站，将这个模型发电站与小灯泡连接起来，就可以供电了．(1)明确研究对象及研究过程．【解析】人对液体做正功，液体的机械能增加，液体缓慢移动可以认为动能不变，重力势能增加，重心升高，A正确．C．电能→太阳能→机械能(2)各种形式的能量向内能的转化，是无序程度______的状态向无序程度__________的状态的转化，是能够______发生、全额发生的．3．机械能守恒定律与能量守恒定律的关系石油、天然气、太阳能、风能、地热能、核能、潮汐能机械能守恒定律是在______________背景下的一种特殊表现形式．而互为作用力和反作用力的一对滑动摩擦力所做的总功一定为负值．发电厂又称发电站，是将自然界蕴藏的各种一次能源转换为电能(二次能源)的工厂．19世纪末，随着电力需求的增长，人们开始提出建立电力生产中心的设想．电机制造技术的发展，电能应用范围的扩大，生产对电的需要的迅速增长，发电厂随之应运而生．发电厂有多种发电途径：靠火力发电的称火电厂，靠水力发电的称水电厂，还有些靠太阳能(光伏)和风力与潮汐发电的电厂等．而以核燃料为能源的核电厂已在世界许多国家发挥越来越大的作用．第十二章电能能量守恒定律(4)m、M间相对滑动的位移为L，根据能量守恒定律，有Q＝μmgL，即摩擦力对系统做的总功等于系统产生的热量，也等于系统减少的机械能．(3)柴油机牵引列车前进；(1)常规能源：人们把煤、__________、__________等化石能源叫作常规能源，人类消耗的能源主要是常规能源．2．建立能量守恒定律的两个重要事实(1)确认了________的不可能性．(2)各种自然现象之间能量的____________与____________．3．机械能守恒定律与能量守恒定律的关系机械能守恒定律是在______________背景下的一种特殊表现形式．永动机相互联系转化能量守恒定律你认为无需任何能源的发电机能被造出来吗？微思考【答案】不能．能量守恒定律是自然界最普遍、最重要、最可靠的规律之一，物体间只能发生能量的转化或转移，但总能量不变，任何事物都不可能违背能量守恒定律．发电机不消耗其他能量而源源不断地产生电能，这违背了能量守恒定律，因此这种发电机不能被制造出来．B．都是不可再生能源，用一点，少一点(2)新能源：主要有________能、生物质能、风能、水能、核能等．石油、天然气、太阳能、风能、地热能、核能、潮汐能C．能量耗散说明能量不能凭空产生，但可以凭空消失溜溜球是一种流行的健身玩具，具有很浓的趣味性，备受学生的欢迎．溜溜球类似“滚摆”，对称的左右两轮通过固定轴连接(两轮均用透明塑料制成)，轴上套一个可以自由转动的圆筒，圆筒上系一条长约1m的棉线，玩时手掌向下，用力向正下方掷出溜溜球，当滚到最低处时，轻抖手腕，向上拉一下绳线，溜溜球将返回到你的手上，如图所示．溜溜球在运动过程中能量如何变化？B．能源的利用过程，实质是能量的转化和转移过程溜溜球在上下运动的过程中由于有阻力做功，所以会损失一部分机械能，机械能不守恒，若不及时补充能量则上升的高度会越来越低，因此可在溜溜球运动到最低点时轻抖手腕，向上拉一下绳子，给其补充能量．③煤炭和石油具有很大的气味，在开采、存放和使用过程中这些气味会聚集在空气中污染空气，使环境恶化能源在使用时会排出有害气体污染空气，这是所讲的环境恶化，④正确．故D正确．石油、天然气、太阳能、风能、地热能、核能、潮汐能①煤炭和石油的开采与技术有关，在当前技术条件下，煤炭和石油的开采是有限的，这叫能源短缺(1)明确研究对象及研究过程．太阳能、核能、地热能、海洋能、沼气、风能变式1如图所示，在光滑的水平面上，有一质量为M的长木块以一定的初速度向右匀速运动，将质量为m的小铁块无初速度地轻放到长木块右端，小铁块与长木块间的动摩擦因数为μ，当小铁块在长木块上相对长木块滑动L时与长木块保持相对静止，此时长木块对地的位移为l，在这个过程中，求：【解析】煤、石油、天然气是不可再生能源，对环境污染严重，生物质能是可再生能源，对环境无污染或污染少，但它们都来自太阳辐射．因此，C正确，其他选项均错误．4．知道能量转化的方向性(1)明确研究对象及研究过程．A．①③ B．①④发电厂又称发电站，是将自然界蕴藏的各种一次能源转换为电能(二次能源)的工厂．19世纪末，随着电力需求的增长，人们开始提出建立电力生产中心的设想．电机制造技术的发展，电能应用范围的扩大，生产对电的需要的迅速增长，发电厂随之应运而生．发电厂有多种发电途径：靠火力发电的称火电厂，靠水力发电的称水电厂，还有些靠太阳能(光伏)和风力与潮汐发电的电厂等．而以核燃料为能源的核电厂已在世界许多国家发挥越来越大的作用．(1)根据动能定理得μmg(l－L)＝ΔEk，即小铁块动能的增加量等于滑动摩擦力对小铁块做的功．

一个盛水袋，某人从侧面缓慢推动装液体的袋壁使它变形至如图所示的位置，则此过程中袋和液体的重心将(

)A．逐渐升高

B．逐渐降低C．先降低再升高

D．始终不变【答案】A【解析】人对液体做正功，液体的机械能增加，液体缓慢移动可以认为动能不变，重力势能增加，重心升高，A正确．1．能量耗散和品质降低(1)能量耗散：有序度较高(集中度较高)的能量转化为__________，流散到环境中无法重新收集起来加以利用的现象．(2)各种形式的能量向内能的转化，是无序程度______的状态向无序程度__________的状态的转化，是能够______发生、全额发生的．内能能源与可持续发展较小较大自动(3)能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的自发变化过程具有________性．(4)能量耗散虽然不会导致能量总量的减少，却会导致能量________的降低，它实际上是将能量从高度有用的__________形式降级为不大可用的__________形式．方向品质高品质低品质2．能源与环境(1)常规能源：人们把煤、__________、__________等化石能源叫作常规能源，人类消耗的能源主要是常规能源．(2)新能源：主要有________能、生物质能、风能、水能、核能等．(3)环境问题：化石能源的大量消耗带来的环境问题有________效应、酸雨、光化学烟雾等．石油天然气太阳温室近几年流行一种“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？微思考【答案】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阻力做负功，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，必须不断地给电动车补充新的能量，如用脚蹬电动车或给电动车的电源充电．

煤、石油、天然气和生物质能作为能源的共同特点是(

)A．都是可再生能源，取之不尽，用之不竭B．都是不可再生能源，用一点，少一点C．都是来自太阳辐射的能量D．都是污染环境的能源【答案】C【解析】煤、石油、天然气是不可再生能源，对环境污染严重，生物质能是可再生能源，对环境无污染或污染少，但它们都来自太阳辐射．因此，C正确，其他选项均错误．多维课堂|素养初培说明下列能源利用方式中的能量转化过程是怎样的．(1)水力发电；(2)电动水泵抽水；(3)柴油机牵引列车前进；(4)火箭发射人造卫星．能量守恒定律的理解与应用【答案】(1)水力发电是将水的机械能转化为电能．(2)电动水泵抽水是将电能转化为水的机械能．(3)柴油机牵引列车前进是将柴油的化学能先转化为内能，再转化为列车的机械能．(4)火箭发射人造卫星是将燃料的化学能转化为卫星的机械能．3．应用步骤(1)明确研究对象及研究过程．(2)明确该过程中，哪些形式的能量在变化．(3)确定参与转化的能量中，哪些能量增加，哪些能量减少．(4)列出增加的能量和减少的能量之间的守恒式(或初、末状态能量相等的守恒式)．精例1如图所示，电动机带动水平传送带以速度v匀速传动，一质量为m的小木块由静止轻放在传送带上．若小木块与传送带之间的动摩擦因数为μ，当小木块与传送带相对静止时，求：(1)小木块的位移；(2)传送带转过的路程；(3)小木块获得的动能；(4)摩擦过程产生的热量；(5)电动机带动传送带匀速转动输出的总能量．变式1如图所示，在光滑的水平面上，有一质量为M的长木块以一定的初速度向右匀速运动，将质量为m的小铁块无初速度地轻放到长木块右端，小铁块与长木块间的动摩擦因数为μ，当小铁块在长木块上相对长木块滑动L时与长木块保持相对静止，此时长木块对地的位移为l，在这个过程中，求：(1)小铁块增加的动能；(2)长木块减少的动能；(3)系统机械能的减少量；(4)系统产生的热量．【答案】(1)μmg(l－L)

(2)μmgl

(3)μmgL

(4)μmgL【解析】画出这一过程中两物体位移示意图，如图所示．(1)根据动能定理得μmg(l－L)＝ΔEk，即小铁块动能的增加量等于滑动摩擦力对小铁块做的功．(2)摩擦力对长木块做负功，根据功能关系得ΔEkM＝－μmgl，即长木块减少的动能等于长木块克服摩擦力做的功μmgl．(3)系统机械能的减少量等于系统克服摩擦力做的功ΔE＝μmgL．(4)m、M间相对滑动的位移为L，根据能量守恒定律，有Q＝μmgL，即摩擦力对系统做的总功等于系统产生的热量，也等于系统减少的机械能．1．摩擦力做功特点(1)无论是静摩擦力还是滑动摩擦力，它们都可以做负功或做正功，也可以不做功．(2)互为作用力和反作用力的一对静摩擦力所做的总功为零；而互为作用力和反作用力的一对滑动摩擦力所做的总功一定为负值．2．因摩擦而产生的内能的计算Q＝Ff·x相，其中Ff指滑动摩擦力的大小，x相指发生摩擦的物体间的相对位移的大小．溜溜球是一种流行的健身玩具，具有很浓的趣味性，备受学生的欢迎．溜溜球类似“滚摆”，对称的左右两轮通过固定轴连接(两轮均用透明塑料制成)，轴上套一个可以自由转动的圆筒，圆筒上系一条长约1m的棉线，玩时手掌向下，用力向正下方掷出溜溜球，当滚到最低处时，轻抖手腕，向上拉一下绳线，溜溜球将返回到你的手上，如图所示．溜溜球在运动过程中能量如何变化？能源及其开发和利用【答案】溜溜球向下运动时由于重力做正功，动能一定增大，势能转化为动能；溜溜球在上下运动的过程中由于有阻力做功，所以会损失一部分机械能，机械能不守恒，若不及时补充能量则上升的高度会越来越低，因此可在溜溜球运动到最低点时轻抖手腕，向上拉一下绳子，给其补充能量．(2)明确该过程中，哪些形式的能量在变化．D．机械能→太阳能→电能B．能源的利用过程，实质是能量的转化和转移过程第十二章电能能量守恒定律(2)从可被利用的价值来看，内能较之机械能、电能等，是一种低品质的能量．由此可知，能量耗散虽然不会导致能量的总量减少，却会导致能量品质的降低，实际上是将能量从高度有用的形式降级为不大可用的形式．1．知道什么是能量耗散和品质降低．了解能源与人类社会、环境的关系D．煤、石油和天然气的化学能归根到底来自太阳能B．能量耗散遵守能量守恒定律溜溜球是一种流行的健身玩具，具有很浓的趣味性，备受学生的欢迎．溜溜球类似“滚摆”，对称的左右两轮通过固定轴连接(两轮均用透明塑料制成)，轴上套一个可以自由转动的圆筒，圆筒上系一条长约1m的棉线，玩时手掌向下，用力向正下方掷出溜溜球，当滚到最低处时，轻抖手腕，向上拉一下绳线，溜溜球将返回到你的手上，如图所示．溜溜球在运动过程中能量如何变化？2．(多选)煤、石油、天然气作为能源的共同特点，下列说法正确的是()3．掌握应用能量守恒定律解决问题的方法A．①③ B．①④C．来自太阳辐射的能量【答案】(1)μmg(l－L)(2)μmgl(3)μmgL(4)μmgL“可乐手机”是将可乐的化学能转化为电能，是利用化学反应，不需要摇动手机，故C错误．焦炭、木炭、蒸汽、液化气、酒精、汽油、电能【解析】电池板中太阳能转化为电能，小电动机中电能转化为机械能．变式1如图所示，在光滑的水平面上，有一质量为M的长木块以一定的初速度向右匀速运动，将质量为m的小铁块无初速度地轻放到长木块右端，小铁块与长木块间的动摩擦因数为μ，当小铁块在长木块上相对长木块滑动L时与长木块保持相对静止，此时长木块对地的位移为l，在这个过程中，求：(1)根据动能定理得μmg(l－L)＝ΔEk，即小铁块动能的增加量等于滑动摩擦力对小铁块做的功．【专练】如图是用一台蒸汽机和一台发电机建立的模型发电站，将这个模型发电站与小灯泡连接起来，就可以供电了．(2)从可被利用的价值来看，内能较之机械能、电能等，是一种低品质的能量．由此可知，能量耗散虽然不会导致能量的总量减少，却会导致能量品质的降低，实际上是将能量从高度有用的形式降级为不大可用的形式．(3)能量耗散导致可利用能源减少，所以要节约能源．2．能源的分类能源分类方法能源分类名称特点举例形式或转换特点

一次能源自然形成，未经加工石油、天然气、太阳能、风能、地热能、核能、潮汐能二次能源由一次能源经加工转换而成焦炭、木炭、蒸汽、液化气、酒精、汽油、电能利用技术常规能源已大规模正常使用煤、石油、天然气、水能新能源正在开发，或有新的利用方式太阳能、核能、地热能、海洋能、沼气、风能能源分类方法能源分类名称特点举例可否再生可再生能源可循环使用水能、风能、生物质能、地热能不可再生能源短期内无法转换获得煤、石油、天然气、核燃料对环境污染情况清洁能源对环境基本上没有污染太阳能、海洋能、风能、水能污染能源会严重污染环境化石燃料(煤、石油、天然气)精例2能源短缺和环境恶化指的是(

)①煤炭和石油的开采与技术有关，在当前技术条件下，煤炭和石油的开采是有限的，这叫能源短缺②煤炭和石油资源是有限的，以今天的开采和消耗速度，石油储藏将在百年内用尽，煤炭资源也不可能永续，这叫能源短缺③煤炭和石油具有很大的气味，在开采、存放和使用过程中这些气味会聚集在空气中污染空气，使环境恶化④大量煤炭和石油产品在燃烧时排出的有害气体污染了空气，改变了大气成分，使环境恶化A．①③

B．①④C．②③

D．②④【答案】D【解析】煤炭和石油都是由几亿年以前的生物遗体形成的，这些能源不能再次生成，也不可重复使用，它们的储量是有限的，并不是取之不尽、用之不竭的，这是所讲的能源短缺，②正确；能源在使用时会排出有害气体污染空气，这是所讲的环境恶化，④正确．故D正确．变式2关于能源的利用，下列说法中不正确的是(

)A．由于我国煤和石油的储量无限，所以太阳能和核能的开发在我国根本没有必要B．能源的利用过程，实质是能量的转化和转移过程C．现在人类社会使用的能源主要是煤、石油和天然气D．煤、石油和天然气的化学能归根到底来自太阳能【答案】A【解析】石油、煤等为非再生的能源，储量有限，能源的利用中虽然总量不变，但品质降低，可再利用能源越来越少，所以新能源的开发和利用是当今世界各国面临的课题，A错误，B、C、D正确．1．能源的开发和利用要以人为本，要以可持续发展为前提．2．应优先使用新能源，新能源的共同特点：可再生、取之不尽、绿色无污染．核心素养微专题二次能源的产生发电厂又称发电站，是将自然界蕴藏的各种一次能源转换为电能(二次能源)的工厂．19世纪末，随着电力需求的增长，人们开始提出建立电力生产中心的设想．电机制造技术的发展，电能应用范围的扩大，生产对电的需要的迅速增长，发电厂随之应运而生．发电厂有多种发电途径：靠火力发电的称火电厂，靠水力发电的称水电厂，还有些靠太阳能(光伏)和风力与潮汐发电的电厂等．而以核燃料为能源的核电厂已在世界许多国家发挥越来越大的作用．【专练】如图是用一台蒸汽机和一台发电机建立的模型发电站，将这个模型发电站与小灯泡连接起来，就可以供电了．请分析该模型发电站工作时各种形式的能量是如何转化的．【答案】蒸汽机将蒸汽的内能转化为蒸汽轮机的机械能，蒸汽轮机带动发电机转动，将机械能转化为电能使小灯泡发光．课堂小练|素养达成1．市面上出售一种装有太阳能电扇的帽子(如图所示)．在阳光的照射下，小电扇快速转动，能给炎热的夏季带来一丝凉爽．该