功能关系能量守恒定律

功能关系－能量守恒定律

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第4讲功能关系能量守恒定律

一、几种常见的功能关系及其表达式

力做功能的变化定量关系

合力的功动能变化W=E k2-Ｅk1=ΔＥk

重力的功重力势能变化(1)重力做正功，重力势能减少

(2)重力做负功,重力势能增加

(3)W G＝-ΔEｐ＝E p1－Ｅp2

弹簧弹力的功弹性势能变化（1)弹力做正功，弹性势能减少

(2)弹力做负功，弹性势能增加

(3)W F=－ΔＥp=E p１-E p2

只有重力、弹簧弹力

做功

机械能不变化机械能守恒ΔE＝0

除重力和弹簧弹力之外的其他力做的功机械能变化

（1)其他力做多少正功，物体的机械能

就增加多少

(2)其他力做多少负功，物体的机械能就

减少多少

(3)Ｗ其他＝ΔE

一对相互作用的滑动摩擦力的总功机械能减少

内能增加

(１)作用于系统的一对滑动摩擦力一定

做负功，系统内能增加

(2)摩擦生热

Q=F f·x相对

自测

1升降机底板上放一质量为1０0 ｋg的物体，物体随升降机由静止开始竖直向上移动

5 m时速度达到4 m/ｓ,则此过程中(g取10m/s2,不计空气阻力)( )

A.升降机对物体做功5 ８００Ｊ

B.合外力对物体做功5800 J

C．物体的重力势能增加500J

D.物体的机械能增加8０0Ｊ

答案A

二、两种摩擦力做功特点的比较

类型

静摩擦力滑动摩擦力比较

不同点能量的转

化方面

只有机械能从一个物体转

移到另一个物体,而没有机

械能转化为其他形式的能

(1)将部分机械能从一个物体转移到

另一个物体

(2)一部分机械能转化为内能,此部

分能量就是系统机械能的损失量

一对摩擦

力的总功

方面

一对静摩擦力所做功的代

数和总等于零

一对滑动摩擦力做功的代数和总是

负值

相同点正功、负

功、不做

功方面

两种摩擦力对物体可以做正功，也可以做负功，还可以不做功

自测

2如图１所示,一个质量为ｍ的铁块沿半径为Ｒ的固定半圆轨道上边缘由静止滑下，到半圆底部时,轨道所受压力为铁块重力的１．5倍,

则此过程中铁块损失的机械能为()

图1

A.错误!mgR?

B.mgＲ

Ｃ.错误!未定义书签。mｇR?D.错误!未定义书签。ｍｇR

答案 D

三、能量守恒定律

1.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另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变.

2．表达式

ΔE减＝ΔE增.

３.基本思路

(1）某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加,且减少量和增加量一定相等; (2）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.

自测

3质量为m的物体以初速度v0沿水平面向左开始运动,起始点A与一轻弹簧O端相距s，如图2所示．已知物体与水平面间的动摩擦因数为μ,物体与弹簧相碰后，弹簧的最大压缩量为x,则从开始碰撞到弹簧被压缩至最短，物体克服弹簧弹力所做的功为( )

图2

Ａ．错误!未定义书签。ｍv02-μmｇ(s+x)

B．错误!未定义书签。ｍv02－μｍｇx

C.μmｇs

Ｄ．μmｇ（s＋ｘ)

答案 A

解析根据功的定义式可知物体克服摩擦力做功为W f＝μmｇ(ｓ+x)，由能量守恒定律可得错误!未定义书签。m v02=W弹+Ｗｆ，W弹＝＼f(1，2)m v02－μｍg(s＋x），故选项A正确．

命题点一功能关系的理解和应用

1．只涉及动能的变化用动能定理分析.

2．只涉及重力势能的变化,用重力做功与重力势能变化的关系分析．

３.只涉及机械能的变化，用除重力和弹簧的弹力之外的其他力做功与机械能变化的关系分析.

例

1(多选)如图３所示,轻质弹簧一端固定，另一端与一质量为ｍ、套在粗糙竖直固定杆A处的圆环相连，弹簧水平且处于原长．圆环从A 处由静止开始下滑，经过Ｂ处的速度最大,到达Ｃ处的速度为零，ＡC=ｈ.圆环在C处获得一竖直向上的速度v,恰好能回到A.弹簧始终在弹性限度内，重力加速度为ｇ.则圆环( ）

图3

Ａ.下滑过程中，加速度一直减小

B.下滑过程中,克服摩擦力做的功为错误!ｍv2

Ｃ．在Ｃ处,弹簧的弹性势能为＼f（1,４)mｖ2-mgh

Ｄ.上滑经过B的速度大于下滑经过B的速度

答案BＤ

解析由题意知,圆环从A到C先加速后减速,到达B处的加速度减小为零,故加速度先减小后反向增大,故A错误；根据能量守恒定律，从Ａ到C有mgh＝Wｆ＋E p(W f为克服摩擦力做的

功),从C到A有1

２+E p=mgh+W f，联立解得:W f＝错误!未定义书签。m v２,E p＝mgｈ-错误!

２mｖ

未定义书签。ｍv２，所以B正确,Ｃ错误；根据能量守恒定律，从A到Ｂ的过程有＼f（1,２）m v错误!未定义书签。＋ΔE p′+W f′＝mｇｈ′,从B到A的过程有错误!未定义书签。ｍv B′2+ΔE p′＝ｍgh′＋Ｗf′，比较两式得v B′>v B，所以D正确.

变式

1(多选）(2０１6·全国卷Ⅱ·21）如图4所示，小球套在光滑的竖直杆上,轻弹簧一端固定于Ｏ点,另一端与小球相连．现将小球从M点由静止释放,它在下降的过程中经过了Ｎ点.已知在M、N两点处，弹簧对小球的弹力大小相等,且∠ONM<∠OMN<错误!未定义书签。．在小球从M点运动到N点的过程中（)

图4

A.弹力对小球先做正功后做负功

B.有两个时刻小球的加速度等于重力加速度

C.弹簧长度最短时,弹力对小球做功的功率为零

Ｄ.小球到达N点时的动能等于其在M、N两点的重力势能差

答案BCD

解析因M和N两点处弹簧对小球的弹力大小相等,且∠ONＭ<∠OMN<错误!,知M处的弹簧处于压缩状态,N处的弹簧处于伸长状态,则弹簧的弹力对小球先做负功后做正功再做负功，选项A错误;当弹簧水平时,竖直方向的力只有重力，加速度为ｇ；当弹簧处于原长位置时，小球只受重力,加速度为g，则有两个时刻的加速度大小等于g，选项B正确；弹簧长度最短时,即弹簧水平,弹力方向与速度方向垂直，弹力对小球做功的功率为零,选项C正确;由动能定理得,W F＋W G＝ΔE k，因M和N两点处弹簧对小球的弹力大小相等,弹性势能相等,则由弹力做功特点知W F=０，即ＷG=ΔＥｋ，选项Ｄ正确.

例

2(2017·全国卷Ⅰ·２4）一质量为8.00×104 kg的太空飞船从其飞行轨道返回地面.飞船在离地面高度1.６0×105ｍ处以7．5×103m ／s的速度进入大气层，逐渐减慢至速度为100 m/s时下落到地面．取地面为重力势能零点，在飞船下落过程中，重力加速度可视为常量,大小取为9.8 m/s２(结果保留两位有效数字). (1）分别求出该飞船着地前瞬间的机械能和它进入大气层时的机械能;

(2)求飞船从离地面高度6０0 ｍ处至着地前瞬间的过程中克服阻力所做的功，已知飞船在该处的速度大小是其进入大气层时速度大小的２.0%.

答案（1)4.0×10８J２.4×1012 J（2）9.7×１08Ｊ

解析（１)飞船着地前瞬间的机械能为

E0=错误!未定义书签。ｍv02????①

式中,m和v0分别是飞船的质量和着地前瞬间的速度．由①式和题给数据得

E0＝４.0×108 J?????②

设地面附近的重力加速度大小为g,飞船进入大气层时的机械能为

Ｅh＝错误!ｍｖｈ2+ｍgh??????③

式中,v h是飞船在高度１.60×105ｍ处的速度．由③式和题给数据得

E h≈2.4×1０12 J?????④

(2）飞船在高度ｈ′=600m处的机械能为

E h′=错误!未定义书签。m(错误!未定义书签。vｈ)2+ｍgh′????⑤

由功能关系得

W=E h′－E０????⑥

式中,W是飞船从高度6０0ｍ处至着地前瞬间的过程中克服阻力所做的功.

由②⑤⑥式和题给数据得W≈9.7×１08Ｊ??????⑦

变式

2 (2０１７·全国卷Ⅲ·1６）如图5所示，一

质量为m 、长度为l 的均匀柔软细绳PQ 竖直悬挂．用外力将绳的下端Q 缓慢地竖直向上拉起至M 点，M 点与绳的上端Ｐ相距错误!未定义书签。ｌ.重力加速度大小为g ．在此过程中，外力做的功为( ）

图５

A ．错误!未定义书签。mg ｌ

B ．错误!未定义书签。ｍｇl Ｃ.１

3m ｇl D.＼f(１,2)mgl

答案 A

解析 由题意可知，ＰM 段细绳的机械能不变,ＭQ 段细绳的重心升高了＼f （l,6）,则重力势能增加ΔE p =错误!未定义书签。m ｇ·错误!未定义书签。＝19mg ｌ，由功能关系可知,在此过程中，

外力做的功为W ＝1

９

mgl ，故选项A 正确,B 、C 、D 错误.

命题点二摩擦力做功与能量转化

1．静摩擦力做功

（１)静摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功．

（２)相互作用的一对静摩擦力做功的代数和总等于零．

(3)静摩擦力做功时，只有机械能的相互转移，不会转化为内能.

2.滑动摩擦力做功的特点

(1)滑动摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功.

(2)相互间存在滑动摩擦力的系统内，一对滑动摩擦力做功将产生两种可能效果：

①机械能全部转化为内能；

②有一部分机械能在相互摩擦的物体间转移,另外一部分转化为内能．

(３)摩擦生热的计算：Q＝F f x相对．其中x相对为相互摩擦的两个物体间的相对路程．

从功的角度看,一对滑动摩擦力对系统做的功等于系统内能的增加量；从能量的角度看，其他形式能量的减少量等于系统内能的增加量.

例

3如图6所示,某工厂用传送带向高处运送货物,将一货物轻轻放在传送带底端，第一阶段物体被加速到与传送带具有相同的速度,第二阶段与传送带相对静止,匀速运动到传送带顶端.下列说法正确的是（）

图6

A.第一阶段摩擦力对物体做正功，第二阶段摩擦力对物体不做功 B ．第一阶段摩擦力对物体做的功等于第一阶段物体动能的增加量 C.第一阶段物体和传送带间摩擦生的热等于第一阶段物体机械能的增加量 D.物体从底端到顶端全过程机械能的增加量大于全过程摩擦力对物体所做的功 答案 Ｃ

解析 对物体分析知，其在两个阶段所受摩擦力方向都沿斜面向上,与其运动方向相同，摩擦力对物体都做正功，A 错误;由动能定理知,合外力做的总功等于物体动能的增加量,B 错误；物体机械能的增加量等于摩擦力对物体所做的功,D 错误；设第一阶段物体的运动时间为t ，传送带速度为v ，对物体：x 1=错误!未定义书签。t ，对传送带:ｘ1′=v ·ｔ,摩擦产生的热Q =

Ｆf ｘ相对＝F f (x 1′－x １)=F f ·错误!未定义书签。t ，机械能增加量ΔE ＝F f ·ｘ1=Ｆf ·ｖ

２

t ,所以

Q =ΔE ，C 正确.

变式

3(多选)如图7所示为生活中磨刀的示意图，磨刀石静止不动，刀在手的推动下从右向左匀速运动，发生的位移为x，设刀与磨刀石之间的摩擦力大小为F f,则下列叙述中正确的是（)

图7

Ａ．摩擦力对刀做负功，大小为F f x

Ｂ.摩擦力对刀做正功,大小为F f x

Ｃ．摩擦力对磨刀石做正功,大小为Fｆx

Ｄ.摩擦力对磨刀石不做功

答案AD

变式

教科版小学六年级科学上册能量守恒定律简介

能量守恒定律简介 世界是由运动的物质组成的，物质的运动形式多种多样，并在不断相互转化正是在研究运动形式转化的过程中，人们逐渐建立起了功和能的概念能是物质运动的普遍量度，而功是能量变化的量度。 这种说法概括了功和能的本质，但哲学味道浓了一些在物理学中，从19世纪中叶产生的能量定义：“能量是物体做功的本领”，一直延用至今但近年来不论在国外还是国内，物理教育界却对这个定义是否妥当展开过争论于是许多物理教材，例如现行的中学教材，都不给出能量的一般定义，而是根据上述定义的思想，即物体在某一状态下的能量，是物体由这个状态出发，尽其所能做出的功来给出各种具体的能量形式的操作定义（用量度方法代替定义）。 能量概念的形成和早期发展，始终是和能量守恒定律的建立过程紧密相关的由于对机械能、内能、电能、化学能、生物能等具体能量形式认识的发展，以及它们之间都能以一定的数量关系相互转化的逐渐被发现，才使能量守恒定律得以建立这是一段以百年计的漫长历史过程随着科学的发展，许多重大的新物理现象，如物质的放射性、核结构与核能、各种基本粒子等被发现，都只是给证明这一伟大定律的正确性提供了更丰富的事实尽管有些现象在发现的当时似乎形成了对这一定律的冲击，但最后仍以这一定律的完全胜利而告终。能量守恒定律的发现告诉我们，尽管物质世界千变万化，但这种变化决不是没有约束的，最基本的约束就是守恒律也就是说，一切运动变化无论属于什么样的物质形式，反映什么样的物质特性，服从什么样的特定规律，都要满足一定的守恒律物理学中的能量、动量和角动量守恒，就是物理运动所必须服从的最基本的规律与之相较，牛顿运动定律、麦克斯韦方程组等都低了一个层次。 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。能量守恒定律如今被人们普遍认同，但是并没有严格证明。 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

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：

能源与能量守恒定律例题与习题

能源与能量守恒定律例题与习题能源与能量守恒定律例题与习题 【例1】判断下列说法是否正确 A.能量就是能源 [ ] B.电能是一种二次能源 [ ] C.石油是一种常规能源 [ ] 【分析】能源是提供能量的物质资源，能源的利用过程。实质上是能量的转化和转移过程，但不能说能源就是能量，说法(1)是不正确的。能源的分类方法很多。所谓一次能源和二次能源是按能源是否由自然界直接提供来分的，如煤、石油、草木燃料、风、流水等都属于一次能源;而电能是一种再造能源，是由自然界提供的能源转化而来的，属于二次能源，所以说法(2)是正确的。所谓常规能源和新能源是按人们发现和利用能源的进程来划分的，石油是人类已经利用多年的一种能源，属常规能源，因而说法(3)也是正确的。【解答】 A.错误，B.C.正确。 【例2】关于能源的利用，下列说法中正确的是 [ ] A.由于我国煤和石油的储量十分丰富，所以太阳能和核能的开发在我国并不十分重要 B.能源的利用过程，实质上是能的转化和传递过程 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

【分析】煤、石油和天然气是由古代的动植物在长期地质变迁中形成的。古代的动物食用植物，而植物是靠吸收太阳能生长的，所以可以说，煤、石油和天然气的化学能来自太阳能。目前人类使用的能源主要的仍是煤和石油。燃料燃烧时，化学能转化为内能，内能又可转化成机械能和电能。人类在生产和生活中需要各种形式的能，我们可以根据需要把能源的能量转化成各种形式的能，以供利用。所以，能源的利用过程实质上是能的转化和传递的过程。我国的煤和石油尽管储量丰富，但终究有限，且利用后不能再生，终有用完的日子。所以开发和利用新能源，特别是核能和太阳能，是解决能源问题的出路。因此在四个说法中，错误的是(A)。 【例3】下列关于核能的说法正确的是 [ ] A.物质是由原子组成的，原子中有原子核，所以利用任何物质都能得到核能 B.到目前为止，人类获得核能有两种途径，即原子核的裂变和聚变 C.原子弹和氢弹都是利用原子核裂变的原理制成的 D.自然界只有在人为的条件下才会发生裂变 【分析】核能是人们在近几十年里才发现和开始利用的新能源。虽然各种物质的原子里都有原子核，但在通常情况下并不能释放能量。只有当原子核发生改变裂变和聚变时才能放出巨大的能量。原子弹是利用裂变的链式反应中能在极短的

能量守恒定律的发现

能量守恒定律的发现

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能量守恒定律的发现 热力学第一定律是在人类积累的经验和大量的生产实践、科学实验基础上建立起来的。首先是德国医生迈尔（Rｏｂert Mayer,1８14~18７８)和英国物理学家焦耳（JanｅｓＰrescott Joule，18１8~18８9)各自通过独立地研究做出了相同的结论。迈尔于１845年出版的《论有机体的运动和新陈代谢》一书,描述了运动形式转化的众多情况。焦耳直接求得热功当量的数值，给能量守恒和转化定律奠定了坚实的实验基础。184７年亥姆霍兹（Ｈermann Helmholtz,1８2１～18９4)在有心力的假设下，根据力学定律全面论述了机械运动、热运动以及电磁运动的“力”互相转换和守恒的规律。在这段历史时期内,由于蒸汽机的制造、改进和广泛采用，以及对热机效率、机器中摩擦生热问题的研究,对热力学第一定律的建立起到了推波助澜的作用。 1、能的概念的形成 法国物理学家笛卡尔(R．Ｄescartes，15６9~１６5０)最早提出“运动量”守恒（即动量守恒）的思想。他给人们留下最深刻的印象是:一个粒子体系在不受外力作用时,它们的总运动量保持不变；粒子相互碰撞产生的力通过它们的运动量的改变来量度。不久，德国物理学家莱布尼兹（G.W．F.Lｅibniz，164６~17１６)对笛卡尔提出挑战,他引入“活力”（Ｖis Ｖiva)的概念。他所指的“活力”,是物体的质量与它的速度的平方之积，是一个标量;而笛卡尔的“运动量”是矢量。莱布尼兹认为“活力”才是“力”的真正量度;物质受的力和它所通过的距离之积等于活力的增量。莱布尼兹的“活力”实质相当于物体的动能，其数值等于动能的两倍。后来Ｊ.伯努利（J.Berｎｏｕｌli，１66７～１748)将“活力守恒”当作莱布尼兹的“活力”原理的一个推论提出，他认为当活力消失后,它并没有丧失作功的本领,而是变成了另一种形式。显然，J．伯努利扩大了莱布尼兹的“活力”所指的范围,把势能也列入了活力的范畴。 笛卡尔和莱布尼兹的争论持续了半个世纪，最后调合双方的是数学家达朗贝尔(Ｊ.L.D’Aleｍｂｅrt,17１7~17８3)。他指出这场争论只不过是术语的问题,实质问题是统一的，因为笛卡尔的“运动量”是力对时间的积分，而莱布尼兹的“活力”是力对空间线度的积分。这里面蕴藏有冲量积分的思想。 17８7年，法国数学家拉格朗日(J.Ｌ．Ｌagrａnage,1７36~1８1３）在《分析力学》一书中证明，在某些粒子系统中,每一个粒子相对于参照系的位置和速度的函数,不管发生什么运动总是保持不变。这个函数是两部分之和，一部分表示运动的动能,另一部分表示势能（当时还没有“动能”和“势能”这两个术语)。这个函数是拉格朗日函数，它对速度的偏微商等于笛卡尔的“运动量”，即现在所称的动量。由此可见，“活力”守恒或机械能守恒原理，就是由拉格朗日等一些数学家和力学家提出来的。 1８０7年,杨(T．Youｎｇ，1773~182９）创造了“能”这个词。1826年,蓬瑟勒(J．V．Ｐoncelｅt，17８8—１867)又创造了“功”一词。从此以后,机械能守恒定律就不仅是数学家著作中那种抽象的、广义的函数形式,而是物体的具体运动形式和规律的直观写照了。 伏打电池的发明（18０0年)给揭示能量转化与守恒现象开拓了更广阔的前景,热、光、电、磁和化学结合，生物的生命力在能量概念的基础上开始逐步统一起来。卡里斯尔(A．Car ｌisle）和尼柯尔逊(W．Nｉcholson）电解水的实验（180０年)表明电能和化学能可以相互转化；奥斯特（Ｈ.Oｅrsted）发现的电流磁效应(182０年）表明电能与磁能存在某种可转化的关系;法拉第的电磁旋转现象（18２1年)第一次揭示了电磁能转化为机械能的可能性；塞贝克发现的温差电（１８22年）证明热能可以转化为电能、法拉第在1８３１年发明第一台

《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。

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

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

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

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

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；

《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 例题解析

能量守恒定律例题解析 例 1 在摩擦生热的现象中________能转化为________能；在气体膨胀做功的现象中________能转化为________能；在热传递的过程中，高温物体的内能________，低温物体的内能________，内能从________转移到________，而能的总量________． 策略分析此题的关键在于如何理解“能量守恒定律”中的“转化”、“转移”和“守恒”这几个关键的词，当能量发生转化时一定表现为：一种形式的能减少而变化成另一种形式的能，则另一种形式的能增大．而“转移”则是指一种形式的能在物体与物体间，或同一物体的不同部分间发生了数量的变化，即增加与减少，而没有形式的变化．但能的总量却保持不变．所以无论在摩擦生热现象中，气体膨胀做功的过程中及热传递的过程中，都服从“能量守恒”定律． 解答机械能；内；内；机械；减少；增加；高温物体；低温物体；保持不变． 总结1．易错分析：对能量守恒定律理解不深，不善于考察题中各种情况的能量转化或转移． 2．同类变式：利用做功的方法改变物体内能的实质是________和________间的相互________过程．利用热传递改变物体内能的实质是________在物体之间相互________的过程 答案：机械能，内能，转化，内能，转移3．思维延伸：下列各种现象中，只有能的转移而不发生能的转化的过程是 [ ] A．冬天用手摸户外的东西感到冷 B．植物吸收太阳光进行光合作用 C．水蒸气顶起壶盖 D．电灯发光发热 答案：A 例2 下列现象中，能量转化正确的是 [ ] A．子弹打入墙壁的过程中，机械能转化为内能 B．电流通过电炉时，电能转化为内能 C．暖水瓶中的水蒸气把瓶塞冲起，内能转化为机械能 D．给蓄电池充电的过程中，化学能转化为电能 策略判断这四个现象中的能的转化的关键，是理解好“转化”的含意．即“转移、变化”的意思，这里既有数量的变化．同时还有形式的变化，在给蓄电池充电时消耗的是电能，得到的是化学能，即电能减少，化学能增大，所以应是电能转化成化学能，而不是化学能转成电能．所以D选项错误，其余三项正确． 解答A、B、C 总结1．易错分析：不能把握实例中物体最初具有什么能．后来又转化成了什么形式的能．漏选A是对转化成的内能这个结果不清楚．漏选B是由于疏忽而认为是内能转化为电能．而选D是误认为充电过程是

能量守恒定律的发现

能量守恒定律的发现 热力学第一定律是在人类积累的经验和大量的生产实践、科学实验基础上建立起来的。首先是德国医生迈尔（Robert Mayer，1814～1878）和英国物理学家焦耳（Janes Prescott Joule，1818～1889）各自通过独立地研究做出了相同的结论。迈尔于1845年出版的《论有机体的运动和新代》一书，描述了运动形式转化的众多情况。焦耳直接求得热功当量的数值，给能量守恒和转化定律奠定了坚实的实验基础。1847年亥姆霍兹（Hermann Helmholtz，1821～1894）在有心力的假设下，根据力学定律全面论述了机械运动、热运动以及电磁运动的“力”互相转换和守恒的规律。在这段历史时期，由于蒸汽机的制造、改进和广泛采用，以及对热机效率、机器中摩擦生热问题的研究，对热力学第一定律的建立起到了推波助澜的作用。 1、能的概念的形成 法国物理学家笛卡尔（R．Descartes，1569～1650）最早提出“运动量”守恒（即动量守恒）的思想。他给人们留下最深刻的印象是：一个粒子体系在不受外力作用时，它们的总运动量保持不变；粒子相互碰撞产生的力通过它们的运动量的改变来量度。不久，德国物理学家莱布尼兹（G．W．F．Leibniz，1646～1716）对笛卡尔提出挑战，他引入“活力”（Vis Viva）的概念。他所指的“活力”，是物体的质量与它的速度的平方之积，是一个标量；而笛卡尔的“运动量”是矢量。莱布尼兹认为“活力”才是“力”的真正量度；物质受的力和它所通过的距离之积等于活力的增量。莱布尼兹的“活力”实质相当于物体的动能，其数值等于动能的两倍。后来J．伯努利（J．Bernoulli，1667～1748）将“活力守恒”当作莱布尼兹的“活力”原理的一个推论提出，他认为当活力消失后，它并没有丧失作功的本领，而是变成了另一种形式。显然，J．伯努利扩大了莱布尼兹的“活力”所指的围，把势能也列入了活力的畴。 笛卡尔和莱布尼兹的争论持续了半个世纪，最后调合双方的是数学家达朗贝尔（J．L．D’Alembert，1717～1783）。他指出这场争论只不过是术语的问题，实质问题是统一的，因为笛卡尔的“运动量”是力对时间的积分，而莱布尼兹的“活力”是力对空间线度的积分。这里面蕴藏有冲量积分的思想。 1787年，法国数学家拉格朗日（J．L．Lagranage，1736～1813）在《分析力学》一书中证明，在某些粒子系统中，每一个粒子相对于参照系的位置和速度的函数，不管发生什么运动总是保持不变。这个函数是两部分之和，一部分表示运动的动能，另一部分表示势能（当时还没有“动能”和“势能”这两个术语）。这个函数是拉格朗日函数，它对速度的偏微商等于笛卡尔的“运动量”，即现在所称的动量。由此可见，“活力”守恒或机械能守恒原理，就是由拉格朗日等一些数学家和力学家提出来的。 1807年，（T．Young，1773～1829）创造了“能”这个词。1826年，蓬瑟勒（J．V．Poncelet，1788—1867）又创造了“功”一词。从此以后，机械能守恒定律就不仅是数学家著作中那种抽象的、广义的函数形式，而是物体的具体运动形式和规律的直观写照了。 伏打电池的发明（1800年）给揭示能量转化与守恒现象开拓了更广阔的前景，热、光、电、磁和化学结合，生物的生命力在能量概念的基础上开始逐步统一起来。卡里斯尔（A．Carlisle）和尼柯尔逊（W．Nicholson）电解水的实验（1800年）表明电能和化学能可以相互转化；奥斯特（H．Oersted）发现的电流磁效应（1820年）表明电能与磁能存在某种可转化的关系；法拉第的电磁旋转现象（1821年）第一次揭示了电磁能转化为机械能的可能性；塞贝克发现的温差电（1822年）证明热能可以转化为电能、法拉第在1831年发

《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