能量守恒定律

一. 教学内容：

第九节实验：验证机械能守恒定律

第十节能量守恒定律与能源

二. 知识要点：

1. 会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度。掌握验证机械能守恒定律的实验原理。通过用纸带与打点计时器来验证机械能守恒定律，体验验证过程和物理学的研究方法。培养学生的观察和实践能力，培养学生实事求是的科学态度。

2. 理解能量守恒定律，知道能源和能量耗散。通过对生活中能量转化的实例分析，理解能量守恒定律的确切含义。

三. 重难点解析：

1. 实验：验证机械能守恒定律

实验目的：验证机械能守恒定律。

实验原理：

通过实验，分别求做自由落体运动物体的重力势能的减少量和相应过程动能的增加量。若二者相等，说明机械能守恒，从而验证机械能守恒定律：△EP=△EK

实验器材

打点计时器及电源、纸带、复写纸、重物、刻度尺、带有铁夹的铁架台、导线。

实验步骤：

（1）如图所示装置，将纸带固定在重物上，让纸带穿过打点计时器。

（2）用手握着纸带，让重物静止地靠近打点计时器的地方，然后接通电源，松开纸带，让重物自由落下，纸带上打下一系列小点。

（3）从打出的几条纸带中挑选第一、二点间的距离接近2mm且点迹清晰的纸带进行测量，记下第一个点的位置O，并在纸带上从任意点开始依次选取几个计数点1、2、3、4…，并量出各点到O点的距离h1、h2、h3…，计算相应的重力势能减少量，mgh。如图所示。

（4）依步骤（3）所测的各计数点到O点的距离hl、h2、h3…，根据公式vn=

计算物体在打下点l、2…时的即时速度v1、v2…。计算相应的动能

（5）比较实验结论：

在重力作用下，物体的重力势能和动能可以互相转化，但总的机械能守恒。

选取纸带的原则：

（1）点迹清晰。

（2）所打点呈一条直线。

（3）第1、2点间距接近2mm。

本实验应注意的几个问题：

（1）安装打点计时器时，必须使两个纸带限位孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力；

（2）实验时必须保持提起的纸带竖直，手不动。待接通电源，让打点计时器工作稳定后再松开纸带，以保证第一点是一个清晰的点；

（3）打点计时器必须接50Hz的4V?D6V的交流电；

（4）选用纸带时应尽量挑选第一、二点间距接近2mm的点迹清晰且各点呈一条直线的纸带；

（5）测量高度h时，应从起始点算起，为了减小h的相对误差，选取的计数点要离起始点远一些，纸带也不宜过长，有效长度可以是6?D8。

（6）因为是通过比较一个物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量。如：运动的物体可以推动与其接触的另一个物体一起向前运动，对被推动的物体做功，说明运动的物体具有能量。

又如流动的河水、被举高的重物、被压缩的弹簧、高温高压气体……都能对外做功，因此都具有能量。

能量有各种不同的形式：运动的物体具有动能；被举高的重物具有重力势能；发生弹性形变的物体具有弹性势能；由大量粒子构成的系统具有内能。另外自然界中还存在如化学能、电能、光能、太阳能、风能、潮汐能、原子能等等不同形式的能。

不同的能与物体的不同运动形式相对应。

如机械能对应机械运动；内能与大量微观粒子的热运动相对应。

能量的转化：各种不同形式的能可以互相转化，在转化过程中总量保持不变。也就是说当某个物体的能量减少时，一定存在其他物体的能量增加，且减少量一定等于增加量；当某种形式的能量减少时，一定存在其他形式的能量增加，且减少量一定等于增加量。

功是能量转化的量度

不同形式的能量之间的转化是通过做功实现的。做功的过程就是各种形式的能量之间转化（或转移）的过程。且做了多少功，就有多少能量发生转化（或转移），因此，功是能量转化的量度。

常见力做功与能量转化的对应关系如下：

重力做功：重力势能与其他能相互转化；

弹力做功：弹性势能与其他能相互转化；

电场力做功：电势能与其他能相互转化；

安培力做功：电能与机械能等其他形式的能相互转化等等。

3. 能量守恒定律

能量既不会消灭，也不会创生，只会从一种形式转化成另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，转化或者转移过程中总量不变，这个规律叫做能量守恒定律。

表达式 E初=E末；E增=E减

说明：

① 该定律是贯穿整个物理学的基本规律之一，是学习物理学的一条主线。

② 要分清系统中有多少种形式的能，发生了哪些转化和转移。

③ 滑动摩擦力与相对距离的乘积在数值上等于系统产生的内能，即Q=

注意：

① 某种形式的能量减少必然有另一种形式的能量增加，增加量与减少量相等。

② 某个物体能量减少必然有另一个物体的能量增加，增加量与减少量相等。

这也是我们列能量守恒表达式时的两条基本思路。

能源和能量耗散

（1）能源是人类社会活动的物质基础。人类利用能源大致经历了三个时期，即柴薪时期、煤炭时期、石油时期。

（2）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，它又通过灯泡转化为内能和光能，热和光被其他物质吸收之后变成周围环境的内能，我们也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。

能量耗散表明，在能源的利用过程中，即在能量的转化过程中，能量在数量上并未减少，但在可利用的品质上降低了，从便于利用的变成不便于利用的了。这是能源危机更深层次的含意，也是“自然界的能量虽然守恒，但还是要节约能源”的根本原因。

【典型例题

[例1] 用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。实验所用的电源为学生电源，输出电压为6 V的交流电和直流电两种。重锤从高处由静止开始落下，重锤上拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点，对纸带上的点的痕迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。

（1）下面列举了该实验的几个操作步骤：

A. 按照图示的装置安装器件

B. 将打点计时器接到电源的直流输出端上

C. 用天平测量出重锤的质量

D. 释放悬挂纸带的夹子，同时接通电源开关打出一条纸带

E. 测量打出的纸带上某些点之间的距离

F. 根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能

指出其中没有必要进行的或者操作不恰当的步骤，将其选项对应的字母填在下面的横线上，并说明其原因。

（2）利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的数值，如图所示。根据打出的纸带，选取纸带上打出的连接五个点A、B、C、D、E，测出A点距起始

点O的距离为，点A、C间的距离为s1，点C、E间的距离为s2，使用交流电的频率为f，则根据这些条件计算重锤下落的加速度a的表达式为：a= 。

（3）在验证机械能守恒定律的实验中发现，重锤减小的重力势能总是大于重锤动能的增加，其原因主要是因为在重锤下落过程中存在着阻力的作用，可以通过该实验装置测定该阻力的大小。若已知当地重力加速度公认的较准确的值为g，还需要测量的物理量是。试用这些物理量和纸带上的测量数据表示出重锤下落的过程中受到的平均阻力大小为F= 。

解析：（1）步骤B是错误的，应该接到电源的交流输出端。步骤D是错误的，应该先接通电源，待打点稳定后再释放纸带。步骤C不必要，因为根据测量原理，重锤的动能和势能中都包含了质量m，可以约去。

（2）根据匀变速直线运动规律△s=aT2，有a===

（3）根据牛顿第二定律有mg－F=ma，得F=mg－ma=m[g－]

故需要测量的物理量为重锤的质量m。

[例2] 实验室为你准备了下列主要的实验器材：

a. 带孔的金属小球；

b. 光电门和光电计时器。试设计一个实验，验证机械能守恒定律

要求：

① 说明实验方法和原理以及还需要的测量工具和器材。

② 说明实验的步骤和测量的物理量。

③ 说明数据的处理和验证的具体方法。

④ 说明误差产生的原因和消除的方法。

解析：

（1）用细线拴一小球，让其从某一高度由静止释放，小球在向下摆动的过程中，线的拉力与球运动方向垂直，不做功。因小球运动的速度不太大，空气阻力可以忽略，所以小球在下摆的过程中认为机械能守恒，设小球的质量为m，用直尺测出某过程小球下落的高度，用光电门和光电计时器测出小球通过最低点时的速度，便可验证球下摆的过程机械能是否守恒。

还需要的器材有：细线、刻度尺、铁架台、卡尺等。

实验装置如图所示。

（2）实验步骤：① 用长约1 m的细线将金属球悬挂在铁架台的支架上，测量出悬点到球心的距离L，并用卡尺测出小球的直径d；② 将光电门安装在悬点正下方小球恰好经过的位置，并将光电门与光电计时器相连接；③ 在小球的释放点立一长直尺，记录小球释放点的高度h；④ 将小球由静止释放，记录小球在最低点处穿过光电门用的时间△t；⑤ 改变小球释放的高度，重复上述实验，测出几组数据。

（3）产生误差的主要原因是：小球释放点高度的测量和摆线长度的测量不准而导致小球下落的高度差△h测量不准。改进的方法是设置一个竖直的平面，记录悬点的位置和过悬点的竖直线，让小球在竖直平面内运动，这样便于记录小球的释放位置和下落高度。

（4）数据的处理方法是：① 测出由悬点到小球释放点的高度h，算出小球下落高度

Δh=L－h和小球重力势能的变化△Ep=mg（L－h）。② 由小球的直径d和小球

通过光电门的时间算出小球在最低点时的速度v和相应动能增量△Ek=

比较△Ek和△Ep的大小，便可验证此过程机械能是否守恒。

点评：本题旨在考查学生根据实验目的和器材构思实验方案的能力，考查学生实验操作的技能和减小测量误差的能力。

[例3] 如图所示，传送带保持v=4m/s的速度水平匀速运动，将质量为l kg的物块无初速地放在A端，若物块与皮带间动摩擦因数为0.2，A、B两端相距6m，则物块从A到B的过程中，皮带摩擦力对物块所做的功为多少？产生的摩擦热又是多少?（g=10m／s2）

解析：木块与皮带间的摩擦力Ff=μmg=2N，木块滑动的加速度为a，则由牛顿第二定律得Ff=ma，∴ a=2m/s2。

设木块位移为s时速度达到4m／s则由v2=2as1，得s1=4m

相对位移s相=v?－sl=4m

产生的焦耳热Q热=mgμs相=8J

[例4] 风能和水能是以下哪一种能的间接形式（）

A. 核能

B. 电能

C. 太阳能

D. 地热能

答案：C

[例5] 太阳能的储存一直是个难题。科学家发现，盐水湖被太阳晒久了，湖底的温度会越来越高，并难以通过湖水的对流将热散发出去，而淡水湖不具备这一特点。根据这一特点，可以利用盐水湖来储存太阳能。你能分析这是为什么吗？你能根据这一规律设计出一种储存太阳能的具体方案吗?（提示：盐水湖中含盐量高的湖水密度大，总是留在湖底不会上浮）

解析：在含盐量高的湖水的表面吸收了太阳能之后，部分水分被蒸发，使湖水表面水层含盐量变大且温度也随之升高。由于含盐量高的湖水密度大，所以这部分密度大、温度高的表层湖水就会在重力作用下下沉，将所吸收的部分太阳能带到湖底，使湖底温度越来越高。由于湖底盐水密度大于上部湖水密度，因此湖底的盐水不会再向上运动而将热量散失，这就使得太阳能得到储存。

建造一个具有一定深度的浓度足够高的盐水池，使其具有很好的保温性能，并且在水池底部安装热传导装置，就可以实现利用盐水储存太阳能并且利用这部分储存的太阳能为生产生活服务。

【模拟试题

1. 用自由落体验证机械能守恒定律，就是看 A. 打点计时器打第一个点O 时，物体的速度为零

B. hn是计时点n到计时点O的距离

C. m为重物的质量，需用天平称量

D. 用vn=gtn计算vn时，tn=（n－1）T（T为打点周期）

2. 用落体法验证机械能守恒定律的实验中：

（1）运用公式（2）若实验中所用重锤的质量m=l kg。打点纸带如图所示，打点时间间隔为0.02s，则记录B点时，重锤速度vB= ，重锤动能Ek= ，从开始下落起至B点重锤的重力势能减少量是，由此可得出的结论是。

（3）根据纸带算出相关各点的速度v，量出下落距离h，则以为纵轴，以h为横轴画出的图象应是图中的哪个（）

3. 利用下图

（a）所示的装置做验证机械能守恒定律的实验，按正确的实验操作得到几条打上点迹的纸带。通常要求从其中挑选头两点（即0、l两点）间距离接近 2mm的纸带进行测量。但一位同学未按此要求，却选取了一条操作正确、点迹清楚，但头两点（0与1点）间的距离明显小于2mm的纸带进行标点（标出0、 1、2、3…等各实际点迹）、测量（测出各点与O点的高度差h1、h2、h3…），见上图（b），那么能否用它正确计算比较点n位置处的动能与重力势能的对应关系（n=2，3，

4…），即能否验证

（1）利用纸带说明重锤（质量为m kg）通过对应于2、5两点过程中机械能守恒。

（2）说明为什么得到的结果是重锤重力势能的减小量△Ep稍大于重锤动能的增加量△Ep?

5. 利用下列哪种能源时，给人类带来的污染较小（）

A. 煤

B. 石油

C. 天然气

D. 核能

6. 质量为4kg的物体被人由静止开始向上提升0.25 m后速度达lm／s，则下列判断正确的是（）

A. 人对物体做功12J

B. 合外力对物体做功2J

C. 物体克服重力做功l0J

D. 人对物体做的功等于物体增加的动能

7. 一小滑块放在如图所示的凹形斜面上，用力F沿斜面向下拉小滑块，小滑块沿斜面运动了一段距离。若已知在这过程中，拉力所做的功的大小（绝对值）为A，斜面对滑块的作用力所做的功的大小为B，重力做功的大小为C，空气阻力做功的大小为D。当用这些量表达时，小滑块的动能的改变（指末态动能减去初态动能）等于，滑块的重力势能的改变等于；滑块机械能（指动能与重力势能之和）的改变等于。

8. 一小物体以Ek=100J的初动能滑上斜面，当动能减少ΔEk=80J时，机械能减少E=32J，则当物体滑回原出发点时动能为多少?

9. 在密闭的室内有一台正在工作的电冰箱，能指望利用这台电冰箱降低整个室内空间（不是部分空间）的温度吗？为什么?

10. 一质量均匀不可伸长的绳索，重为G，A、B两端固定在天花板上，如图所示。今在最低点C施加一竖直向下的力将绳缓慢拉至D点，在此过程中，绳索AB的重心位置（）

A. 逐渐升高

B. 逐渐降低

C. 先降低后升高

D. 始终不变

11. 如图所示，水平放置的传送带与一光滑曲面相接，一小滑块质量为m=0.1 kg，从离传送带h=0.2m高处由静止滑下，传送带水平部分长s=1.8m，滑块与传送带间动摩擦因数μ=0.1。（g=l0m／s2）

（1）把传送带固定不动，问滑块能否滑离传送带？产生摩擦热多少?

（2）传送带逆时针以v2=l m／s匀速运动，问滑块能否滑离传送带？产生热量多少?

（3）传送带顺时针以v3=l m／s匀速转动，求滑块滑离传送带的时间及产生的热量。

【试题答案

1. A、B

解析：本实验的原理就是利用重物的自由落体运动来验证机械能守恒定律。因此打点计时器所打的第一个点，重物运动的速度应为零，Hn与vn分别表示打第n 点时重物下落的高度和对应的瞬时速率。本实验中，不需要测量重物的质量。因

为公式mgh=就成立，机械能守恒定律也就被验证了。所以，本题的

正确选项应为A、B。

2.（1）打第一个点时重物的初速度为零；2mm

（2）0.59m/s；0.17J；0.1 7J机械能守恒

（3）C

解析：

（1）物体自由下落时，在0.02s内的位移应为h=gt2=×9.8×（0.02）2≈2mm。

（2）vB==0.59m/s，此时重锤的动能为Ek=m

（3）由机械能守恒定律可知，mgh=mv2，即验证机械能守恒定律成立，

只需验证=gh即可。如以纵坐标为，横坐标为h，则图象应为过原点，且斜率为g的直线。

3. 能；因为运动性质仍为自由落体运动，只要将n=l 的位置除外即可

。

解析：本题的实验过程要求先接通电源，开动打点计时器，在纸带上记下初始位置。然后将纸带、重锤系统适时地无初速释放使之自由下落。所谓“适时”，最理想的情况是在振针刚好打在纸带上的一瞬间释放，纸带上的头两点的间隔就是

自由落体在第一个0.02s内下落的位移，即h1=但这种情况的机会很少，通常是在振针两次敲击纸带之间的某时刻松手释放。但只要是无初速释放，运动性质仍然是自由落体，只是纸带上头两点之间距离h。因所经历的时间小于0.02s 而较2mm要短些。因此完全可以用它进行验证机械能守恒的计算，即比较点n

位置的动能解析：（1）重锤在对应2、5两点时的速度分别为v1=

m/s=1.495 m/s。

v2=m/s=2.06m／s

则重锤在2、5两点对应过程的动能增加量为

△Ek=EK2－EK1==m（）=1.004mJ。

而重锤在该过程中下落的距离为

△h=（3.1 8 3.56 3.94）×10－2m=10.68×10－2 m

则重锤在该过程减小的重力势能为△Ep=mg?△h=1.047mJ

在允许的实验误差范围内可以认为△EK=△EP，即机械能守恒

（2）因重锤拖着纸带下落时，空气阻力和打点计时器的阻力做功而使重锤的机械能有损失，故重力势能的减小量稍大于动能的增加量。

5. D

6. A、B、C

解析：此过程中物体的动能增加2J。重力势能增加10J，机械能增加了12J，动能的增加等于合外力做的功，重力势能的增加等于物体克服重力做的功，机械能的增加等于人对物体做的功。

7. 解析：根据功能关系，动能的改变等于外力做功的代数和，其中做负功的有空气阻力，斜面对滑块的作用力的功（因弹力不做功，实际上为摩擦阻力的功），因此ΔEk=A－B C－D；重力势能的减少等于重力做的功，因此ΔEp=C；滑块机械能的改变等于重力之外的其他力做的功，因此ΔE=A－B－D。

8. 解析：设斜面倾角为θ，滑动摩擦力为F，动能减少80J时位移为l1，根据功能关系动能减少量等于合外力的功，即△Ekl=（mgsinθ F）l1 ①

机械能减少量等于除重力以外的力（此题中即为F）所做的功，即E=Fl1 ②

设物体从斜面底端到最高点位移为l2，则动能的减少量为100J，即

Ekl=（mgsinθ F）l2 ③

设机械能的减少量为WF，即为上滑过程中滑动摩擦力所做的总功有：

WF=F?l2 ④

综合①、②、③、④有=上滑及下滑过程中滑动摩擦力都做负功，且数值相等，所以一个往返摩擦力做负功总和为WF总=2WF=80J。

9. 不能。因为在密闭室内的电冰箱将外界输送来的电能最终转化为内能，使密闭室内温度升高了。

解析：把密闭室和工作的电冰箱看成一个系统，考查这个系统与外界所进行的能量交换和转化，然后根据能量守恒定律说明室内空间内能变化情况，说明温度的变化。

10. 解析：当用力将绳上某点C拉到D，外力在不断的做功，而物体的动能不增加。因此外力做的功必定转化为物体的重力势能。重力势能增加了，则说明了物体的重心升高了，外力在不断地做功，重心就会不断地升高。正确选项为A。

11. （1）能滑离；0.18J （2）能滑离；0.32J （3）1.3s；0.05J

解析：

（1）假设传送带足够长，在整个过程中运用动能定理mgh－μmgs0=0－0

要使滑块停下来，传送带至少长s0=因为s

产生热量 Ql=μmgΔsl=μmgs=0.1 8J。

（2）传送带逆时针转，且s

滑块在斜面上下落过程中，由机械能守恒mgh==2m/s，由μmg=ma得，

滑块的加速度a=l m/s2。由s=v0t2－）s，所以传送带上一点通过的

路程s2=vt2=2－（1－）m，总共产生热量

Q2=μmgΔs2=μmg（s s2）=0.32J。

（3）由（2）可知，v0=2m／s，a=l m／s2。由v3=t3==1s，位

移s3==1.5 m，因此后面的（s－s3）=0.3m

要匀速运动，相对静止

t4==0.3 s，所以总时间t5=t3 t4=1.3 s，产生热量

Q3=μmg△s3=μmg（s3－v3t3）=0.05J

能量守恒定律教学设计

《能量守恒定律》教学设计 （第一课时） 一．学习任务分析 1．教材的地位和作用 能量守恒定律是自然界普遍规律，它是不仅是解决力学问题的金钥匙之一，同时它也统领了整个高中物理力，热，电，光，原等各个章节。学了这章的知识，对于变力等问题就有了解决的方法和手段。学了这章的知识，学生解决物理问题的思维方法也要开阔，对物理问题即要从力和运动的角度分析，还要从功和能关系的分析。 2．教学重点和难点： 1．机械能守恒定律是本章教学的重点内容，本节教学的重点是使学生掌握物体系统机械能守恒的条件；能够正确分析物体系统所具有的机械能；能够应用机械能守恒定律解决有关问题。 2．能否正确选用机械能守恒定律解决问题是本节学习的另一难点。通过本节学习应让学生认识到，从功和能的角度分析、解决问题是物理学的重要方法之一；同时进一步明确，在对问题作具体分析的条件下，要能够正确选用适当的物理规律分析、处理问题。 。 二．学习者情况分析 在学习这一内容之前，所教的学生已知道功，能，动能，势能，重力势等概念。掌握了重力能变化与重力功的关系，合外力功与动能变化的关系等规律；会计算恒力的功，会用动能定理计算变力的功，会用动能定理计算描述变速运动的物理量。在能力方面已近学过许多物理规律的推导，具有一定的演绎推理能力。经过以往的多媒体教学，他们比较熟悉和习惯用计算机课件上课的方式.学生对物理学的研究方法已有一定的了解，，在自主学习、合作探究等方面的能力有了一定提高。 在非智力因素方面，学生学习积极主动，对学习物理有较浓厚兴趣；有较强的好奇心和求知欲，乐于探究自然界的奥秘；敢于坚持正确观点，勇于修正错误；喜欢和同龄人一起学习，有将自己的见解与他人交流的愿望，具有团队精神。 三．教学目标分析 1．知识与技能： ①．通过实验能验证机械能守恒定律。 ②．理解机械能守恒定律。会用机械能守恒定律分析生活和生产中的有关问题。

能量守恒定律应用

【本讲教育信息】 一、教学内容： 能量守恒定律及应用 二、考点点拨 能的转化和守恒定律是自然界最普遍遵守的守恒定律，它在物理学中的重要地位是无可替代的，而用能的转化和守恒定律的观点解决相关问题是高中阶段最重要的内容之一，是历年高考必考和重点考查的内容。 三、跨越障碍 （一）功与能 功是能量转化的量度，即做了多少功就有多少能量转化，而且能的转化必通过做功来实现。 功能关系有： 1. 重力做的功等于重力势能的减少量，即P G E W ?-= 2. 合外力做的功等于物体动能的增加量，即K E W ?=∑ 3. 重力、弹簧弹力之外的力对物体所做的功等于物体机械能的增加量，即E W ?=其它 4. 系统内一对动摩擦力做的功等于系统损失的机械能，等于系统所增加的内能，即相对动内s f Q E E ?==?=? （二）能的转化和守恒定律 1. 内容：能量既不能凭空产生，也不会凭空消失。它只能从一个物体转移到另一个物体或从一种形式转化为另一种形式，而能的总量不变。 2. 定律可以从以下两方面来理解： （1）某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加，且减少量和增加量相等。 （2）某个物体的能量减少，一定存在另一物体的能量增加，且减少量和增加量相等。 这也是我们应用能量守恒定律列方程式的两条基本思路。 （三）用能量守恒定律解题的步骤 1. 分清有多少种形式的能（如动能、势能、内能、电能等）在变化。 2. 分别列出减少的能量减E ?和增加的能量增E ?的表达式。 3. 列恒等式减E ?=增E ? 例1：如图所示，质量为m 的小铁块A 以水平速度0v 冲上质量为M 、长为l 、置于光滑水平面C 上的木板B 。正好不从木板上掉下。已知A 、B 间的动摩擦因数为μ，此时长木板对地位移为s 。求这一过程中：

能量守恒定律及应用

【本讲教育信息】 一、教学内容： 能量守恒定律及应用 二、考点点拨 能的转化和守恒定律是自然界最普遍遵守的守恒定律，它在物理学中的重要地位是无可替代的，而用能的转化和守恒定律的观点解决相关问题是高中阶段最重要的内容之一，是历年高考必考和重点考查的内容。 三、跨越障碍 （一）功与能 功是能量转化的量度，即做了多少功就有多少能量转化，而且能的转化必通过做功来实现。 功能关系有： 1. 重力做的功等于重力势能的减少量，即P G E W ?-= 2. 合外力做的功等于物体动能的增加量，即K E W ?=∑ 3. 重力、弹簧弹力之外的力对物体所做的功等于物体机械能的增加量，即E W ?=其它 4. 系统内一对动摩擦力做的功等于系统损失的机械能，等于系统所增加的内能，即相对动内s f Q E E ?==?=? （二）能的转化和守恒定律 1. 内容：能量既不能凭空产生，也不会凭空消失。它只能从一个物体转移到另一个物体或从一种形式转化为另一种形式，而能的总量不变。 2. 定律可以从以下两方面来理解： （1）某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加，且减少量和增加量相等。 （2）某个物体的能量减少，一定存在另一物体的能量增加，且减少量和增加量相等。 这也是我们应用能量守恒定律列方程式的两条基本思路。 （三）用能量守恒定律解题的步骤 1. 分清有多少种形式的能（如动能、势能、内能、电能等）在变化。 2. 分别列出减少的能量减E ?和增加的能量增E ?的表达式。

3. 列恒等式减E ?=增E ? 例1：如图所示，质量为m 的小铁块A 以水平速度0v 冲上质量为M 、长为l 、置于光滑水平面C 上的木板B 。正好不从木板上掉下。已知A 、B 间的动摩擦因数为μ，此时长木板对地位移为s 。求这一过程中： （1）木板增加的动能； （2）小铁块减少的动能； （3）系统机械能的减少量； （4）系统产生的热量 解析：在此过程中摩擦力做功的情况：A 和B 所受摩擦力分别为F 、F '，且F =mg μ，A 在F 的作用下减速，B 在F '的作用下加速，当A 滑动到B 的右端时，A 、B 达到一样的速度A 就正好不掉下 （1）根据动能定理有：mgs s f E B KB μ=?=? （2）滑动摩擦力对小铁块A 做负功，根据功能关系可知)(l s mg s f E A KA +=?=?μ （3）系统机械能的减少量mgl mv mv mv E E E μ=+-= -=?)2121(212220末初 （4）m 、M 相对位移为l ，根据能量守恒mgl s f Q μ=?=相对动 例2：物块质量为m ，从高为H 倾角为θ的斜面上端由静止开始沿斜面下滑。滑至水平面C 点处停止，测得水平位移为x ，若物块与接触面间动摩擦因数相同，求动摩擦因数。 解析：以滑块为研究对象，其受力分析如图所示，根据动能定理有0)cot (sin cos =---θμθθμH x mg H mg mgH 即0=-x H μ x H = μ 例3：某海湾共占面积7100.1?2m ，涨潮时平均水深20m ，此时关上水坝闸门，可使水 位保持在20 m 不变。退潮时，坝外水位降至18 m （如图所示）。利用此水坝建立一座水力发电站，重力势能转化为电能的效率为10％，每天有两次涨潮，该发电站每天能发出多少

《能量守恒定律》教学设计

《能量守恒定律》教学设计集团文件发布号：（9816-UATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-

《能量守恒定律》教学设计 （第一课时） 福建省泉州市第一中学叶其武 一．学习任务分析 1．教材的地位和作用 能量守恒定律是自然界普遍规律，它是不仅是解决力学问题的金钥匙之一，同时它也统领了整个高中物理力，热，电，光，原等各个章节。学了这章的知识，对于变力等问题就有了解决的方法和手段。学了这章的知识，学生解决物理问题的思维方法也要开阔，对物理问题即要从力和运动的角度分析，还要从功和能关系的分析。 2．教学重点和难点： 1．机械能守恒定律是本章教学的重点内容，本节教学的重点是使学生掌握物体系统机械能守恒的条件；能够正确分析物体系统所具有的机械能；能够应用机械能守恒定律解决有关问题。 2．能否正确选用机械能守恒定律解决问题是本节学习的另一难点。通过本节学习应让学生认识到，从功和能的角度分析、解决问题是物理学的重要方法之一；同时进一步明确，在对问题作具体分析的条件下，要能够正确选用适当的物理规律分析、处理问题。 。 二．学习者情况分析 在学习这一内容之前，所教的学生已知道功，能，动能，势能，重力势等概念。掌握了重力能变化与重力功的关系，合外力功与动能变化的关系等规律；会计算恒力的功，会用动能定理计算变力的功，会用动能定理计算描述变速运动的物理量。在能力方面已近学过许多物理规律的推导，具有一定的演绎推理能力。经过以往的多媒体教学，他们比较熟悉和习惯用计算机课件上课的方式.学生对物理学的研究方法已有一定的了解，，在自主学习、合作探究等方面的能力有了一定提高。 在非智力因素方面，学生学习积极主动，对学习物理有较浓厚兴趣；有较强的好奇心和求知欲，乐于探究自然界的奥秘；敢于坚持正确观点，勇于修正错误；喜欢和同龄人一起学习，有将自己的见解与他人交流的愿望，具有团队精神。 三．教学目标分析 1．知识与技能： ①．通过实验能验证机械能守恒定律。 ②．理解机械能守恒定律。会用机械能守恒定律分析生活和生产中的有关问题。 ③了解自然界中存在多种形式的能量。知道能量守恒定律是最基本，最普遍的自然规律之一。 2．过程与方法： ①．让学生通过已有日常生活和实践中的能量转化的经历，提出如何验证能量转化和守恒定律。接着让学生设计验证性实验，体会验证性实验的探究过程。 ②．在探究过程中，渗透科学研究方法，知道影响实验的有关因素并加以控制，例如各种阻力。会纪录，分析和处理数据。 ③讨论实验得出的结论以及如何减小实验误差。

(完整word版)高中物理能量守恒定律【高中物理能量守恒定律公式

高中物理能量守恒定律【高中物理能量守恒定律公式 在高中物理学习过程中，能量守恒属于一项极为重要的知识点，熟练掌握这一内容对于提高学生的物理知识分析能力有很大帮助，下面是小编给大家带来的高中物理能量守恒定律公式，希望对你有帮助。高中物理能量守恒定律公式 1.阿伏加德罗常数NA=×1023/mol;分子直径数量级10-10米 2.油膜法测分子直径d=V/s {V:单分子油膜的体积，S:油膜表面积2｝ 3.分子动理论内容：物质是由大量分子组成的;大量分子做无规则的热运动;分子间存在相互作用力。 4.分子间的引力和斥力r10r0，f引=f斥≈0，F分子力≈0，E分子势能≈0 5.热力学第一定律W+Q=ΔU{，W:外界对物体做的正功，Q:物体吸收的热量，ΔU:增加的内能，涉及到第一类永动机不可造出｝ 6.热力学第二定律 克氏表述：不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其它变化; 开氏表述：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其它变化{涉及到第二类永动机不可造出｝ 7.热力学第三定律：热力学零度不可达到{宇宙温度下限：-摄氏度｝ 注: 布朗粒子不是分子,布朗颗粒越小，布朗运动越明显,温度越高越剧烈; 温度是分子平均动能的标志; 分子间的引力和斥力同时存在,随分子间距离的增大而减小,但斥力减小得比引力快; 分子力做正功，分子势能减小,在r0处F引=F斥且分子势能最小; 气体膨胀,外界对气体做负功W0;吸收热量，Q>0 物体的内能是指物体所有的分子动能和分子势能的总和，对于理想气体分子间作用力为零，分子势能为零; r0为分子处于平衡状态时，分子间的距离; 其它相关内容：能的转化和定恒定律/能源的开发与利用、环保/物体的内能、分子的动能、分子势能。高中物理能量守恒知识点 功是一个过程量，与力在空间的作用过程相关。恒力功的计算公式与物体运动过程无关;重力功、弹力功与路径无关。功是一个标量，但有正负之分。 功率P：功率是表征力做功快慢的物理量、是标量：P=W/t 。若做功快慢程度不同，上式为平均功率。注意恒力的功率不一定恒定，如初速为零的匀加速运动，第一秒、第二秒、第三秒……内合力的平均功率之比为1：3：5……。已知功率可以求力在一段时间内所做的功W=Pt，这时可能是变力再做功。上式常常用于分析解决机车牵引功率问题，常设有以下两种约束条件：1)发动机功率一定：牵引力与速度成反比，只要速度改变，牵引力F=P/v 将改变，这时的运动一定是变加速运动。2)机车以恒力启动：牵引力F恒定，由P=Fv可知，若车做匀加速运动，则功率P将增加，这种过程直到P达到机车的额定功率为止。 能：自然界有多种运动形式，与不同运动形式相应的存在不同形式的能量：机械运动--机械能;热运动--内能;电磁运动--电磁能;化学运动--化学能;生物运动--生物能;原子及原子核运动--原子能、核能……。动能：物体由于有机械运动速度而具有的能量Ek=mv2/2 能，包括动能和势能，都是标量。都是状态量，如动能由速度决定，重力势能由高度决定，弹性势能由形变状态决定。都具有相对性，物体速度相对于不同的参照物有不同的结果，相应的动能相对于不同的参照物有不同的动能。势能相对于不同的零势能参考面有不同的结果，势能有可能取负值，它意味着此时物体的势能比零势能低。

7.10能量守恒定律学案

第七章机械能守恒定律 10能量守恒定律与能源 学习目标 1.理解能量守恒定律,知道能源和能量耗散. 2.通过对生活中能量转化的实例分析,理解能量守恒定律的确切含义. 3.感知我们周围能源的耗散,树立节能意识. 自主探究 1.能量 (1)概念 一个物体能够对外,我们就说这个物体具有.如运动的物体可以推动与其接触的另一个物体一起向前运动,对被推动的物体做功,说明运动的物体具有能量,又如流动的河水、被举高的重物、被压缩的弹簧、高温高压气体……都能对外做功.因此这些物体都具有能量. (2)形式 能量有各种不同的形式:运动的物体具有;被举高的重物具有;发生弹性形变的物体具有;由大量粒子构成的系统具有.另外自然界中还存在化学能、电能、光能、太阳能、风能、潮汐能、原子能等不同形式的能.不同的能与物体的不同运动形式相对应,如机械能对应;内能与大量微观粒子的相对应. (3)能量的转化 各种不同形式的能量可以相互转化,而且在转化过程中保持不变,也就是说当某个物体的能量减少时,一定存在其他物体的能量,且减少量一定增加量;当某种形势的能量减少时,一定存在其他形式的能量增加,且减少量一定增加量. (4)功是能量转化的量度 不同形式的能量之间的转化是通过做功实现的.做功的过程就是各种形式的的过程.且做了多少功,就有能量发生转化(或转移),因此,功是能量转化(或转移)的. 2.能量守恒定律 (1)内容 能量既不会,也不会,它只会从一种形式为另一种形式,或者从一个物体到别的物体,在转化或转移过程中,能量的总量,这个规律叫做能量守恒定律. (2)定律的表达式 ①;②. 3.能源和能量耗散 (1)能源是人类社会活动的物质基础.人类利用能源大致经历了三个时期,即,,. (2)能量耗散 燃料燃烧时一旦把自己的热量释放出去,它就不会起来供人类重新利

能量守恒定律

量守恒定律的定义 这就叫做质量守恒定律(law of conservation of mass) 原子的种类没有改变，数目没有增减，原子的质量也没有改变。 质量守恒定律简解 种变化或过程，其总质量保持不变。18 后，这一定律始得公认。20 简称质能守恒定律）。 验证 20世纪初，德国和英国化学家分别做了精确度极高的实验，以求能得到更精确的实验结果，反应前后的质量变化小于一千万分之一，这个误差是在实验误差允许范围之内的，因此质量守恒定律是建立在严谨的科学实验基础之上的。质量守恒定律就是参加化学反应的各 物质的质量总和，等于反应后生成的各物质的质量总和。例如， 质量守恒定律即， 中，参加反应的各物质的总和等于反应后生成的各物质总和。微观解释：在化学反应前后，原子的种类，数目，质量均不变。六个不变：宏观：1.反应前后物质总质 量不变 3.物质的总质量不变微观：4.原子的种类不变；5.原子的数

目不变；6.原子的质量不变。两个一定改变：宏观：物质种类改变。微观：物质的粒子构成方式一定改变。两个可能改变：宏观：元素的化合价可能改变微观：分子总数可能改变。 质量守恒定律发现简史 1756年俄国化学家罗蒙诺索夫把锡放在密闭的容器里煅烧，锡发生变化，生成白色的氧化锡，但容器和容器里的物质的总质量，在煅烧前后并没有发生变化。经过反复的实验，都得到同样的结果，于是他认为在化学变化中物质的质量是守恒的。但这一发现当时没有引起科学家的注意，直到1777年法国的拉瓦锡做了同样的实验，也得到同样的结论，这一定律才获得公认。但要确切证明或否定这一结论，都需要极精确的实验结果，而拉瓦锡时代的工具和技术(小于%的质量变化就觉察不出来)不能满足严格的要求。因为这是一个最基本的问题，所以不断有人改进实验技术以求解决。1908年德国化学家朗道耳特(Landolt)及1912年英国化学家 罗蒙诺索夫 曼莱(Manley)做了精确度极高的实验，所用的容器和反应物质量为1 000 g左右，反应前后质量之差小于 1 g，质量的变化小于一千万分之一。这个差别在实验误差范围之内，因此科学家一致承认了这一定律。 发展

机械能守恒定律公式汇总

机械能守恒定律单元公式汇总 做功： W=FS ·COS θ θ为力与位移的夹角 重力做功： G W =mg Δh Δh 为物体初末位置的高度差 重力势能：p E =mgh h 为物体的重心相对于零势面的高度 重力做功和重力势能变化的关系： G W =-Δp E 即重力做功与重力势能的变化量相反 弹性势能： p E =21k 2L L 为弹簧的形变量 弹力做功与弹性势能的关系： F W =-Δp E 即弹力做功与弹性势能的变化量相反 动能定理： 合W =Δk E =21m 22V -2 1m 21V 即合外力做功等于动能的变化量 合外力做功两种求解方式：1）先求合外力合F ，再求合F ·S ·COS θ 2）先求各个分力做功再求和，+++321W W W ....... 机械能守恒定律：条件：只有重力弹力做功 公式：末初E E =即初总机械能等于末机械能 变形公式：Δk E =-ΔP E 即动能的变化量与势能的变化量相反 如果是A 与B 的系统机械能守恒： 1)2211P K P K E E E E +=+即初的总机械能等于末的总机械能 2)Δk E =-ΔP E 即 Δ1k E +Δ2k E =-（Δ1P E +Δ2P E ）即总的动能的变化量与总的势能的变化量相反 3)ΔA E =-ΔB E 即 Δ1k E +Δ1P E =-（Δ2k E +Δ2P E ）即A 的总机械能变化量与B 的总机械能的变化量相反 能量守恒定律：末初E E =即初总能量等于末的总能量 机械能变化的情况：1）W=Δ机E 即除重力、系统内弹力外其他力做功的多少为机 械能变化量（即其他力给原有系统能量或消耗原有系统能量） 2)摩擦力做功对机械能影响： Q X F =相对f 即摩擦力乘以相对位移等于产生的热量（内能）即机械能的损失

能量守恒定律

一. 教学内容： 第九节实验：验证机械能守恒定律 第十节能量守恒定律与能源 二. 知识要点： 1. 会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度。掌握验证机械能守恒定律的实验原理。通过用纸带与打点计时器来验证机械能守恒定律，体验验证过程和物理学的研究方法。培养学生的观察和实践能力，培养学生实事求是的科学态度。 2. 理解能量守恒定律，知道能源和能量耗散。通过对生活中能量转化的实例分析，理解能量守恒定律的确切含义。 三. 重难点解析： 1. 实验：验证机械能守恒定律 实验目的：验证机械能守恒定律。 实验原理： 通过实验，分别求做自由落体运动物体的重力势能的减少量和相应过程动能的增加量。若二者相等，说明机械能守恒，从而验证机械能守恒定律：△EP=△EK 实验器材 打点计时器及电源、纸带、复写纸、重物、刻度尺、带有铁夹的铁架台、导线。 实验步骤： （1）如图所示装置，将纸带固定在重物上，让纸带穿过打点计时器。

（2）用手握着纸带，让重物静止地靠近打点计时器的地方，然后接通电源，松开纸带，让重物自由落下，纸带上打下一系列小点。 （3）从打出的几条纸带中挑选第一、二点间的距离接近2mm且点迹清晰的纸带进行测量，记下第一个点的位置O，并在纸带上从任意点开始依次选取几个计数点1、2、3、4…，并量出各点到O点的距离h1、h2、h3…，计算相应的重力势能减少量，mgh。如图所示。 （4）依步骤（3）所测的各计数点到O点的距离hl、h2、h3…，根据公式vn= 计算物体在打下点l、2…时的即时速度v1、v2…。计算相应的动能 （5）比较实验结论： 在重力作用下，物体的重力势能和动能可以互相转化，但总的机械能守恒。 选取纸带的原则： （1）点迹清晰。 （2）所打点呈一条直线。 （3）第1、2点间距接近2mm。 本实验应注意的几个问题： （1）安装打点计时器时，必须使两个纸带限位孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力； （2）实验时必须保持提起的纸带竖直，手不动。待接通电源，让打点计时器工作稳定后再松开纸带，以保证第一点是一个清晰的点； （3）打点计时器必须接50Hz的4V?D6V的交流电； （4）选用纸带时应尽量挑选第一、二点间距接近2mm的点迹清晰且各点呈一条直线的纸带；

初中九年级：物理教案-能量守恒定律

新修订初中阶段原创精品配套教材 物理教案－能量守恒定律教材定制 / 提高课堂效率 /内容可修改 Physics Lesson Plan-Law of Conservation of Energy 教师：风老师 风顺第二中学 编订：FoonShion教育

物理教案－能量守恒定律 “能量守恒定律”教学目标 a. 知道能的转化在自然界中是非常普遍的，并能举一些能的转化的例子 b. 知道能量守恒定律的内容，并能用它来说明一些简单的问题 C. 建立朴素的唯物主义观，对学生进行思想教育 教学建议 教材分析 分析：本节内容是对本章及以前所学物理知识从能量的观点进行了一次综合、深化和再认识．教材首先分析自然界中各种能量之间的转化，揭示它们之间的本质联系：能量，并分析一系列熟知的能量转化的事例，指出能量的转化与守恒．最后阐述了能的转化与守恒定律的普遍性和重要性．教法建议 建议一：能量守恒定律是一个实验规律，列举能量转化的实例，是学生理解和掌握能量守恒的基础，因此在教学过

程中要充分利用学生已知知识，对这些实例中的能的转化进行具体分析． 建议二：在教学过程中，应重点强调定律的两个方面：转化与守恒．另外还要强调该定律的普遍性和重要性，可列举19世纪的自然科学史对学生进行教育． “能量守恒定律”教学设计示例课题 能量守恒定律 教学重点 能量转化与守恒 教学难点 对能量转化与守恒的理解 教学方法 讲授 知识内容 教师活动 学生活动 一、能量的多样性 对应于不同的运动形式，能的形式也是多种多样的 二、能的转化 不同形式的能之间可以相互转化；做功的过程是能的转化的过程 三、能量守恒定律

高中物理分子动理论、能量守恒定律公式总结

高中物理分子动理论、能量守恒定律公式总结 1、阿伏加德罗常数A N ＝6.02×1023/mol ；分子直径数量级10-10 米 2、油膜法测分子直径S V d = ｛V :单分子油膜的体积(m 3)，S :油膜表面积(m 2)｝ 3、分子动理论内容：物质是由大量分子组成的；大量分子做无规则的热运动；分子间存在相互作用力。 4、分子间的引力和斥力(1)0r r <，斥引f f <，分子力F 表现为斥力；(2) 0r r >，斥引f f >， 分子力F 表现为引力；(3) 0r r =，斥引f f =； (4) 010r r >，0≈=斥引f f ，0≈分子力F ，0≈分子势能E 5、热力学第一定律U Q W ?=+｛(做功和热传递，这两种改变物体内能的方式，在效果上是等效的)，W:外界对物体做的正功(J)，Q :物体吸收的热量(J)，U ?:增加的内能(J)，涉及到第一类永动机不可造出 6、热力学第二定 律 克氏表述：不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其它变化（热传导的方向性）； 开氏表述：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其它变化（机械能与内能转化的方向性）｛涉及到第二类永动机不可造出｝ 7、热力学第三定律：热力学零度不可达到｛宇宙温度下限：－273.15摄氏度（热力学零度）｝ 注: (1)、布朗粒子不是分子,布朗颗粒越小，布朗运动越明显,温度越高越剧烈； (2)、温度是分子平均动能的标志； (3)、分子间的引力和斥力同时存在,随分子间距离的增大而减小,但斥力减小得比引力快； (4)、分子力做正功，分子势能减小,在0r 处斥引f f =且分子势能最小； (5)、气体膨胀,外界对气体做负功W<0；温度升高，内能增大0>?U ；吸收热量，0>Q (6)、物体的内能是指物体所有的分子动能和分子势能的总和，对于理想气体分子间作用力为零，分子势能为零； (7)、0r 为分子处于平衡状态时，分子间的距离； (8)、其它相关内容：能的转化和定恒定律/能源的开发与利用、环保/物体的内能、分子的动能、分子势能。

《能量守恒定律》学案

《能量守恒定律》（学案） 班级_____________ 姓名_____________ 2014/3/11 【学习目标】 1、理解能量守恒定律及其重要意义。 2、知道第一类永动机不可能成功的原因。 3、会用能量转化与守恒的观点分析解决有关问题。 【学习过程】 一、能量守恒定律 1、_________可以改变物体的内能，_________也可改变物体的内能。 2、通过________机械能可转化为内能，其它形式的能量也可转化为内能。 3、能量守恒定律 能量既不会___________，也不会_________，它只会从一种形式__________为其地形式，或 者从一个物体_______另一个物体，而在转化和转移过程中，能量的总量____________，这个规律叫做能量守恒定律。 4．定律的表达式：________________________。 5.发现能量守恒定律的意义：能量守恒定律的建立，是人类认识自然的一次重大飞跃，是哲学和自然科学长期发展和进步的结果，它是最普遍、最重要、最可靠的自然规律之一，而且是大自然普遍和谐性的一种表现形式。 重点说明：该定律是贯穿整个物理学的基本规律之一，是学习物理学的一条主线。在应用中，要分清系统中有多少种形式的能，发生了哪些转化和转移。 二、第一类永动机是不可能造成的 1、第一类永动机：不需要任何_________或_________去能不断对外做功，这种机器称为第一类永动机。 2、第一类永动机违背了_____________________。 【反馈训练】 1．(单选)对一定量的气体，下列说法正确的是() A．在体积缓慢地不断增大的过程中，气体一定对外界做功 B．在压强不断增大的过程中，外界对气体一定做功 C．在体积不断被压缩的过程中，内能一定增加 D．在与外界没有发生热量交换的过程中，内能一定不变 2．(单选)一木块在一不光滑的V形槽内来回滑动的过程中，下列说法正确的是() A．机械能守恒 B．能量正在消失

《能量守恒定律与能源》导学案

高一物理《7.10能量守恒定律与能源》导学案No.32 编制人：王纪张雷审核人：高一物理组时间：2011-5-28 【学习目标】 1．知识与技能：理解能量守恒定律，知道能源与能量耗散。 2．过程与方法：通过生活中能量转化的事例分析理解能量守恒的含义。 3．情感太度与价值观：感知周围的能量耗散，树立节约能源的意识。 【学习重点】能量守恒定律的内容与含义 【学习难点】能量守恒定律的含义 【学法指导】自主阅读，合作探究，小组展示 【知识链接】动能定理，功能关系 【自主学习】 一、复习巩固 在力学领域中功和能关系的主要形式有： 1．合力做功等于物体能的变化，即：W合= 2．重力做功等于物体能变化的负值，即：W G= 3．弹力做功等于物体能变化的负值，即：W F= 由此可见：做功的过程就是能量转化的过程，功是能量转化的量度。 二、新课学习： 1．能量守恒定律： 引导①：我们已经学习过多种形式的能量，请大家说出这些能量的形式以及这些能量相互转化的事例。 引导②：是什么样的事实导致了能量守恒定律的最后确立？ 引导③：简述能量守恒定律的内容。 引导④：根据你对能量守恒定律的理解，能量的守恒需要什么条件吗？ 引导⑤：既然能量是守恒的，不可消失的，为什么我们还要节约能源？ ★能力提升 如果一个物体能对外做功我们就说这个物体具有能量，能量具有不同的存在形式，不同的存在形式对应着不同的运动形式，如：机械能对应机械运动，内能对应分子的热运动，不同形式的能可以转化，做功是能量转化的一个量度，即对物体做了多少功，就有多少能量参与了转化。 例1．能量转化的形式多种多样，在以下现象中是什么形式的能转化为什么形式的能。 ①摩擦生热②气体膨胀做功 ③水轮机带动发电机发电④电动机带动水泵 ⑤用打气筒给轮胎打气⑥植物的光合作用 例2．对能的转化与守恒以下正确的是（） A.某种形式的能减少，必然存在其它形式能的增加 B.某个物体的能量减少，必然有其它物体能的增加 C.不需要外界动力而持续对外做功的机器——永动机是不可制成的 D.石子从空中下落，最后静止在地面上，说明机械能消失了 2．能源与能量耗散 引导⑥：什么是能源与能量耗散？ 引导⑦：能量耗散与能量守恒定律是否矛盾？如何理解呢？ 引导⑧：能量耗散说明了什么问题？ ★能力拓展 能源是指能提供可利用能量的物质，它是人类社会活动的物质基础，它有不同形式的分类：①从人类开发能源的历史划分： 常规能源：已被广泛应用的能源，如煤、石油、天然气 新能源：指目前尚未被人类大规模开发、利用而有待进一步研究、开发、利用的能源，如核能、太阳能、风能、地热能、海洋能等。 ②从使用划分： 一次能源：指未经人类加工的能源，如：煤、石油、天然气、水能、风能、生物能、海洋能等。二次能源：从一次能源直接或简接转化来的能源，如：电能、氢能、焦炭。 ③从能否再生分类：可再生能源：如水能、风能、太阳能；不可再生能源：如煤、石油、天然气 ④从对环境的影响分类：清洁能源：如水能、风能、太阳能；非清洁能源：如煤、石油、天然气例3．在密闭隔热的房间中有一电冰箱，现接通电源使电冰箱开始工作，一段时间后，室内的温度将（） A.降低 B.不变 C.升高 D.无法确定 3.功能原理：除了重力或弹力以外，其他力对物体（或系统）所做的功等于物体（或系统）的机械能的变化。表达式为：W他=△E=E2-E1 例4.一小物体以E k1=100J的初动能滑上斜面，当动能减少量△E k=80J时，机械能减少量△E=32J，则当物体滑回到原出发点时动能为多少？

能量守恒定律

能量守恒定律 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。 1)自然界中不同的能量形式与不同的运动形式相对应：物体运动具有机械能、分子运动具有内能、电荷的运动具有电能、原子核内部的运动具有原子能等等。 (2)不同形式的能量之间可以相互转化：“摩擦生热是通过克服摩擦做功将机械能转化为内能；水壶中的水沸腾时水蒸气对壶盖做功将壶盖顶起，表明内能转化为机械能；电流通过电热丝做功可将电能转化为内能等等”。这些实例说明了不同形式的能量之间可以相互转化，且是通过做功来完成的这一转化过程。 (3)某种形式的能减少，一定有其他形式的能增加，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。 三维空间的直角坐标系 1．作为坐标系必须满足三要素：原点、单位和方向，三维空间的直角坐标系关键一个问题是方向，二维平面直角坐标系怎么排列都行，三维时三个相互垂直的坐标轴方向该如何排列呢，出现了两种情况，为了明确，我们采用的是右手螺旋法则，即的方向顺序按拇、食、中指排列见图7-12．空间直角坐标系建立以后。涉及一系列术语，它们的坐标表达（）为1）、原点（0，0，0）2）、坐标轴X轴（，0，0） Y轴（0，，0） Z轴（0，0，）3）、坐标面 XOY 面（，，0 ） YOZ面（0，，） ZOX面（，0，）4）、卦限：三个相互垂直的坐标面把三维空间分成了八个卦限，各卦限内点（）由其取值的正负来分见图7-2。3．注意同一个解析式在不同的空间坐标系下有不同的含义。例如：一维直线上表示一个点二维平面上表示一条直线三维空间上表示一个平面在三维几何空间这个点集与三元数组集合由坐标系的建立使之成为一一对应了，以后不引起混淆时，我们常不加区别的说（）为几何空间中的一点，或几何空间的点是（）。二、上两点间的距离、邻域、区域等概念1．上两点间的距离一维直线上的两点间的距离是绝

能量守恒定律与能

高中物理课堂教案教案年月日

生：能量耗散和能量守恒并不矛盾，能量耗散表明，在能源利用的过程中，即在能量的转化过程中，能量在数量上并没有减少．但是可利用的品质上降低了，从便于利用变为不便于利用了． 师：这说明什么问题? 生：这说明能量的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．师：我们为什么要节约能源呢? 生：正是因为能量转化的方向性，能量的利用受这种方向性的制约，所以能量的利用是有条件的，也是有代价的． 生：节约能源同时开发可再生能源． 师：通过下面材料的阅读。加深你对能源的理解． (多媒体播放世界能源的解决途径)(参考案例) 世界能源问题的解决途径是什么?能源，是人类敕以生存和进行生产的不可缺少的资源．近年来，随着生产力的发展和能源消费的增长．能源问题已被列为世界上研究的重大问题之一．解决世界能源问题的根本途径，主要有两个方面：其一是广泛开源，其二是认真节流．所谓开源，就是积极开发和利用各种能源．在继续加紧石油勘探和寻找新的石油产地的同时，积极开发丰富的煤炭资源，还要大力开发水能，生物能等常规能源，加强核能、太阳能，风能、沼气，海洋能，地热能以及其他各种新能源的研究和利用，从而不断扩大人类的能源资源的种类和来源．所谓节流，就是要大力提倡节约能源．节能是世界上许多国家关心和研究的重要课题，甚至有人把节能称为世界的“第五大能源”，与煤、石油和天然气、水能、核能等并列．在节能方面，在有计划地控制人口增长的同时，重点要发挥先进科学技术的优势，提高各国的能源利用效率．如果世界各国家和各地区都能改进各种用能设备，不断提高能源的质量规范和降低单位产品的能耗，加强科学经管，适当控制生活能源的合理使用，就能使能源更加有效地用于生产和生活之中，从而解决人类面临的能源问题． [小结] 新课程更多地与社会实际相联系，鼓励学生提出问题．本节“思考与讨论”对能源问题做了讨论，这是一个质疑的范例．它引导我们考虑能量转化和转移的方向性．从物理学的角度研究宏观过程的方向性，在现阶段只需用一些简单的实例，让学生初步地体会一下就可以了．例如：摩擦力做功的过程，要损耗机械能而生热，产生的热不可能全部转化为机械功．在其他的宏观过程中也是如此，例如：两种气体放到一个容器内，总会均匀地混合到一起，但不会再自发地分离开来．通过实例说明．在能量的转化和转移过程中，能量是守恒的，但能量的品质却降低了，可被人直接利用的能在逐渐减少，这是能量耗散现象．所以，能量虽然守恒，但我们还要节约能源．对功能关系的理解 ［例1］一小滑块放在如图所示的凹形斜面上，用力F沿斜面向下拉小滑块，小滑块沿斜面运动了一段距离。若已知在这过程中，拉力F所做的功的大小（绝对值）为A，斜面对滑块的作用力所做的功的大小为B，重力做功的大小为G，空气阻力做功的大小为D。当用这些量表达时，小滑块的动能的改变（指末态动能减去初态动能）等于多少？，滑块的重力势能的改变等于多少？滑块机械能（指动能与重力势能之和）的改变等于多少？ 解读：根据动能定理，动能的改变等于外力做功的代数和，其中做负功的有空气阻力，斜面对滑块的作用力的功（因弹力不做功，实际上为摩擦阻力的功），因此ΔE k=A - B+C - D；根据重力做功与重力势能的关系，重力势能的减少等于重力做的功，因此ΔE p= - C；滑块机械能的改变等于重力之外的其他力做的功，因此ΔE = A – B – D

高中物理《能量守恒定律》教案设计

能量守恒定律 本节课的设计，教材继续沿用了前几节的课程模式，先由生活中的实例引出研究问题，然后用实验加以证实，让学生接受这个物理事实.接着再从理论上推导、证明，从而得出结论. 这节课教材是从生活中骑自行车上坡的实例入手，引出动能和重力势能在此过程中是在相互转化的.接着通过实验来证实这个转化过程中的守恒结论.最后提出了自然界中最普遍、最基本的规律之一能量转化和守恒定律. 机械能守恒定律是能量守恒定律的一个特例，要使学生对定律的得出、含义、适用条件有一个明确的认识，这是能够用该定律解决力学问题的基础. 各种不同形式的能相互转化和守恒的规律，贯穿在整个物理学中，是物理学的基本规律之一.能量守恒定律是学习各种不同形式的能量转化规律的起点，也是运动学和动力学知识的进一步综合和展开的重要基础.所以这一节知识是本章重要的一节. 机械能守恒定律是本章教学的重点内容，本节教学的重点是使学生掌握物体系统机械能守恒的条件；能够正确分析物体系统所具有的机械能. 分析物体系统所具有的机械能，尤其是分析、判断物体所具有的重力势能，是本节学习的难点之一.在教学中应让学生认识到，物体重力势能大小与所选取的参考平面（零势面）有关；而重力势能的变化量是与所选取的参考平面无关的.在讨论物体系统的机械能时，应先确定参考平面. 教学重点1.理解机械能守恒定律的内容； 2.在具体的问题中能判定机械能是否守恒，并能列出定律的数学表达式； 3.理解能量转化和守恒定律. 教学难点1.从能的转化和功能关系出发理解机械能守恒的条件； 2.能正确判断研究对象在所经历的过程中机械能是否守恒. 教具准备自制投影片、CAI课件、重物、电磁打点计时器以及纸带、复写纸片、低压电源及两根导线、铁架台和铁夹、刻度尺、小夹子. 课时安排1课时 三维目标 一、知识与技能 1.知道什么是机械能，知道物体的动能和势能可以相互转化； 2.理解机械能守恒定律的内容； 3.在具体问题中，能判定机械能是否守恒，并能列出机械能守恒的方程式； 4.理解能量守恒定律，能列举、分析生活中能量转化和守恒的例子. 二、过程与方法 1.初步学会从能量转化和守恒的观点解释现象、分析问题； 2.通过用纸带与打点计时器来验证机械能守恒定律，体验验证过程和物理学的研究方法. 三、情感态度与价值观 1.通过能量守恒的教学，使学生树立科学观点，理解和运用自然规律，并用来解决实际问题； 2.通过实验验证，体会学习的快乐，激发学习的兴趣；通过亲身实践，树立“实践是检验真理的唯一标准”的科学观.培养学生的观察和实践能力，培养学生实事求是的科学态度. 教学过程 导入新课 ［实验演示］

10.3 热力学第一定律 能量守恒定律 学案(含答案)

10.3 热力学第一定律能量守恒定律学案 （含答案） 于热水，热水温度会降低，故 A. B.C错误；由能量守恒知，叶片吸收的能量一部分转化成叶片的动能，一部分释放于空气中，故D正确 三.气体实验定律和热力学第一定律的综合应用如图所示，一定质量的理想气体由a状态变化到b状态，请在图象基础上思考以下问题1在变化过程中是气体对外界做功，还是外界对气体做功2在变化过程中气体吸热，还是向外放热气体内能如何变化答案1由a状态变化到b状态，气体体积变大，因此气体对外界做功，即W0.由UWQ得Q0，即气体吸热，内能增加热力学第一定律与理想气体状态方程结合问题的分析思路1利用体积的变化分析做功问题气体体积增大，气体对外界做功；气体体积减小，外界对气体做功2利用温度的变化分析理想气体内能的变化一定质量的理想气体的内能仅与温度有关，温度升高，内能增加；温度降低，内能减小3利用热力学第一定律判断是吸热还是放热由热力学第一定律UWQ，则QUW，若已知气体的做功情况和内能的变化情况，即可判断气体状态变化是吸热过程还是放热过程例3多选xx 全国卷如图2，一定量的理想气体从状态a变化到状态b，其过程

如pV图中从a到b的直线所示在此过程中图2A气体温度一直降低B气体内能一直增加C气体一直对外做功D气体吸收的热量一直全部用于对外做功答案BC解析在pV图中理想气体的等温线是双曲线的一支，而且离坐标轴越远温度越高，故从a到b温度升高，A错；一定质量的理想气体的内能由温度决定，温度越高，内能越大，B对；气体体积膨胀，对外做功，C对；根据热力学第一定律UQW，得QUW，气体吸收的热量一部分用来对外做功，一部分用来增加气体的内能，D错例4如图3所示，倒悬的导热汽缸中封闭着一定质量的理想气体，轻质活塞可无摩擦地上下移动，活塞的横截面积为S，活塞的下面吊着一个重为G的物体，大气压强恒为p0，起初环境的热力学温度为T0时，活塞到汽缸底面的距离为L.当环境温度逐渐升高，导致活塞缓慢下降，该过程中活塞下降了0.1L，汽缸中的气体吸收的热量为Q.求图31汽缸内部气体内能的增量U；2最终的环境温度T.答案1Q0.1p0SL0.1LG 21.1T0解析1密封气体的压强pp0GS密封气体对外做功大小WpS0.1L由热力学第一定律得UQ0.1p0SL0.1LG2该过程是等压变化，由盖吕萨克定律有LST0L0.1LST解得T 1.1T0.1热力学第一定律的理解和应用关于内能的变化，以下说法正确的是A物体吸收热量，内能一定增大B物体对外做功，内能一定减少C物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变D 物体放出热量，同时对外做功，内能可能不变答案C解析根据热力学第一定律UWQ，物体内能的变化与做功及热传递两个因素均有

(浙江选考)19版高考物理大一轮复习第五章机械能守恒定律第3讲机械能及能量守恒定律学案

第3讲 机械能及能量守恒定律 [考试标准] 一、重力势能和弹性势能 1．重力做功与路径无关，只与初、末位置的高度差有关． 2．重力做功与重力势能变化的关系： 重力对物体做正功，重力势能减少；重力对物体做负功，重力势能增加；物体从位置A 到位置B 时，重力对物体做的功等于物体重力势能的减少量，即W G ＝－ΔE p . 3．弹力做功与弹性势能的关系：弹力对物体做正功，弹性势能减少，弹力对物体做负功，弹性势能增加，弹力对物体做的功等于弹性势能的减少量． 二、机械能守恒定律 1．内容：在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以互相转化，而总的机械能保持不变． 2．表达式：mgh 1＋12mv 21＝mgh 2＋12 mv 2 2.

3．条件 (1)系统只受重力或弹簧弹力的作用，不受其他外力． (2)系统除受重力或弹簧弹力作用外，还受其他内力和外力，但这些力对系统不做功． (3)系统内除重力或弹簧弹力做功外，还有其他内力和外力做功，但这些力做功的代数和为零． (4)系统跟外界没有发生机械能的传递，系统内外也没有机械能与其他形式的能发生转化．自测1如图1所示，在光滑水平面上有一物体，它的左端连一弹簧，弹簧的另一端固定在墙上，在力F作用下物体处于静止状态，当撤去力F后，物体将向右运动，在物体向右运动的过程中，下列说法正确的是( ) 图1 A．弹簧的弹性势能逐渐减小 B．弹簧的弹性势能逐渐增大 C．弹簧的弹性势能先增大后减小 D．弹簧的弹性势能先减小后增大 答案 D 自测2如图2所示，质量分别为M、m的两个小球置于高低不同的两个平台上，a、b、c 分别为不同高度的参考平面，下列说法正确的是( ) 图2 A．若以c为参考平面，M的机械能大 B．若以b为参考平面，M的机械能大 C．若以a为参考平面，M的机械能大 D．无论如何选择参考平面，总是M的机械能大 答案 B 解析若以b为参考平面，M的机械能为零，m的机械能为负值，M的机械能大，B正确；若以c为参考平面，则E p M＝Mgh M，E p m＝mgh m，因不知M、m的大小关系，故无法比较M、m的机械能大小，若以a为参考平面，同样无法比较M、m的机械能大小，故A、C、D错误． 三、功能关系 1．功是能量转化的量度，功和能的关系一是体现在不同的力做功，对应不同形式的能转化，具有一一对应关系，二是做功的多少与能量转化的多少在数值上相等． 2．做功对应变化的能量形式 (1)合外力的功影响物体动能的变化．